Калькулятор сечения кабеля по мощности и длине: Калькулятор сечения кабеля (провода) по длине, мощности и току / Калькулятор / Элек.ру

Содержание

Расчет сечения кабеля по мощности, материалу проводника и длине кабеля

    Проектируя монтаж электропроводки часто и обоснованно возникает вопрос, какое сечение кабеля нужно использовать для подключения потребителя? Обычно для монтажа электропроводки используют кабель ВВГ либо провода ПВС или ШВВП. Но по сути тип кабеля не имеет принципиального значения, важнее всего определить какую максимальную мощность потребления будет поддерживать построенная сеть.

    Правильно сделать расчет сечения кабеля очень важно по двум причинам. Первая – безопасность, при заниженном сечения кабель перегревается, что может привести даже к возгоранию, вторая – экономия, исключение лишних затрат при выборе слишком большого сечения без надобности.

    Кажется, что подобный расчет, эта задача сложная и решение ее под силу только «профи», хотим Вас заверить нет! Все просто, если придерживаться методики расчета, которую ниже мы приведем.

    В начале проводится расчет суммарного потребления в доме, квартире, помещении. Все электроприборы потребляют определенное количество электричества (эквивалент мощности), измеряемого в Ваттах.

    Ниже в таблице доступно представлены основные бытовые приборы и их средняя потребляемая мощность.

    Теперь дело за малым, просуммировать величину потребления всех приборов на объекте и получить общее потребление для сечения основного подающего кабеля:

            Pобщ = (Р1 + Р2 + Р3+ Pn) * 0.8

    Коэффициент 0.8 учитывает, что обычно не более 80% приборов одновременно будут включаться на длительное время. Но при расчете максимальных нагрузок конечно лучше брать все 100% мощности.

    Далее следует понимать, что кабель определенного сечения может «прокачать» только ту мощность, на которую он рассчитан. В противном случае кабель будет греться и беда, как говорится, не заставит себя ждать. Чтобы такого не случилось, сечение кабеля выбирают из таблицы в соответствии с подключаемой мощностью потребителей.

    Значения сечений кабеля приведены в таблице:

Сечение жилы, кв.мм. Медные провода Алюминиевые провода
Напряжение, 220В Напряжение, 380В Напряжение, 220В Напряжение, 380В
ток, А мощность, кВт ток, А мощность, кВт ток, А мощность, кВт ток, А мощность, кВт
1.5 19 4.1 16 10.5 --- --- --- ---
2.5 27 5.9 25 16.5 20 4.4 19 12.5
4 38 8.3 30 19.8 28 6.1 23 15.1
6 46 10.1 40 26.4 36 7.9 30 19.8
10 70 15.4 50 33.0 50 11.0 39 25.7
16 85 18.7 75 49.5 60 13.2 55 36.3
25 115 25.3 90 59.4 85 18.7 70 46.2
35 135 29.7 115 75.9 100 22.0 85 56.1
50 175 38.5 145 95.7 135 29.7 110 72.6
70 215 47.3 180 118.8 165 36.3 140 92.4
95 260 57.2 220 145.2 200 44.0 170 112.2
120 300 66.0 260 171.6 230 50.6
200
132.0

    Для простоты понимания вопроса приведем пример расчета сечения кабеля ввода в дачный домик.

    Все электроприборы потянут на себя потребление порядка 11,6 кВт. Учитывая коэффициент 0,8 – получаем суммарную действительную нагрузку по дому - 9,28кВт. Ближайшее значение из таблицы - 10,1кВт, что соответствует сечению 6 мм2 медного кабеля и 10 мм2 алюминиевого.

    Как видно, приближенное вычисление сечения основного кабеля нагрузки по общей мощности вычисляется довольно просто.

    Аналогичным, но более точным и глубоким для понимания является метод вычисления расчетного сечения по токовой нагрузке. Определив общую мощность потребления переходим к вычислению силы тока потребителей по нижеприведенной формуле:

    Для сети 220В: I = P / U * cosφ , для трехфазной сети 380В: I = P / U * cosφ * 1.73

    где, Р – наша мощность потребления

    cosφ – коэффициент мощности. Точное значение коэффициента, это предмет отдельного детального рассмотрения, но в современных реалиях, в подавляющем количестве случаев, за основу можно смело брать 0.95. Подставив все значения и рассчитав силу тока потребления, снова обращаемся к таблице, и определяем соответствующее сечение, заодно перепроверив предыдущие расчеты по мощности.

    Этот алгоритм более точное и надежное решением при выборе сечения кабеля. Полученное значение нужно снова светить с данными из таблицы:

    На внутренней разводке электропроводки после основного несущего кабеля конечно можно и нужно сэкономить. Расчет по отдельным потребительским (розеточным) группам не отличается от общего, с той лишь разницей, что потребительская мощность на отдельную группу скорее всего будет значительно ниже, а значит и необходимое сечение кабеля тоже будет меньше. Главное, чтоб сумма отдельных потребительских мощностей не превышала расчетную общую мощность для основного подающего кабеля.

    В отдельных случаях надо рассчитать сечения кабеля по длине.

    Важность этого вопроса объясняется тем, что с увеличением расстояния в кабеле будут нарастать неизбежные потери, связанные с сопротивлением материала токопроводящей жилы. И на больших расстояниях потери настолько значительные, что стандартный расчет соотношения сечения кабеля к токовым нагрузкам уже не подходит.

    Правило выбора сечения в этом случае дополняется условием – если потери превышают 5%, то следует увеличить сечение кабеля.

    Метод расчета частично использует формулы, приведенные выше.

    Используем уже рассчитанные - суммарную мощность всех потребителей и токовую нагрузку в Амперах. После чего рассчитываем сопротивление электропроводки по формуле:

            R = (p * L) / S

    где, p – удельное сопротивление проводника, берется из соответствующей таблицы:

    После чего рассчитываем потери напряжения:

            Uпотерь = Iнагрузки * Rкабеля

            Fпотерь = ( Uпотерь / Uном ) * 100%

    Полученное значение анализируется, если оно меньше 5% - сечение выбрано правильно. Иначе берем кабель на размер больше.

    Расчет сечения кабеля по длине в обязательном порядке проводится при подключении потребителей на большом расстоянии. Иначе можно подключить кабель, а на выходе из-за высоких потерь оборудование просто может не запуститься, по причине низкого уровня напряжения.

    Пока мы описывали все нюансы расчетов определения сечения кабеля по мощности, токовой нагрузке, материалу проводника и длине, пришло осознание, что хоть расчет и не очень сложен, но в процессе нужно просмотреть и перепроверить много таблиц для получения правильного результата. И что было бы удобно иметь под рукой быстрый инструмент подобных расчетов. Поэтому мы решили разработать специальный калькулятор расчета сечения кабеля, который принимает и учитывает в расчетах все вышеперечисленные нюансы. Теперь есть выбор, просчитать с помощью калькулятора либо чуть медленнее самостоятельно. В любом случае вы точно знаете как это работает.

Как рассчитать длину кабеля. Калькуляторы — статьи от «Pro100kabel».

Без электрического кабеля невозможно создать энергопитающую структуру. Если есть необходимость в проведении новой проводки или замене старой, нужно предварительно провести требуемые расчеты. Это выступает залогом безопасности.

Печальные последствия могут возникнуть из-за слишком высокой нагрузки на кабель при недостаточной мощности. В таком случае происходит нагрев металлической части кабеля, из-за чего изоляция начинает плавиться и возникает риск короткого замыкания и возгорания. Для того, чтобы предотвратить такие ситуации, необходимо правильно рассчитать мощность сечения кабеля.

Правильный расчет нагрузки по формуле

Каждое сечение проводов имеет свою допустимую токовую нагрузку. К примеру, если нужен кабель для подключения лампочки, нагрузка на провод будет сопоставима с её мощностью потребления. Этот показатель уже зависит от разновидности прибора — 100 Вт, 20 Вт, 6 Вт и т.д.

Как показывает практика, от домашней сети питается не только лампочка, но и целая сеть бытовых приборов. Для того, чтобы определить нагрузку на провод и правильно подобрать сечение кабеля, нужно знать количество потребляемой электроэнергии при их подключении. С этой целью следует изучить данные из таблицы, представленной ниже.

Нужно помнить, что цифры, указанные в таблице, усредненные. В зависимости от модели, цифры и показатели варьируются. С помощью таблицы можно узнать представление о нагрузке кабеля при подключении приборов к сети. Рассчитывая сечение проводов по мощности, обязательно нужно ориентироваться на эти данные. Это позволит избежать неприятных последствий в дальнейшем.

Приблизительный расход электроэнергии в час составляет от 10900 до 11350 Вт. Ориентироваться следует на большее значение. Например, как базовую цифру возьмем 12 000 Вт. Для того, чтобы рассчитать силу тока, используем специальную формулу:

Ранее расчет сечения кабеля по мощности и длине выполняли с помощью специальных таблиц. Они актуальны и на сегодняшний день из-за точности данных и соответствия стандартам ГОСТ. Но, использовать её сегодня вовсе необязательно. Существуют и другие, более современные способы выполнения расчетов.

Современные методы расчета сечения провода

Чтобы быстро и легко выполнить все расчеты, предусмотрен специальный калькулятор сечения кабеля. Достаточно только знать вводные данные. Ориентируясь на них можно подобрать оптимальное сечение кабелей для однофазной или трехфазной сети.

Кабельный калькулятор использует специальные алгоритмы и формулы, основывается на конкретных математических значениях. Как только будут введены точные данные, в окошке будет указан готовый результат, понятный для обычных пользователей. При расчете учитывается сразу несколько параметров:

  • из какого материала выполнен проводник;
  • его максимальная мощность;
  • допустимое и текущее напряжение;
  • способ прокладки;
  • длина кабеля.

Таким образом, можно получить максимально достоверные данные.

Онлайн расчеты сечения кабеля

Используя калькулятор кабеля онлайн, можно быть подобрать проводник. Больше не требуется никаких таблиц и формул — программа на основе указанных вводных данных выполняет все требуемые расчеты самостоятельно. В калькуляторе есть возможность выбрать необходимые параметры. Это может быть ток, длина, диаметр, напряжение и тд.

Калькулятор электроэнергии также представлен в свободном доступе — чтобы их найти необходимо только воспользоваться интернет-поиском. Используя калькулятор, можно правильно рассчитать потребляемую мощность. В том числе, удастся правильно подобрать ряд важных параметров.

Сечение провода

Обратить внимание следует на его нагрев и потери напряжения. Нужно учитывать нормальное и экстренное состояние провода. Всегда есть риск неравномерного распределения нагрузки, что приводит к повышенному сопротивлению и нагрузке. Из-за этого есть риск повреждения как изоляции, так и соединения.

В этом аспекте будет полезно использовать таблицу сечения проводов. При правильном подборе кабеля, можно быть уверенным в надежной изоляции и плотном контакте. Более того, риск возникновения аварийной ситуации полностью исключен.

Нагрузочная способность провода

Сечение провода и нагрузка — это два параметра, которые тесно между собой связаны. У каждого провода в зависимости от его сечения максимально допустимая нагрузка варьируется. Поэтому, выбирая и рассчитывая сечения кабеля, в первую очередь, следует обратить внимание на его диаметр.

Полученная в результатах расчетов сечения по диаметру величина округляется до целого числа. Если используется многожильный провод, то сначала выполняются все требуемые расчеты одной проволочки, а далее полученное значение умножается на их общее количество.

Возможные потери

Выполняя расчет сечения кабеля, нужно обратить запас сечения и длину проводника. Если выполнять расчеты с помощью калькулятора, то процент возможных потерь устанавливается самостоятельно. Если расчеты выполняются с помощью таблицы, то это значение нужно указывать самому.

Не играет роль выбранный способ проведения расчетов: будет это традиционно по таблицам или с помощью специальных калькуляторов онлайн, этот момент нельзя обойти стороной. Правильно подобранное сечение, мощность, диаметр, длина и другие важные параметры кабеля напрямую влияют на полноценную эксплуатацию.

Проведя требуемые расчеты, каждый сможет профессионально проложить проводку в домашних условиях. С помощью онлайн калькулятора дополнительно можно подобрать требуемые электроматериалы.

Если все расчеты будут выполнены правильно, можно быть уверенным в том, что никаких аварийных ситуаций и печальных последствий не возникнет. Поэтому перед тем, как покупать кабель от завода Одескабель, проведите все требуемые расчеты. С этим вопросом при необходимости также можно обратиться к менеджеру-консультанту.

Калькулятор расчёта сечения кабеля

Калькулятор расчета сечения кабеля по мощности и длине: формулы и таблицы

Электрическая проводка – это одна из самых главных частей большой системы коммуникации, снабжающей дом электроэнергией. От долгой и качественной эксплуатации электропроводки зависит качество работы светильников и электрических бытовых приборов, которых на сегодняшний день становится все больше и больше в каждом жилище. Потому все чаще можно встретить на строительных форумах вопросы, касающихся именно проблемы электропроводки. И один из этих частых вопросов, как правильно сделать расчет сечения кабеля по длине и мощности, то есть, по его нагрузке.

Профессиональные электрики «на глаз» определяют примерно этот показатель. Инженеры используют специальные таблицы или онлайн калькулятор. Но мы будем рассуждать здраво. В любом доме установлено определенное количество электрической бытовой техники, и у этих приборов которых разная мощность. Это, во-первых. Во-вторых – количество служебных помещений или комнат в доме может значительно отличаться в любом здании. А это повлияет на мощность потребления по освещению. При этом у некоторых в доме установлены многорожковые люстры, а некоторые обходятся и точечным освещением. Плюс многообразие различных ламп.

В-третьих – это опять же мощность бытовых электроприборов, которую рассчитывают по фактическим данным. Так сказать, практически считают по пальцам, какими электроприборами и с какой мощностью хозяева домов используют. И самое главное, что во время подсчета общей мощности нет надобности, учитывать фактор, влияющий на то, как работает освещение или электроприборы: периодически или постоянно. Необходимо определить общую мощность на кабель.

Формула расчета мощности кабеля по сечению

Итак, есть формула расчета по мощности сечения электрического провода или кабеля. Вот она:

I=PхK/Uхcos φ – данная формула используется для однофазных электросетей с переменным током в 220 Вольт. Где:

  • К – это коэффициент одновременности, именно он уравнивает показатель мощности по временному значению. Так как не все время мы используем электроприборы или освещение. Это постоянная величина и она равняется 0.75.
  • Р — это общая мощность всего освещения и бытовых электроприборов.
  • U — переменный ток 220 Вольт.
  • cos φ – это тоже постоянный показатель, который равен единице.

В данной формуле почти все величины, помимо суммарной мощности, постоянные. Потому в основе расчета находятся именно те нагрузки, которые имеют светильники и бытовые электроприборы. То есть, величина тока будет зависеть от используемой мощности. Данные показатели, как правило, указаны в техническом паспорте, который находится в комплекте с электроприбором. Также часто изготовители указывают ее на этикетках. Но вот только определенные показатели мощности основных электроприборов, используются чаще остальных.

Список мощности электроприборов и пример расчета кабеля

Мощность некоторых электрических бытовых приборов:

  • Холодильник 350-850 Ватт.
  • Телевизор 150-310 Ватт. Это мощность современных телевизоров.
  • Освещение 320-1600 Ватт. Как было указано выше, это зависит от типа и количества ламп.
  • Утюг 1200-2200 Ватт. Это один из наиболее энергопотребляемых аппаратов.
  • К данной категории относится электрический чайник: 1200-2600 Ватт.
  • Добавим в эту же категорию посудомоечную и стиральную машину – 2600 Ватт.
  • Компьютер 320-650 Ватт.
  • Микроволновая печь приблизительно 1500 Ватт.

В этот список можно было добавить и другие электроприборы, например, музыкальный центр, фен, водонагреватель, пылесос и т. д. То есть, для расчета сечения кабеля по мощности нужно вначале определить, какое количество электроприборов находится в доме. Суммируя их мощность, определяется общая мощность потребления, которая и воздействует на электропроводку.

Итак, все данные подставляются в формулу, для определения сила тока. Давайте рассчитаем мощность всех вышеописанных электроприборов по минимальному показателю. И выясним, какой кабель нам потребуется. Суммарная мощность составляет – 6550 Ватт или 6,55 кВт. Подставляем ее в формулу:

I=6550х0.75/220=22,4 Ампер.

Затем, чтобы определить сечения кабеля, нам будет необходима таблица, где задано соотношение двух величин.

Важно! Величина электротока в таблицах, как правило, указана целыми цифрами. Потому нужно округлить наш результат до наибольшей величины. Это даст некоторый запас надежности. В нашем примере это будет 27 Ампер по медным кабелям, и 28 Ампер по алюминиевым. Таким образом, сечение провода будет 2,6 мм. кв. по меди и 4.1 мм. кв. для алюминия.

Так, вы узнали, как рассчитать сечение провода.

Расчет сечения проводов по комнатам

Описанный выше расчет с формулой используется для входного провода в дом. Но нужно рассматривать и внутреннюю разводку по помещениям и комнатам. Просто с освещением все более или менее ясно. Кидаете под него во все помещения провод сечением 1,6 мм. кв., и будьте не переживайте, что все вы выполнили верно. Ни замыкания, ни перегрева, у вас не случится.

С розетками все гораздо сложней. В доме существуют комнаты, в которых наличие бытовых электроприборов зашкаливает. Это ванная и кухня. В первой, как правило, обычно работает стиралка и фен. Между прочим, у него довольно большая мощность 1200-2600 Ватт. Поэтому нагрузку такое маленькое устройство создает довольно высокую.

Поэтому нужно необходимо решить одну довольно важную задачу – грамотно распределить по длине мощность розеточных групп. Например, на кухне. Вначале рассчитывается сила тока по описанной выше формуле, где в роли мощности потребления складывают мощности всех находящихся на кухне бытовых электрических устройств, не забывая про освещение. Делается выбор сечения провода, который будет подходить в это помещение. А вот по розеткам растянуть проводку под все бытовые электроприборы с меньшим сечением. Для чайника и кофеварки отдельно, для холодильника отдельно, для посудомоечной машины отдельно. И к каждой точке.

Некоторые могут сказать, не многовато ли розеток для одной маленькой комнаты? Существует альтернатива, подключить на блок розеток (тройную либо двойную) провод большего сечения. Нужно будет сделать еще один расчет. Таким образом, способов на схему разводки электроконтуров может быть огромное множество. Но в любом случае нужно будет использовать таблицы, калькулятор и формулу определения сечения кабеля по мощности, и по длине. Хоть специалисты утверждают, что наилучший вариант – это под каждый электроприбор отдельную розетку.

И еще важный момент, который касается длины провода и его потери тока. По физическим законам, чем длинней кабель, тем больше появляются потери напряжения. Потому электрики делают расчет сечения кабеля по его длине. Однако внутреннюю разводку этому расчету не подвергают. Очень, минимальны потери.

Какой кабель выбрать: алюминиевый или медный?

Не станем сильно вникать в данный вопрос. Просто проведем краткий сравнительный анализ.

  • Медь хотя и подвержена окислению, но не настолько активно, как алюминий. Потому контакты дольше эксплуатируются.
  • Медный провод более гибкий и прочный. При частом изгибе он не сломается.
  • Алюминиевый кабель практически в пять раза дешевле медного.
  • Степень проводимости медных проводов практически в два раза выше, чем у алюминиевых. То есть, и более высокая мощность, которую медный провод может выдержать.

Есть современные правила выполнения электроразводки. И в них рекомендуется внутреннюю разводку делать медным кабелем, а наружную алюминиевым.

Таким образом, подводя итог всему сказанному выше, можно сделать вывод, что расчет мощности электроприборов и сечения провода по нагрузке – это ответственный и очень важный процесс. Допущенная ошибка в расчетах может стоить очень дорого. Поэтому здесь нужна внимательность и точность.

Видео: Рассчитать сечение кабеля

Расчет сечения кабеля, калькулятор онлайн, конвертер

Определение и расчет жил по формуле

Теперь разберемся, как правильно рассчитать сечение провода по мощности зная формулу. Здесь мы решим задачу определения сечения. Именно сечение является стандартным параметром, по причине того, что номенклатура включает как одножильный вариант, так и многожильные. Преимущество многожильных кабелей в их большей гибкости и стойкости к изломам при монтаже. Как правило, многожильные изготавливают из меди.

Проще всего определяется сечение круглого одножильного провода, d – диаметр, мм; S – площадь в квадратных миллиметрах:

Многожильные рассчитываются более общей формулой: n – число жил, d – диаметр жилы, S – площадь:

Диаметр жилы можно определить, сняв изоляцию и замерив диаметр по голому металлу штангенциркулем или микрометром.

Программы для компьютера

Если вам нужна помощь в подборе сечения проводника, и вы не знаете, какая программка подходит для этих целей, воспользуйтесь одним из двух предложенных вариантов:

  • «cable v2.1» от компании «Атлас»;
  • «Электрик».

Пожалуй, оптимальным вариантом для расчетов будет программа «cable v2.1». Она совершенно бесплатна, к тому же качается без регистрации других неудобных процедур. Вам наверняка понравится ее интерфейс, который отличается простотой и удобством.

Для произведения расчетов, вам нужно только внести в колонки таблицы исходные данные, после чего выбрать «Рассчитать» и кликнуть левой клавишей мыши. Данный сервис выполнен без огромного количества опций, но они и не нужны, если все, что вам требуется, это рассчитать длину, нагрузку и мощность сечения кабеля. С этими задачами он справляется быстро, а главное точно.

Программа для расчета «Электрик» выполняет чуть больше функций, и она также качается бесплатно. Вы без труда сможете отыскать ее в сети. Главным ее достоинством является расширенный спектр возможностей и задач. С помощью этого сервиса вы не только выберете сечение проводника для электродвигателя или квартиры, но и рассчитаете потерю напряжения в сети, а также узнаете нагрев линии кабеля.

Также данная программа поможет в вопросе подбора сечения силового кабеля, оснащенного секторными жилами. Такой расчет связан с использованием более сложных формул, именно поэтому «Электрик» настолько ценен. Интерфейс этой программы понятен, как и у вышеописанного сервиса. Однако из-за большего количества функций, придется потратить определенное время, чтобы разобраться с различными премудростями.

Если же вы по каким-то причинам не желаете «засорять» свой компьютер лишними программами – воспользуйтесь онлайн-калькулятором под названием «Wiresel». С помощью него вы также сможете подобрать требуемый проводник. К тому же процедура займет совсем немного времени.

Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами.

Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой либо пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных.

Сечение токопроводящей жилы, мм

Ток, А, для проводов и кабелей

Одножильных

Двухжильных

Трехжильных

При прокладке

В воздухе

В воздухе

В земле

В воздухе

В земле

2,5

23

21

34

19

29

4

31

29

42

27

38

6

38

38

55

32

46

10

60

55

80

42

70

16

75

70

105

60

90

25

105

90

135

75

115

35

130

105

160

90

140

50

165

135

205

110

175

70

210

165

245

140

210

95

250

200

295

170

255

120

295

230

340

200

295

150

340

270

390

235

335

185

390

310

440

270

385

240

465

Примечание. Допустимые длительные токи для четырехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ могут выбираться по данной таблице как для трехжильных кабелей, но с коэффициентом 0,92.

Формула расчета

Формула расчета сечения кабеля по мощности позволяет определить нужное значение более точно, чем с помощью таблицы. Такой вариант вычисления рекомендуется выбирать в спорных ситуациях, а также в тех случаях, когда важна точность расчета.

При большой протяженности линии сечение провода напрямую зависит от его длины. Это связано с потерями по мощности вследствие присутствия сопротивления у металла. По мере удлинения кабеля растет сопротивление и падает мощность. Чтобы компенсировать потери, необходимо правильно подобрать сечение провода. Оно

L – протяженность проводки, м;

I – ток нагрузки электроприборов, А;

Uнач – напряжение питания, В;

Uкон – рабочее напряжение электроприборов, В;

ρ – удельное сопротивление меди или алюминия, Ом×мм2/м.

Зная мощность электроприборов, можно рассчитать силу тока по формуле:

Р – мощность потребления электрических установок, Вт;

U – напряжение питания, В.

Примеры

Пример 1. Рассчитать площадь поперечного сечения медного провода длиной 160 м для подключения сети напряжением 220 В электроприборов мощностью 3,5 кВт. Рабочее напряжение устройств – 207 В.

По мощности необходимо определить ток потребления устройств. Сделать это можно с помощью онлайн-калькулятора или по формуле:

Теперь, зная удельное сопротивление меди (0,0175 Ом×мм2/м), можно рассчитать площадь сечения жилы провода:

Таким образом, для электрической линии длиной 160 м при заданных условиях понадобится медный провод с площадью сечения минимум 6,85 мм2.

Пример 2. Вычислить сечение алюминиевой проводки длиной 120 м. Мощность электроприборов – 4,1 кВт. Напряжение сети – 220 В. Рабочее напряжение устройств – 207 В.

Ток потребления можно рассчитать в онлайн-сервисе или по формуле:

По исходным значениям можно вычислить площадь сечения жилы провода:

Так, минимальная площадь сечения алюминиевого провода для заданных условий – 9,6 мм2.

Таблицы и формулы для выбора сечения кабеля

  1. Главная
  2. ПиРЭЭ

Электроэнергия может вырабатываться генератором на напряжении 6, 10, 18кВ. Далее она идет по шинопроводам или комплектным токопроводам к трансформаторам, которые повышают эту величину до 35-330кВ. Чем выше напряжение, тем дальше эту энергию передавать. Затем уже по ЛЭП электричество идет до потребителей. Там опять трансформируется через понижающие трансформаторы до величины 0,4кВ. И между всеми этими преобразованиями электричество идет по воздушным, кабельным линиям различного напряжения. Выбор сечения этих кабелей отдельный вопрос, который и рассматривается в данной статье.

Если обратиться к основам вопроса, то его сразу можно разделить на две части. Часть первая, выбор сечения в сетях до 1кВ, ну и вторая часть (в отдельной статье) - выбор сечения в сетях выше 1кВ. Кроме того, рассмотрим общий для этих классов напряжения вопрос - определение сечения кабеля по диаметру. Сразу предупреждаю, что впереди много таблиц, но пусть это Вас не пугает, так как порой таблица лучше тысячи слов.

Выбор и расчет сечения кабелей напряжением до 1кВ (для квартиры, дома)

Электрические сети до 1кВ самые многочисленные - это как паутина, которая обвивает всю электроэнергетику и в которой такое бесчисленное множество автоматов, схем и устройств, что голова у неподготовленного человека может пойти кругом. Кроме сетей 0,4кВ промышленных предприятий (заводов, ТЭЦ), к этим сетям относится и проводка в квартирах, коттеджах. Поэтому вопросом выбора и расчета сечения кабеля задаются и люди, которые далеки от электричества - простые владельцы недвижимости.

Кабель используется для передачи электроэнергии от источника к потребителю. В квартирах мы рассматриваем участок от электрического щитка, где установлен вводной автоматический выключатель на квартиру, до розеток, в которые подключаются наши приборы (телевизоры, стиральные машины, чайники). Всё, что отходит от автомата в сторону от квартиры в ведомстве обслуживающей организации, туда лезть мы права не имеем. То есть рассматриваем вопрос прокладки кабелей от вводного автомата до розеток в стене и выключателей на потолке.

В общем случае для освещения берут 1,5 квадрата, для розеток 2,5, а расчет необходим, если требуется подключать что-то нестандартное с большой мощностью - стиралку, бойлер, тэн, плиту.

Выбор сечения кабеля по мощности

Рассматривать далее буду квартиру, так как на предприятиях люди грамотные и всё знают. Чтобы прикинуть мощность необходимо знать мощность каждого электроприемника, сложить их вместе. Единственным минусом при выборе кабеля большего сечения, чем необходимо, является экономическая нецелесообразность. Так как больший кабель больше стоит, но меньше греется. А если выбрать правильно то выйдет и дешевле и греться не будет сильно. В меньшую же сторону округлять нельзя, так как кабель будет больше греться от протекания в нем тока и быстрее придет в неисправное состояние, которое может повлечь за собой неисправность электроприбора и всей проводки.

Первым шагом при выборе сечения кабеля будет определение мощности подключенных к нему нагрузок, а также характер нагрузки - однофазная, трехфазная. Трехфазная это может быть плита в квартире или станок в гараже в частном доме.

Если все приборы уже приобретены, то можно узнать мощность каждого по паспорту, который идет в комплекте, или, зная тип, можно найти в интернете паспорт и посмотреть мощность там.

Если приборы не куплены, но покупать их входит в ваши планы, то можно воспользоваться таблицей, где занесены наиболее популярные приборы. Выписываем значения мощностей и складываем те величины, которые одновременно могут включаться в одну розетку. Приведенные ниже значения носят справочный характер, при расчете следует брать большее значение (если указан диапазон мощности). И всегда лучше посмотреть в паспорт, чем брать средние показатели из таблиц.

Электроприбор Вероятная мощность, Вт
Стиральная машина 4000
Микроволновка 1500-2000
Телевизор 100-400
Экран Э
Холодильник 150-2000
Чайник электрический 1000-3000
Обогреватель 1000-2500
Плита электрическая 1100-6000
Компьютер (тут всякое возможно) 400-800
Фен для волос 450-2000
Кондиционер 1000-3000
Дрель 400-800
Шлифовальная машина 650-2200
Перфоратор 600-1400

Выключатели, которые идут после вводного удобно разделять на группы. Отдельные выключатели для питания плиты, стиралки, бойлера и других мощных приборов. Отдельные для питания освещения отдельных комнат, отдельные для групп розеток комнат. Но это в идеале, в реальности бывает просто вводной и три автомата. Но что-то я отвлекся…

Зная значение мощности, которая будет подключаться к данной розетке мы выбираем по таблице сечение с округлением в большую сторону.

За основу возьму таблицы 1.3.4-1.3.5 из 7-го издания ПУЭ. Эти таблицы даны для проводов, шнуров алюминиевых или медных с резиновой и (или) ПВХ изоляцией. То есть то что мы используем в домашней проводке - к данному типу подходит и любимые электриками медные NYM и ВВГ, и алюминиевый АВВГ.

Кроме таблиц нам понадобятся две формулы активной мощности: для однофазной (P=U*I*cosf) и трехфазной сети (та же формула, только еще умножить на корень из трех, который равен 1,732). Косинус принимаем единице, будет у нас для запаса.

Хотя существуют таблицы, где для каждого типа розетки (розетка для станка, розетка для того, для сего) описан свой косинус. Но больше единицы он быть не может, поэтому не страшно, если примем его 1.

Еще перед взглядом в таблицу стоит определиться как и в каком количестве у нас будут проложены наши провода. Варианты есть следующие - открыто или в трубе. А в трубе можно двух- или трех- или четырех одножильных, одного трехжильного или одного двухжильного. Для квартиры нам на выбор либо два одножильных в трубе - это на 220В, либо четыре одножильных в трубе - на 380В. При прокладке в трубе, необходимо, чтобы процентов 40 оставалось свободного пространства в этой самой трубе, это для отсутствия перегрева. Если прокладывать необходимо провода в другом количестве или другим способом то смело открывайте ПУЭ и пересчитывайте для себя, или же выбирайте не по мощности, а по току, о чем пойдет речь чуть позже в этой статье.

Выбирать можно как медный, так и алюминиевый кабель. Хотя, в последнее время большее применение получает медный, так как для одной и той же мощности потребуется меньшее сечение. К тому же медь имеет лучшие электропроводящие свойства, механическую прочность, меньше подвержена окислению, и плюс ко всему срок службы медного провода выше по сравнению с алюминием.

Определились с тем, медь или алюминий, 220 или 380В? Что же, смотрим в таблицу и выбираем сечение. Но учитываем, что в таблице у нас приведены значения для двух или четырех одножильных проводов в трубе.

Посчитали мы нагрузку например в 6кВт для розетки на 220В и смотрим 5,9 мало, хоть и близко, выбираем 8,3кВт - 4мм2 для меди. А если решили алюминий, то 6,1кВт - тоже 4мм2. Хотя выбрать стоит медь, так как ток при таком же сечении будет допустимый на 10А больше.

Выбор сечения кабеля по току

Суть выбора аналогичная, только теперь у нас есть ПУЭ, где прописаны токи, но сами токи нам неизвестны. Хотя, постойте… Ведь мы знаем мощности приборов и можем по формуле вычислить величины токов. Да и токи могут быть написаны в паспортах на изделия. Аналогично смотрим в таблицы ниже. Это уже таблицы из официальных документов, так что придраться не к чему.

Выбор сечения провода с резиновой или ПВХ изоляцией по допустимому току

Данные провода наиболее распространены, поэтому и приведена эта таблица. В ПУЭ же имеются другие таблицы на все случаи жизни для проводов, кабелей, шнуров с оболочкой и без при прокладке в воде, земле и воздухе. Но это уже частные случаи. Кстати, таблица что приведена при расчете по мощности полностью является частным случаем таблиц выбора по току, которые являются официальными и описаны в ПУЭ.

Расчет кабеля по мощности и длине

В случае, если вы прокладываете кабель на длинное расстояние (ну метров 15 и более), то Вам необходимо учитывать и падение напряжения, которое вызвано сопротивлением кабельной линии.

Чем же неблагоприятно для нас падение напряжения на конце кабельной линии? Для лампочки это ухудшение светового потока при снижении напряжения, или уменьшение срока службы при повышенном напряжении. Существуют допустимые величины отклонения напряжения. Но в основном для электроприборов это плюс минус пять процентов.

В этом случае требуется произвести расчет, и в случае, если напряжение будет ниже номинального на 5% и более, то придется увеличить сечение и заново произвести расчет. Или же воспользоваться очередной таблицей.

Сейчас немного углубимся в матчасть. Падение напряжения для трехфазной сети определяется по формуле:

Эта величина состоит из двух частей, активной(R) и индуктивной(X). Индуктивной частью можно пренебречь в следующих случаях:

  • сеть постоянного тока
  • сеть переменного тока, при cos=1
  • сети, выполненные кабелями или изолированными проводами, проложенными в трубах, если их сечение не больше определенной величины, но не будем углубляться дальше.

В общем индуктивной составляющей пренебрегаем, косинус принимаем равным 1. Значение R определяется по формуле:

где р - удельное сопротивление (для меди - 0,0175, а для алюминия - 0,03)

Далее два варианта расчета:

а) по заданному значению падения напряжения находим допустимое сечение и выбираем следующее большее значение.

б) по заданному значению мощности или тока определяем падение напряжения на участке, и в случае, если оно будет больше 5%, выбираем другое сечение и повторяем расчет.

В вышеприведенных формулах длина в метрах, ток в амперах, напряжение в вольтах, площадь в мм2. Сама величина падения напряжения в относительных величинах, безразмерная. Формулы пригодны для расчетов при отсутствии индуктивной составляющей и косинусе равном 1. Ряд сечений кабелей стандартный. В принципе с полученным значением сечения можно идти на рынок и смотреть, что подойдет с округлением в большую сторону.

А можно воспользоваться таблицами в интернетах, но эти таблицы… Не понятно откуда и для какого случая они построены. Формулы - наше всё!

Определение сечения кабеля по диаметру

Если у Вас есть возможность замерить диаметр жилы кабеля, естественно голой, без изоляции, значит можно определить сечение этой жилы. Опять у нас два пути: формула или таблица. Каждый пусть выбирает, что ему удобнее.

Формула: пидэквадратначетыре. Это все знают. Измеряем диаметр провода (линейка, штангенциркуль, микрометр), повторюсь очищенного. Значение возводим в квадрат, умножаем на число пи (равно 3,14) и делим на 4. Получаем значение сечения. Примерное, ведь погрешности тут и в числе пи и в самом измерении. Хотите, вот таблица элементарная - измеряем диаметр, смотрим соответствует ли заявленному на бирке сечению.

Если провод многожильный, то либо каждую жилу измеряем, а потом считаем их число. Ну и умножаем число на диаметр одной и далее по схеме, приведенной выше. Либо, если они хорошо скручены в форме круга на конце, производим замер как на одножильном.

по мощности, току, с учетом длины

При прокладке электропроводки требуется знать, кабель с жилами какого сечения вам надо будет прокладывать. Выбор сечения кабеля можно делать либо по потребляемой мощности, либо по потребляемому току. Также учитывать надо длину кабеля и способ укладки. 

Содержание статьи

Выбираем сечение кабеля по мощности

Подобрать сечение провода можно по мощности приборов, которые будут подключаться. Эти приборы называются нагрузкой и метод может еще называться «по нагрузке». Суть его от этого не меняется.

Выбор сечения кабеля зависит от мощности и силы тока

Собираем данные

Для начала находите в паспортных данных бытовой техники потребляемую мощность, выписываете ее на листочек. Если так проще, можно посмотреть на шильдиках — металлических пластинах или стикерах, закрепленных на корпусе техники и аппаратуры. Там есть основная информация и, чаще всего, присутствует мощность. Опознать ее проще всего по единицам измерения. Если изделие произведено в России, Белоруссии, Украине обычно стоит обозначение Вт или кВт, на оборудовании из Европы, Азии или Америки стоит обычно английское обозначение ваттов — W, а потребляемая мощность (нужна именно она) обозначается сокращением «TOT» или TOT MAX.

Пример шильдика с основной технической информацией. Нечто подобное есть на любой технике

Если и этот источник недоступен (информация затерлась, например, или вы только планируете приобрести технику, но еще не определились с моделью), можно взять среднестатистические данные. Для удобства они сведены в таблицу.

Таблица потребляемой мощности различных электроприборов

Находите ту технику, которую планируете ставить, выписываете мощность. Дана она порой с большим разбросом, так что иногда трудно понять, какую цифру брать. В данном случае, лучше брать по-максимуму. В результате при расчетах у вас будет несколько завышена мощность оборудования и потребуется кабель большего сечения. Но для вычисления сечения кабеля это хорошо. Горят только кабели с меньшим сечением, чем это необходимо. Трассы с большим сечением работают долго, так как греются меньше.

Суть метода

Чтобы подобрать сечение провода по нагрузке, складываете мощности приборов, которые будут подключаться к данному проводнику. При этом важно, чтобы все мощности были выражены в одинаковых единицах измерения — или в ваттах (Вт), или в киловаттах (кВт). Если есть разные значения, приводим их к единому результату. Для перевода киловатты умножают на 1000, и получают ватты. Например, переведем в ватты 1,5 кВт. Это будет 1,5 кВт * 1000 = 1500 Вт.

Если необходимо, можно провести обратное преобразование — ватты перевести в киловатты. Для это цифру в ваттах делим на 1000, получаем кВт. Например, 500 Вт / 1000 = 0,5 кВт.

Далее, собственно, начинается выбор сечения кабеля. Все очень просто — пользуемся таблицей.

Сечение кабеля, мм2Диаметр проводника, ммМедный проводАлюминиевый провод
Ток, АМощность, кВтТок, АМощность, кВт
220 В380 В220 В380 В
0,5 мм20,80 мм6 А1,3 кВт2,3 кВт
0,75 мм20,98 мм10 А2,2 кВт3,8 кВт
1,0 мм21,13 мм14 А3,1 кВт5,3 кВт
1,5 мм21,38 мм15 А3,3 кВт5,7 кВт10 А2,2 кВт3,8 кВт
2,0 мм21,60 мм19 А4,2 кВт7,2 кВт14 А3,1 кВт5,3 кВт
2,5 мм21,78 мм21 А4,6 кВт8,0 кВт16 А3,5 кВт6,1 кВт
4,0 мм22,26 мм27 А5,9 кВт10,3 кВт21 А4,6 кВт8,0 кВт
6,0 мм22,76 мм34 А7,5 кВт12,9 кВт26 А5,7 кВт9,9 кВт
10,0 мм23,57 мм50 А11,0 кВт19,0 кВт38 А8,4 кВт14,4 кВт
16,0 мм24,51 мм80 А17,6 кВт30,4 кВт55 А12,1 кВт20,9 кВт
25,0 мм25,64 мм100 А22,0 кВт38,0 кВт65 А14,3 кВт24,7 кВт

Чтобы найти нужное сечение кабеля в соответствующем столбике — 220 В или 380 В — находим цифру, которая равна или чуть больше посчитанной нами ранее мощности. Столбик выбираем исходя из того, сколько фаз в вашей сети. Однофазная — 220 В, трехфазная 380 В.

В найденной строчке смотрим значение в первом столбце. Это и будет требуемое сечение кабеля для данной нагрузки (потребляемой мощности приборов). Кабель с жилами такого сечения и надо будет искать.

Немного о том, медный провод использовать или алюминиевый. В большинстве случаев, при прокладке проводки в доме или  квартире, используют кабели с медными жилами. Такие кабели дороже алюминиевых, но они более гибкие, имеют меньшее сечение, работать с ними проще. Но, медные кабели с большого сечения, ничуть не более гибкие чем алюминиевые. И при больших нагрузках — на вводе в дом, в квартиру при большой планируемой мощности (от 10 кВт и больше) целесообразнее использовать кабель с алюминиевыми проводниками — можно немного сэкономить.

Как рассчитать сечение кабеля по току

Можно подобрать сечение кабеля по току. В этом случае проводим ту же работу — собираем данные о подключаемой нагрузке, но ищем в характеристиках максимальный потребляемый ток. Собрав все значения, суммируем их. Затем пользуемся все той же таблицей. Только ищем ближайшее большее значение в столбике, подписанном «Ток». В той же строке смотрим сечение провода.

Например, надо подключить варочную панель с пиковым потреблением тока 16 А. Будем прокладывать медный кабель, потому смотрим в соответствующей колонке — третья слева.  Так как нет значения ровно 16 А, смотрим в строчке 19 А — это ближайшее большее. Подходящее сечение 2,0 мм2. Это и будет минимальное значение сечения кабеля для данного случая.

При подключении мощных бытовых электроприборов от щитка тянут отдельную линию электропитания. В этом случае выбор сечения кабеля несколько проще — требуется только одно значение мощности или тока

Обращать внимание не строчку с чуть меньшим значением нельзя. В этом случае при максимальной нагрузке проводник будет сильно греться, что может привести к тому, что расплавится изоляция. Что может быть дальше? Может сработать автомат защиты, если он установлен. Это самый благоприятный вариант. Может выйти из строя бытовая техника или начаться пожар. Потому выбор сечения кабеля всегда делайте по большему значению. В этом случае можно будет позже установить оборудование даже немного больше по мощности или потребляемому току без переделки проводки.

Расчет кабеля по мощности и длине

Если линия электропередачи длинная — несколько десятков или даже сотен метров — кроме нагрузки или потребляемого тока необходимо учитывать потери в самом кабеле. Обычно большие расстояния линий электропередачи при вводе электричества от столба в дом. Хоть все данные должны быть указаны в проекте, можно перестраховаться и проверить. Для этого надо знать выделенную мощность на дом и расстояние от столба до дома. Далее по таблице можно подобрать сечение провода с учетом потерь на длине.

Таблица определения сечения кабеля по мощности и длине

Вообще, при прокладке электропроводки, лучше всегда брать некоторый запас по сечению проводов. Во-первых, при большем сечении меньше будет греться проводник, а значит и изоляция. Во-вторых, в нашей жизни появляется все больше устройств, работающих от электричества. И никто не может дать гарантии, что через несколько лет вам не понадобиться поставить еще пару новых устройств в дополнение к старым. Если запас существует, их можно будет просто включить. Если его нет, придется мудрить — или менять проводку (снова) или следить за тем, чтобы не включались одновременно мощные электроприборы.

Открытая и закрытая прокладка проводов

Как все мы знаем, при прохождении тока по проводнику он нагревается. Чем больше ток, тем больше тепла выделяется. Но, при прохождении одного и того же тока, по проводникам, с разным сечением, количество выделяемого тепла изменяется: чем меньше сечение, тем больше выделяется тепла.

В связи с этим, при открытой прокладке проводников его сечение может быть меньше — он быстрее остывает, так как тепло передается воздуху. При этом проводник быстрее остывает, изоляция не испортится. При закрытой прокладке ситуация хуже — медленнее отводится тепло. Потому для закрытой прокладке — в кабель каналах, трубах, в стене — рекомендуют брать кабель большего сечения.

Выбор сечения кабеля с учетом типа его прокладки также можно провести при помощи таблицы. Принцип описывали раньше, ничего не изменяется. Просто учитывается еще один фактор.

Выбор сечения кабеля в зависимости от мощности и типа прокладки

И напоследок несколько практических советов. Отправляясь на рынок за кабелем, возьмите с собой штангенциркуль . Слишком часто заявленное сечение не совпадает с реальностью. Разница может быть в 30-40%, а это очень много. Чем вам это грозит? Выгоранием проводки со всеми вытекающими последствиями. Потому лучше прямо на месте проверять действительно ли у данного кабеля требуемое сечение жилы (диаметры и соответствующие сечения кабеля есть в таблице выше). А подробнее про определение сечения кабеля по его диаметру можно прочесть тут.

Калькулятор расчета сечения кабеля онлайн

Расчет сечения кабеля по мощности и длине с помощью калькулятора онлайн.

Кабели и провода являются основными средствами передачи электричества. С их помощью электроэнергия распределяется на светильники, плиты, розетки и к другим потребителям. Нормальная работа сетей полностью зависит от сечения используемых проводников. Одним из методов, позволяющих определить данную величину, является калькулятор расчета сечения кабеля.

Использование калькулятора для расчетов сечения

Отсутствие правильных расчетов сечения проводников, используемых в электрических сетях, очень быстро приводит к перегрузке кабельных линий. В результате, наступает перегрев, изоляция оплавляется и теряет свои качества. Подобная ситуация известна, как перегорание провода, вызывающее серьезные негативные последствия. Поэтому обеспечение безопасности напрямую связано с расчетным сечением, которое должно полностью соответствовать токовым нагрузкам.

Точные вычисления можно выполнить с помощью онлайн калькулятора. Прежде всего, нужно ввести все необходимые данные. Сюда входит длина кабельных линий и материал проводника, а также токовая нагрузка и сетевое напряжение. Исходные данные дополняются коэффициентом мощности, допустимыми потерями напряжения, температурой кабеля и способом его прокладки.

В результатах расчетов отображается минимальное сечение кабеля, плотность тока в амперах на мм2, сопротивление проводника в омах. Одновременно выдаются данные о величине напряжения при нагрузке и процент потерь напряжения. Полученные результаты позволяют исключить ошибки в выборе кабелей и проводов, обеспечивают безопасную работу с электрической энергией.

Главные преимущества калькулятора

Калькулятор расчета сечения работает в режиме онлайн. Он позволяют практически безошибочно вычислять все необходимые параметры. Благодаря точным исходным данным, вводимым в программу, полностью исключается влияние так называемого человеческого фактора.

Приборы и оборудование с высокой мощностью применяются не только на производстве, но и в бытовых условиях дома или квартиры. Поэтому при выборе необходимого проводника, в первую очередь выполняются расчеты сечения по мощности. Данный параметр, необходимый для исходных данных, можно обнаружить либо в паспорте изделия, либо на корпусе прибора. Достаточно ввести значение мощности в таблицу, и калькулятор самостоятельно выполнит все необходимые вычисления. В полученных расчетах не учитывается индуктивность сопротивления кабельной линии. Данное значение перекрывается допустимым спадом напряжения в размере 5%, заложенным в калькуляторе.

Другим положительным качеством калькулятора онлайн является возможность расчета сечения, в зависимости от длины кабеля. При наличии монтажной схемы с определенным масштабом, длина линий определяется путем измерения расстояний между основными точками – розетками, выключателями, распределительными коробками, электрощитками и другими элементами. К каждому участку прибавляется примерно 10 см на скрутки.

Работы по электрификации жилья всегда считались сложным и трудоемким процессом. В первую очередь это связано с возрастающим количеством бытовых приборов и оборудования, устанавливаемых в современных домах. Применяя калькулятор, вы легко и безошибочно выполните все необходимые расчеты.

Калькулятор сечения кабеля постоянного тока

| Fabhabs

Определение толщины кабеля постоянного тока

Эта страница предназначена для того, чтобы помочь вам определить толщину и тип кабеля для вашего переселенца, кемпера или крошечного дома.

Этот инструмент был создан для систем 12 В и 24 В постоянного тока.

Выбор правильного типа кабеля

Проще говоря, для систем на 12 В или 24 В, в которых перемещается конструкция, вы должны найти кабели, соответствующие стандарту ISO6722-B под названием:

Кабель FLRY-B

Эти кабели рассчитаны на автомобильное напряжение, температуру, вибрацию, изоляцию, истирание и т. Д.Поскольку этот стандарт должен соблюдаться во всей автомобильной промышленности, их также легко найти и они недороги.

Если вы не хотите знать больше, вы можете перейти к калькулятору, чтобы определить, какая толщина вам нужна.

Ссылку на стандарт ISO в формате PDF можно найти в разделе ссылок внизу страницы.

Многожильный против твердого сердечника

Твердый сердечник идеально подходит для статических приложений, таких как традиционные дома.Для приложений, подверженных динамическим нагрузкам (вибрация, движение и т. Д.), Более подходят кабели с многожильным сердечником.

Кабели с твердым сердечником менее гибкие и с большей вероятностью станут твердыми, что приведет к утонению и растрескиванию. Это может привести к потере непрерывности (разрыв цепи) или возникновению точек высокого сопротивления, что приведет к тепловым событиям.

Такие кабели, как FLRY-B, которые соответствуют стандарту ISO 6722, прошли испытания на абразивный износ, водонепроницаемость, изгиб и механические нагрузки и должны считаться стандартными для всех низковольтных систем в подвижных приложениях.

Для наземных перевозок, экспедиционных транспортных средств, переделанных фургонов и мобильных крошечных домов следует использовать многожильный сердечник.

Что делать с концами?

В идеале концы многожильных кабелей должны быть обжаты. Это защищает конец кабеля и обеспечивает хорошее электрическое и механическое соединение.

Часто концы просто скручивают и вставляют в резьбовой соединитель.

Концы НИКОГДА нельзя «лужить».Лужение - это когда конец провода окунается или покрывается припоем. Это может показаться хорошей идеей, но припой не такой твердый, как кажется, и со временем изменит форму. Это может привести к плохому соединению или отсоединению кабеля, что может стать серьезной проблемой для безопасности. Ни один компетентный производитель не лужит концы многожильного кабеля, да и вы не должны.

Номинальный ток

Производители кабелей должны указывать номинальный ток для каждой толщины поставляемого кабеля.

Номинальный ток указан в амперах и предназначен для того, чтобы помочь вам выбрать кабель соответствующей толщины для вашего приложения.

По сути, ограничение тока - это тепловой предел, связанный с тем, сколько тепла может рассеять кабель. Все провода имеют сопротивление (хотя оно и должно быть низким), которое вызывает нагрев проводов под нагрузкой.

Превышение предельного тока для кабеля может привести к «тепловому событию» и является серьезной проблемой для безопасности.В большинстве испытаний кабель подвешивается на открытом воздухе (или в воде), поэтому номинальный ток может быть ниже, если кабель должен быть размещен внутри кабелепровода или пучка других проводов.

В калькуляторе внизу страницы используются данные производителя, но вам всегда следует обращаться к справочным материалам производителя, у которого вы покупаете.

Падение напряжения

Из-за сопротивления провода передача электричества даже на несколько метров приводит к падению напряжения вдоль кабеля.Это означает, что устройства, расположенные далеко от аккумулятора, получают напряжение ниже, чем напряжение аккумулятора.

Некоторые устройства могут иметь цепи измерения напряжения, которые предотвращают работу при слишком низком напряжении.

Потеря напряжения в кабеле также вызывает потерю мощности, из-за чего энергия расходуется без надобности. Компромисс заключается между дополнительными расходами и весом более толстых кабелей и потерей мощности и тепловыделения.

Ориентация на удержание падения напряжения ниже 3% (туда и обратно) является хорошей практикой, хотя калькулятор позволит вам выбрать 1-5%.

Длина кабельной трассы

Длину кабельной трассы легко вычислить, но она должна включать истинную длину кабеля. Иногда трасса кабеля может быть довольно сложной и сложной, и ее не помешает переоценить.

У калькулятора есть кнопка переключения, которая автоматически удваивает длину, чтобы включить обратный ход. Если у вас есть кабель, который идет к устройству, то оставьте его включенным.

Если вы используете возврат шасси, где проводящее шасси подключено к отрицательной клемме источника питания, и шасси способно передавать этот ток, вы можете отключить эту функцию.

Калькулятор сечения кабеля постоянного тока

Напряжение (В)

Ток (А)

Кабель (м)

Включить возврат?

Снимите флажок, только если вы используете возврат шасси или рассчитываете одностороннюю потерю.

Падение напряжения (%)

1% 2% (предпочтительно) 3% (рекомендуется) 4% (не рекомендуется) 5% (не рекомендуется)

Жгут / кабелепровод

Включите, если кабель не отсоединен воздух (е.г. внутри кабелепровода или толстого пучка)

Рассчитать

Минимальное поперечное сечение кабеля:

Ближайший американский (AWG) калибр:

Вышеприведенный калькулятор является ориентировочным. Убедитесь, что вы ссылаетесь на перекрестную ссылку и обращаетесь к спецификациям производителя. Если вы не уверены, обратитесь к компетентному и квалифицированному специалисту. Источники и ссылки представлены внизу страницы.

Константы, формулы и допущения:

Ниже приведены формулы, уравнения и константы, используемые в калькуляторе для перекрестных ссылок.В качестве запаса прочности вычислитель предполагает, что кабели работают при максимальной указанной температуре в соответствии с ISO 6722 класс B (100 ° C). Значения удельного сопротивления и теплового коэффициента сопротивления были выбраны для тянутой меди (около 97%) в качестве проводящей, как стандартная отожженная медь, чтобы лучше представить качество обычно используемого кабеля.

Ссылки на технические документы

Другие онлайн-калькуляторы размеров кабеля постоянного тока:

12-вольтный ток и максимальная длина провода

Калькулятор максимальной длины провода

Калькулятор можно использовать для расчета максимальной длины медных проводов.Обратите внимание, что

  • для типичной электрической цепи с двумя проводами - один назад и один вперед - это длина двух проводов вместе. Максимальное расстояние между источником и оборудованием составляет половину расчетного расстояния
  • в автомобиле, где оборудование может быть заземлено на шасси - корпус автомобиля действует как отрицательный провод. Электрическим сопротивлением в шасси обычно можно пренебречь, и максимальное расстояние равно расчетному расстоянию

Напряжение (вольт)

Ток (ампер)

Площадь поперечного сечения (мм 2 ) - Калибр провода AWG vs.мм 2

Падение напряжения (%)

Максимальные длины медных проводов от источника питания до нагрузки в системах 12 В с падением напряжения 2% указаны ниже:

Длина провода - футы

Загрузите и распечатайте схему электрических цепей 12 В

Длина провода - метр

Загрузите и распечатайте схему электрических цепей 12 В

  • удвойте расстояние, если потеря 4% допустима
  • умножьте расстояние на 2 для 24 вольт
  • умножьте расстояние на 4 для 48 вольт

Пример - максимальная длина провода

Ток в лампочке мощностью 50 Вт можно рассчитать по закону Ома

I = P / U (1)

где

I = ток (амперы)

P = мощность (Вт)

U = напряжение (вольт)

(1) со значениями

I = (50 Вт) / (12 В)

= 4.2 A

Из приведенного выше графика максимальная длина всего провода взад и вперед не должна превышать примерно 8 м для калибра # 10 (5,26 мм 2 ) . Увеличивая размер провода до калибра # 2 (33,6 мм 2 ) , максимальная длина ограничивается примерно 32 м .

Пример - расчет максимальной длины провода

Электрическое сопротивление в медном проводнике с площадью поперечного сечения 6 мм 2 равно 2.9 10 -3 Ом / м . Это близко к калибру провода 9.

В системе 12В с максимальным падением напряжения 2% - и током 10 ампер - максимальная общая длина провода вперед и назад может быть рассчитана с помощью закона Ома

U = RLI (2)

, где

R = электрическое сопротивление (Ом / м)

L = длина провода (м)

(2) переставлено для L

L = U / (RI) (2b)

(2b) со значениями

L = (12 В) 0.02 / [( 2,9 10 -3 Ом / м ) (10 ампер)]

= 8,3 м

Расчет данных кабеля

Расчетный выход: Диаметр кабеля, общая емкость (мкФ), общий ток зарядки (амперы), параметры заряда на фазу (кВАр), реактивное сопротивление заряда (МОм * 1000 футов), индуктивность (мГн), реактивное сопротивление (Ом), переменный ток Сопротивление, соотношение X / R и импульсное сопротивление (Ом).

Основа расчета


Емкость кабелей, зарядный ток и зарядная реактивная мощность

Емкость одножильного экранированного кабеля определяется по следующей формуле:

Где:

C = Общая емкость кабеля (микрофарады) I charge = Ток зарядки кабеля
SIC = Диэлектрическая проницаемость изоляции кабеля (Таблица-3) D = Диаметр над изоляция (дюймы)
d = Диаметр проводника (дюймы) В LL = Рабочее напряжение системы (кВ)
f = Рабочая частота системы (Гц) L = Длина Кабель в футах
I charge = Зарядный ток (А) KVAR charge = Однофазный KVAR или зарядный VAR на кабель

Индуктивность и реактивное сопротивление кабеля

Индуктивность и индуктивное сопротивление трех однофазных кабелей рассчитываются по формулам, приведенным ниже.Формулы предполагают конфигурацию кабеля, показанную на рисунке выше. Кроме того, поскольку индуктивность зависит от окружающего материала, используйте Таблицу 4, чтобы определить соответствующий коэффициент «K» (множитель) для индуктивности.

Где:

X L = Индуктивное сопротивление проводника (Ом) L C = Индуктивность кабеля (мГн)
L = Длина кабеля в ногах A, B, C = Расстояние на рисунок выше (дюймы)
K = установочный поправочный коэффициент, указанный в таблице 4 d = диаметр проводника (дюймы)

Сопротивление кабеля при рабочей температуре

Сопротивление жилы обеспечивается при 20 град.C в Таблице-1. При работе при другой температуре сопротивление меняется и рассчитывается по следующей формуле:

Где:

R AC = сопротивление переменного тока проводника при рабочей температуре (Ом)
R AC20C = сопротивление переменного тока проводника при 20 ° C (Ом)
T = рабочая температура проводник (° C)

Импеданс от скачков напряжения

Импеданс кабеля можно рассчитать по следующей формуле:

Где:

Z o = Импеданс кабеля (Ом)
L C = индуктивность проводника (мГн)
C = общая емкость кабеля (микрофарады)
7

Внешний настольный и настенный блок питания / сетевой адаптер Калькулятор регулировки выходного кабеля

GlobTek предлагает внешние блоки питания и адаптеры переменного тока в неограниченном количестве конфигураций и опций.Популярной настройкой является изменение выходного шнура, например, калибра, типа и длины провода. Замена выходного шнура и кабеля может привести к побочным эффектам, которые могут повлиять на общую производительность системы. GlobTek также производит широкий спектр стандартных и нестандартных жгутов проводов и сборок, для которых также можно использовать этот калькулятор.

При использовании нестандартного выходного кабеля с внешним источником питания полезно знать ожидаемое напряжение нового кабеля, необходимого для индивидуального применения.Введя калибр провода, длину кабеля, выходное напряжение и выходной ток, можно определить ожидаемый эффект регулирования выходной мощности.

Поскольку окно регулирования выходного напряжения обычно составляет +/- 5%, размер окна можно рассматривать как в сумме 10%. Если мы допускаем половину 10% окна для падения напряжения регулирования выходного шнура, тогда другая половина окна может быть отведена для других форм изменения выходного напряжения, таких как регулирование линии переменного тока, отклонение температуры и отклонение компонентов.

Показанное регулирование выхода имеет 3 цвета фона, которые могут отображаться после расчета:

Зеленый: Регулировка выходного шнура менее 4%
Желтый: Регулировка выходного шнура составляет от 4% до 5%
Светло-красный: Регулировка выходного шнура больше 5%

Если регулировка выходного шнура больше 5%, то общее требование регулирования +/- 5% для источника питания может быть непрактичным, и может потребоваться более широкая спецификация, например +/- 7 или, возможно, + 5%, -10%.

Факторы, которые могут повлиять на точность расчета:

Коаксиальные кабели, такие как UL1185, должны иметь спецификацию центрального проводника, соответствующую стандарту AWG (American Wire Gauge). Однако выходной спиральный проводник считается экранирующим проводом, и калибр может отличаться по площади поперечного сечения меди и результирующему сопротивлению. Поэтому при использовании кабеля Globtek UL1185 используйте следующую таблицу для определения правильного AWG кабеля для программы расчетов, а при создании спецификации для нестандартного продукта укажите диаметр кабеля, если будет использоваться кабель калибра 16:

Globtek UL1185 Коаксиальный кабель Данные для первого поля ввода калькулятора
Диаметр (мм) Gauge Spec Gauge used for Calculator Note
3.5 мм номинальный 18 калибр 18,3 сопротивление немного высокое
3,8 мм ном калибр 16 17,9 кабель высокого сопротивления
4,3 мм Кабель сопротивления
5,0 мм nom Калибр 14 14,0 True 14

Кабели некоаксиального типа, такие как UL2464, не вызывают озабоченности по поводу этой конкретной проблемы.

Повышение температуры вызывает увеличение сопротивления провода кабеля на изменение температурного коэффициента 0,393% на градус Цельсия. Этот калькулятор кабеля основан на температуре приблизительно 30 ° C для расчета регулирования мощности кабеля.

Возможны отклонения в изготовлении калибра проволоки и, как следствие, отклонения в сопротивлении. Фактическое сопротивление провода может отклоняться от ожидаемого значения примерно на +/- 5%.

Ссылка на формулы, используемые в этом калькуляторе

Калькулятор потерь кабеля распределенной акустической системы

Этот калькулятор поможет вам определить потери в кабеле в распределенных акустических системах (также известных как 100- или 70-вольтовые акустические системы).Введя размер и длину кабеля, а также количество и подробную информацию о динамиках, он рассчитает потери в SPL (дБ), напряжении и ваттах. Он даже вычисляет результирующий уровень звукового давления в дБ для целевой аудитории. Все, что вам нужно сделать, это заполнить белые ячейки в калькуляторе.

Сначала выберите единицы измерения : «Метры и мм²» или «Футы и AWG». В большинстве стран используется метрическая система, то есть длина кабеля измеряется в метрах, а размер кабеля - в мм². В США метрика не используется, поэтому выберите «Feet & AWG» - длина кабеля будет в футах, и появится дополнительное поле, позволяющее выбрать толщину кабеля в AWG.

Затем двигайтесь вниз по верхней таблице:

Общее количество динамиков, подключенных к кабельной трассе .

Настройки ответвлений на динамиках : Большинство динамиков для распределенных акустических систем имеют способ выбора различных ответвлений или мощности для динамика. Обычно это выражается в ваттах.

Чувствительность динамика : это необязательно, но используется для расчета уровня звукового давления в целевой аудитории. Обычно это можно найти в технических характеристиках динамиков.Например, в характеристиках потолочного динамика может быть указано «Чувствительность: 90 дБ (1 Вт / 1 м)»

Расстояние от говорящего до целевой аудитории : это также необязательно и используется для расчета потерь звукового давления в воздухе от говорящего до целевой аудитории. Для потолочного динамика расстояние от потолка до стоящего человека может составлять всего 1 метр или около того. Для динамика на открытом воздухе это может быть 10-20 метров и более.

Общая длина кабеля : общая длина кабеля от усилителя до последнего динамика.

Длина подводящего кабеля к первому динамику не требует пояснений. Это длина кабеля от усилителя до первого динамика. Калькулятор предполагает, что количество динамиков равномерно распределено по оставшейся длине кабеля.

Распределенная система максимальное напряжение около усилителя. Его выход будет рассчитан на 100 вольт, или 70 вольт, или, возможно, 50 или 25 вольт.

Кабель c.s.a : Это важный показатель, поскольку все расчеты сопротивления кабеля основаны на площади поперечного сечения (ок.s.a.) кабеля. Это удобно для пользователей с метрической системой измерения, поскольку кабели классифицируются в соответствии с их c.s.a. Для других пользователей, которые привыкли сортировать свои кабели в соответствии с их номером AWG, калькулятор вставляет c.s.a за вас (на основе выбранного номера AWG).

После ввода всех этих входных данных сразу же вычисляются результаты (фактически, они рассчитываются после каждого ввода или изменения). См. Примечания ниже, если вам нужна помощь в интерпретации результатов. Для тех, кому нужно знать математику, лежащую в основе этого калькулятора, это объяснено в конце этой статьи.

Скачать калькулятор
как файл Excel
Цены в долларах США

Что означают результаты

Результаты этого калькулятора потерь в кабеле распределенной акустической системы в основном говорят вам о том, что если вы не используете слишком много динамиков и они не потребляют много энергии, вам не нужно слишком беспокоиться о размере кабеля. Однако, если у вас длинные кабели, много динамиков или мощные динамики, вам нужно обратить внимание на эти результаты.

Общая нагрузка динамиков и кабеля показывает общую нагрузку на усилитель в омах. Затем рассчитывается соответствующая мощность от усилителя. Это число будет меньше, чем при простом вычислении количества динамиков, умноженного на мощность каждого динамика. Это связано с тем, что сопротивление кабеля увеличивает импеданс динамика, что снижает ток от усилителя, что снижает общую выходную мощность усилителя. Усилитель должен выдерживать эту общую нагрузку.Хорошая практика подсказывает, что вы используете усилитель, который на 20-25% больше, чем общая нагрузка.

Общее сопротивление кабеля только для информации.

Максимальный ток в питающем кабеле полезен, чтобы определить, способен ли выбранный кабель пропускать этот ток.

Разница в уровне звукового давления между первым и последним динамиком поможет определить, нужно ли вам использовать кабель большего размера. Многие системы справятся с разницей до 6 дБ (+/- 3 дБ).Любая разница, превышающая 6 дБ, станет заметна для многих пользователей.

Затем результаты для различных выступающих заносятся в таблицу. Спикер №1 - первый спикер. Результаты также показаны для последнего динамика и среднего динамика. Хотя номер среднего динамика можно изменить, чтобы увидеть результаты любого выступающего между первым и последним выступающим.

Максимальный уровень звукового давления Результат определяется чувствительностью говорящего, потерей звукового давления в воздухе между говорящим и целевой аудиторией плюс усиление говорящего более 1 ватта.

Наконец, показан график, показывающий рассчитанные потери в кабелях распределенной акустической системы.

Предположения для данного калькулятора потерь в кабеле распределенной акустической системы

Этот калькулятор делает несколько предположений:

  • В калькуляторе предполагается, что удельное сопротивление медного кабеля составляет 1,724 x 10 -8 Ом · м. Это может немного измениться между одножильным или многожильным кабелем. Также не весь медный кабель - это чистая медь, которая немного изменяет удельное сопротивление, как и температуру.Хотя на практике эти различия мало повлияют на результаты.
  • Калькулятор предполагает, что динамики распределены равномерно по длине кабеля (после кабеля питания). Если динамики распределены неравномерно, в большинстве случаев опять же будет небольшая разница в результатах.
  • Расчет потерь звукового давления в воздухе между говорящим и целевой аудиторией предполагает наличие неотражающего пространства (например, на улице). Для помещений с отражающими стенами потери могут быть на 6 дБ меньше.Тем не менее, потери по динамикам будут относительно одинаковыми.
  • В этом калькуляторе потерь в кабелях распределенной акустической системы предполагается, что все динамики настроены на одно и то же ответвление (ватт), и на всем протяжении кабеля используется кабель одного размера. Изменение этих предположений выходит за рамки этого калькулятора.

Дополнительная информация

Для получения дополнительной информации о распределенных акустических системах, также известных как 100-вольтовые акустические системы или 70-вольтовые акустические системы, прочтите статью Общие сведения о распределенных акустических системах

Расчеты, используемые в калькуляторе потерь в кабеле распределенной акустической системы

Вам нужно прочитать это только в том случае, если вам нравится разбираться в математике или вам интересны принципы используемых вычислений.Расчет потерь в кабеле любой цепи выполняется в несколько этапов.

Расчет сопротивления кабеля

Первый шаг включает расчет сопротивления каждой секции кабеля. Сопротивление любого кабеля определяется длиной кабеля, толщиной кабеля и удельным сопротивлением кабеля.

Площадь поперечного сечения (с.п.а) кабеля является мерой толщины кабеля. В метрической системе кабели классифицируются по их c.s.a. Например: 0,75 мм 2 или 2,5 мм 2 .

Компания c.s.a. неметрического кабеля преобразуется из его номера AWG (номер калибра) в 2 мм по следующей формуле:

c.s.a в мм 2 = 0,012668 × 92 (размер 36) / 19,5

Удельное сопротивление - это название сопротивления, присущего любому материалу. Для меди удельное сопротивление составляет 1,724 x 10 -8 Ом · м. Для практических расчетов потерь в кабеле просто умножьте удельное сопротивление на 10, а затем разделите его на c.s.a. (в мм 2 ), чтобы получить сопротивление на тысячу метров. Например: допустим, сечение медного кабеля составляет 2 мм 2 :

1,724 x 10 = 17,24 деленное 2 = 8,62 Ом на тысячу метров.

Если длина кабеля составляет 100 метров, то сопротивление кабеля 2 мм 2 будет 8,62 Ом, разделенное на 10 (100 метров - это 1/10 от 1000 метров). То есть: сопротивление 100 метров кабеля 2 мм 2 равно 8,62, деленное на 10 = 0,862 Ом

Важно отметить, что это сопротивление кабеля относится к одиночному медному проводнику.Акустические кабели имеют два провода, поэтому для правильных расчетов это сопротивление необходимо удвоить. Получив сопротивление кабеля любой длины, вы можете рассчитать потери в нем.

Расчет потерь в кабеле

Есть два способа рассчитать потери в кабеле. Оба способа требуют, чтобы вы знали полное сопротивление цепи. Давайте для начала рассмотрим простую эквивалентную схему: усилитель с выходным напряжением 10 В, динамик с сопротивлением 8 Ом и кабель с общим сопротивлением 2 Ом

Из приведенной выше диаграммы видно, что общая нагрузка на усилитель составляет 10 Ом (8 + 2).Закон Ома позволяет нам рассчитать ток в этой цепи, разделив напряжение на сопротивление. То есть, если разделить 10 вольт на 10 Ом, через цепь будет протекать 1 ампер.

Теперь, когда известен ток, вы можете использовать закон Ома для расчета потерь напряжения в кабеле и результирующего напряжения на динамике.

Для этого просто умножьте ток (1 ампер) на сопротивление. Таким образом, потери в кабеле будут 1 x 2 = 2 вольта, а напряжение на динамике будет 8 вольт.Это напряжение указано в таблице как «Максимальное напряжение на динамике».

Другой способ легко вычислить потери напряжения в кабеле и / или напряжение динамика - это просто использовать коэффициенты. Напряжение на динамике можно получить, используя отношение импеданса динамика к общему сопротивлению цепи. Для нашего примера, приведенного выше, соотношение составляет 8:10, или 4: 5, или 4/5, или 0,8. Следовательно, напряжение на динамике будет 10 вольт x 0,8, что равно 8 вольт. Этот метод используется в калькуляторе потерь в кабелях распределенной акустической системы.Как видите, оба метода дают одинаковый результат, однако второй метод не требует расчета тока в каждой цепи.

Расчет максимальной мощности на динамике

Максимальную мощность на каждом динамике можно легко рассчитать, поскольку теперь известно напряжение на динамике и импеданс динамика.

Динамик Мощность = квадрат напряжения, деленный на импеданс

В нашем простом примере напряжение на динамике составляет 8 вольт.Импеданс - 8 Ом. Таким образом, максимальная мощность, доступная на динамике, равна 8 умноженным на 8 (64), разделенным на 8 = 8 Вт. В калькуляторе потерь в кабеле распределенной акустической системы это значение, указанное для каждого динамика в качестве «максимальной мощности на динамике».

Расчет потерь в дБ

Потери в децибелах (дБ) в громкоговорителе из-за потерь в кабеле являются расчетом соотношений. Можно использовать либо отношение сопротивлений, либо отношение напряжений, поскольку оба отношения одинаковы.

Формула для вычисления децибел может показаться сложной, но для современных калькуляторов она не слишком сложна - для этого нужна только функция «log».Калькуляторы на большинстве смартфонов и компьютеров имеют доступную функцию журнала, хотя вам может потребоваться вызвать опцию научного калькулятора.

Потери в децибелах в динамике = 20 логарифм (коэффициент)

В нашем простом примере отношение напряжения динамика к общему напряжению (или импеданса динамика к общему сопротивлению) составляет 0,8. Используя калькулятор, логарифм 0,8 = -0,0969 умножить на 20 = -1,9 дБ. В калькуляторе потерь в кабеле распределенной акустической системы это значение, указанное для каждого динамика как «потери звукового давления из-за кабеля».Это потери звукового давления динамика по сравнению со схемой без потерь в кабеле.

Расчеты для нескольких динамиков

Хотя приведенный выше пример прост, он демонстрирует принципы определения потерь в кабеле с одним или несколькими динамиками. Для каждого дополнительного динамика требуются те же вычисления, что и выше. Есть два основных отличия. Во-первых, начальное напряжение для следующего динамика будет рассчитанным напряжением для предыдущего динамика.

Второе отличие заключается в том, как определить полное сопротивление для расчета каждого динамика.Как видно на приведенной выше диаграмме, определить полное сопротивление непросто. По этой причине общее сопротивление в цепи принято определять исходя из общей нагрузки динамиков. То есть, если есть 20 динамиков, каждый по 30 Вт, общая нагрузка составит 600 Вт. Используя закон Ома, общий импеданс 100-вольтного усилителя можно рассчитать как 16,67 Ом (квадрат напряжения, деленный на мощность).

В качестве альтернативы можно рассчитать полное сопротивление одного динамика, равное 333.33 Ом (снова напряжение (100 вольт) в квадрате, деленное на мощность (30 Вт)). Общий импеданс динамиков 16 x 333,33 Ом, подключенных параллельно, можно рассчитать как 16,67 Ом.

Это число можно использовать для расчета тока в кабеле, идущего к первому динамику, и, следовательно, потерь напряжения в кабеле и напряжения на динамике. Однако ток (и потери напряжения) будут уменьшаться для каждого динамика по мере уменьшения количества динамиков. Таким образом, ток в кабеле, идущем ко второму динамику, будет определяться сопротивлением остальных 19 динамиков, включенных параллельно.Ток третьего кабеля будет определяться сопротивлением остальных 18 динамиков, включенных параллельно. И так далее. Это метод, использованный в первой версии Калькулятора потерь кабеля распределенной акустической системы.

Версия 1.2 Изменения

Основным изменением в версии 1.2 калькулятора является включение сопротивления кабеля при определении общей нагрузки на усилитель и при определении общего сопротивления для расчетов каждого динамика. В первой версии просто использовалась расчетная нагрузка, определяемая импедансом динамика (как описано выше).Однако, как видно на диаграмме выше, если сопротивление кабеля велико, оно будет иметь некоторое влияние на общее сопротивление и, следовательно, на общую нагрузку, ток и потери.

В версии 1.2 разница в уровнях между динамиками обычно меньше 0,5 дБ по сравнению с первой версией. Однако сопротивление / импеданс усилителя увеличивается, поэтому требования к мощности и току усилителя немного снижаются. Следовательно, потери SPL в целом немного меньше.

Сопротивление и удельное сопротивление | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объясните понятие удельного сопротивления.
  • Используйте удельное сопротивление для расчета сопротивления материала указанной конфигурации.
  • Используйте термический коэффициент удельного сопротивления для расчета изменения сопротивления в зависимости от температуры.

Зависимость сопротивления от материала и формы

Сопротивление объекта зависит от его формы и материала, из которого он сделан.Цилиндрический резистор на Рисунке 1 легко анализировать, и таким образом мы можем получить представление о сопротивлении более сложных форм. Как и следовало ожидать, электрическое сопротивление цилиндра R прямо пропорционально его длине L , подобно сопротивлению трубы потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше зарядов соударяется с его атомами. Чем больше диаметр цилиндра, тем больше тока он может пропускать (опять же, как поток жидкости по трубе).Фактически, R обратно пропорционален площади поперечного сечения цилиндра A .

Рис. 1. Однородный цилиндр длиной L и площадью поперечного сечения A. Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению, которое труба оказывает потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление. Чем больше площадь его поперечного сечения A, тем меньше его сопротивление.

Для данной формы сопротивление зависит от материала, из которого состоит объект.Различные материалы обладают разным сопротивлением потоку заряда. Мы определяем удельное сопротивление ρ вещества так, чтобы сопротивление R объекта было прямо пропорционально ρ . Удельное сопротивление ρ - это внутреннее свойство материала , независимо от его формы или размера. Сопротивление R однородного цилиндра длиной L , площадью поперечного сечения A , изготовленного из материала с удельным сопротивлением ρ , составляет

.

[латекс] R = \ frac {\ rho L} {A} \\ [/ латекс].

В таблице 1 приведены репрезентативные значения ρ . Материалы, перечисленные в таблице, разделены на категории проводников, полупроводников и изоляторов на основе широких групп удельных сопротивлений. У проводников наименьшее удельное сопротивление, а у изоляторов наибольшее; полупроводники имеют промежуточное удельное сопротивление. Проводники имеют различную, но большую плотность свободных зарядов, тогда как большинство зарядов в изоляторах связаны с атомами и не могут двигаться. Полупроводники являются промежуточными, имеют гораздо меньше свободных зарядов, чем проводники, но обладают свойствами, из-за которых количество свободных зарядов сильно зависит от типа и количества примесей в полупроводнике.Эти уникальные свойства полупроводников находят применение в современной электронике, о чем мы поговорим в следующих главах.

Таблица 1. Удельное сопротивление ρ различных материалов при 20º C
Материал Удельное сопротивление ρ ( Ом ⋅ м )
Проводники
Серебро 1. 59 × 10 −8
Медь 1.72 × 10 −8
Золото 2. 44 × 10 −8
Алюминий 2. 65 × 10 −8
Вольфрам 5. 6 × 10 −8
Утюг 9. 71 × 10 −8
Платина 10. 6 × 10 −8
Сталь 20 × 10 −8
Свинец 22 × 10 −8
Манганин (сплав Cu, Mn, Ni) 44 × 10 −8
Константан (сплав Cu, Ni) 49 × 10 −8
Меркурий 96 × 10 −8
Нихром (сплав Ni, Fe, Cr) 100 × 10 −8
Полупроводники
Углерод (чистый) 3.5 × 10 5
Углерод (3,5 - 60) × 10 5
Германий (чистый) 600 × 10 −3
Германий (1−600) × 10 −3
Кремний (чистый) 2300
Кремний 0,1–2300
Изоляторы
Янтарь 5 × 10 14
Стекло 10 9 -10 14
Люцит > 10 13
Слюда 10 11 -10 15
Кварц (плавленый) 75 × 10 16
Резина (твердая) 10 13 -10 16
Сера 10 15
Тефлон > 10 13
Дерево 10 8 -10 11

Пример 1.Расчет диаметра резистора: нить накала фары

Нить накала автомобильной фары изготовлена ​​из вольфрама и имеет сопротивление холоду 0,350 Ом. Если нить представляет собой цилиндр длиной 4,00 см (ее можно свернуть в бухту для экономии места), каков ее диаметр?

Стратегия

Мы можем переписать уравнение [латекс] R = \ frac {\ rho L} {A} \\ [/ latex], чтобы найти площадь поперечного сечения A нити на основе данной информации. Тогда его диаметр можно определить, предположив, что он имеет круглое поперечное сечение.{-5} \ text {m} \ end {array} \\ [/ latex].

Обсуждение

Диаметр чуть меньше десятой миллиметра. Он состоит только из двух цифр, потому что ρ известен только из двух цифр.

Температурное изменение сопротивления

Удельное сопротивление всех материалов зависит от температуры. Некоторые даже становятся сверхпроводниками (нулевое сопротивление) при очень низких температурах. (См. Рисунок 2.)

Рис. 2. Сопротивление образца ртути равно нулю при очень низких температурах - это сверхпроводник до примерно 4.2 К. Выше этой критической температуры его сопротивление делает резкий скачок, а затем почти линейно увеличивается с температурой.

И наоборот, удельное сопротивление проводников увеличивается с повышением температуры. Поскольку атомы колеблются быстрее и на больших расстояниях при более высоких температурах, электроны, движущиеся через металл, совершают больше столкновений, эффективно увеличивая удельное сопротивление. При относительно небольших изменениях температуры (около 100 ° C или меньше) удельное сопротивление ρ изменяется с изменением температуры Δ T , как выражено в следующем уравнении

ρ = ρ 0 (1 + α Δ T ),

, где ρ 0 - исходное удельное сопротивление, а α - температурный коэффициент сопротивления .(См. Значения α в таблице 2 ниже.) Для более значительных изменений температуры α может изменяться, или может потребоваться нелинейное уравнение, чтобы найти ρ . Обратите внимание, что α положителен для металлов, что означает, что их удельное сопротивление увеличивается с температурой. Некоторые сплавы были разработаны специально, чтобы иметь небольшую температурную зависимость. У манганина (который состоит из меди, марганца и никеля), например, α близок к нулю (до трех цифр на шкале в таблице 2), поэтому его удельное сопротивление незначительно меняется с температурой.Это полезно, например, для создания не зависящего от температуры эталона сопротивления.

Таблица 2. Температурные коэффициенты удельного сопротивления α
Материал Коэффициент (1 / ° C)
Проводники
Серебро 3,8 × 10 −3
Медь 3,9 × 10 −3
Золото 3.4 × 10 −3
Алюминий 3,9 × 10 −3
Вольфрам 4,5 × 10 −3
Утюг 5,0 × 10 −3
Платина 3,93 × 10 −3
Свинец 3,9 × 10 −3
Манганин (сплав Cu, Mn, Ni) 0,000 × 10 −3
Константан (сплав Cu, Ni) 0.002 × 10 −3
Меркурий 0,89 × 10 −3
Нихром (сплав Ni, Fe, Cr) 0,4 × 10 −3
Полупроводники
Углерод (чистый) −0,5 × 10 −3
Германий (чистый) −50 × 10 −3
Кремний (чистый) −70 × 10 −3

Отметим также, что α отрицателен для полупроводников, перечисленных в таблице 2, что означает, что их удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры.Они становятся лучшими проводниками при более высоких температурах, потому что повышенное тепловое перемешивание увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока. Это свойство уменьшения ρ с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках. Сопротивление объекта также зависит от температуры, поскольку R 0 прямо пропорционально ρ . Для цилиндра мы знаем, что R = ρL / A , и поэтому, если L и A не сильно изменяются с температурой, R будет иметь такую ​​же температурную зависимость, как ρ .(Исследование коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, поэтому влияние температуры на L и A примерно на два порядка меньше, чем на ρ .) Таким образом,

R = R 0 (1 + α Δ T )

- это температурная зависимость сопротивления объекта, где R 0 - исходное сопротивление, а R - сопротивление после изменения температуры Δ T .Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление. (См. Рис. 3.) Одним из наиболее распространенных является термистор, полупроводниковый кристалл с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для определения его температуры. Устройство небольшое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью человека, к которой прикасается.

Рис. 3. Эти знакомые термометры основаны на автоматическом измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры.(Источник: Biol, Wikimedia Commons)

Пример 2. Расчет сопротивления: сопротивление горячей нити

Хотя следует соблюдать осторожность при применении ρ = ρ 0 (1 + α Δ T ) и R = R 0 (1 + α Δ T ) для изменений температуры более 100 ° C, для вольфрама уравнения достаточно хорошо работают при очень больших изменениях температуры. Каково же сопротивление вольфрамовой нити в предыдущем примере, если ее температура повышается с комнатной температуры (20ºC) до типичной рабочей температуры 2850ºC?

Стратегия

Это прямое приложение R = R 0 (1 + α Δ T ), поскольку исходное сопротивление нити было задано равным R 0 = 0.{-3} / º \ text {C} \ right) \ left (2830º \ text {C} \ right) \ right] \\ & = & {4.8 \ Omega} \ end {array} \\ [/ latex] .

Обсуждение

Это значение соответствует примеру сопротивления фары в Законе Ома: сопротивление и простые цепи.

Исследования PhET: сопротивление в проводе

Узнайте о физике сопротивления в проводе. Измените его удельное сопротивление, длину и площадь, чтобы увидеть, как они влияют на сопротивление провода. Размеры символов в уравнении меняются вместе со схемой провода.

Щелкните, чтобы запустить моделирование.

Сводка раздела

  • Сопротивление R цилиндра длиной L и площадью поперечного сечения A составляет [латекс] R = \ frac {\ rho L} {A} \ [/ латекс], где ρ - удельное сопротивление материала.
  • Значения ρ в таблице 1 показывают, что материалы делятся на три группы - проводников, полупроводников и изоляторов.
  • Температура влияет на удельное сопротивление; для относительно небольших изменений температуры Δ T удельное сопротивление равно [латекс] \ rho = {\ rho} _ {0} \ left (\ text {1} + \ alpha \ Delta T \ right) \\ [/ latex], где ρ 0 - исходное удельное сопротивление, а [латекс] \ text {\ alpha} [/ latex] - температурный коэффициент удельного сопротивления.
  • В таблице 2 приведены значения для α , температурного коэффициента удельного сопротивления.
  • Сопротивление R объекта также зависит от температуры: [латекс] R = {R} _ {0} \ left (\ text {1} + \ alpha \ Delta T \ right) \\ [/ latex], где R 0 - исходное сопротивление, а R - сопротивление после изменения температуры.

Концептуальные вопросы

1. В каком из трех полупроводниковых материалов, перечисленных в таблице 1, примеси дают свободные заряды? (Подсказка: изучите диапазон удельного сопротивления для каждого из них и определите, имеет ли чистый полупроводник большую или меньшую проводимость.)

2. Зависит ли сопротивление объекта от пути тока, проходящего через него? Рассмотрим, например, прямоугольный стержень - одинаково ли его сопротивление по длине и по ширине? (См. Рисунок 5.)

Рис. 5. Встречается ли ток, проходящий двумя разными путями через один и тот же объект, с разным сопротивлением?

3. Если алюминиевый и медный провода одинаковой длины имеют одинаковое сопротивление, какой из них имеет больший диаметр? Почему?

4. Объясните, почему [латекс] R = {R} _ {0} \ left (1+ \ alpha \ Delta T \ right) \\ [/ latex] для температурного изменения сопротивления R объекта равен не так точен, как [латекс] \ rho = {\ rho} _ {0} \ left ({1} + \ alpha \ Delta T \ right) \\ [/ latex], что дает температурное изменение удельного сопротивления ρ .

Задачи и упражнения

1. Каково сопротивление отрезка медного провода 12-го калибра длиной 20,0 м и диаметром 2,053 мм?

2. Диаметр медного провода нулевого сечения - 8,252 мм. Найдите сопротивление такого провода длиной 1,00 км, используемого для передачи энергии.

3. Если вольфрамовая нить диаметром 0,100 мм в лампочке должна иметь сопротивление 0,200 Ом при 20 ° C, какой длины она должна быть?

4. Найдите отношение диаметра алюминиевого провода к медному, если они имеют одинаковое сопротивление на единицу длины (как в бытовой электропроводке).

5. Какой ток протекает через стержень из чистого кремния диаметром 2,54 см и длиной 20,0 см при приложении к нему 1,00 × 10 3 В? (Такой стержень может быть использован, например, для изготовления детекторов ядерных частиц.)

6. (a) До какой температуры нужно нагреть медный провод, изначально равный 20,0 ° C, чтобы удвоить его сопротивление, не обращая внимания на любые изменения в размерах? (б) Происходит ли это в бытовой электропроводке при обычных обстоятельствах?

7. Резистор из нихромовой проволоки используется там, где его сопротивление не может изменяться более чем на 1.00% от его значения при 20,0ºC. В каком температурном диапазоне его можно использовать?

8. Из какого материала изготовлен резистор, если его сопротивление на 40,0% больше при 100 ° C, чем при 20,0 ° C?

9. Электронное устройство, предназначенное для работы при любой температуре в диапазоне от –10,0 ° C до 55,0 ° C, содержит резисторы из чистого углерода. В какой степени их сопротивление увеличивается в этом диапазоне?

10. (a) Из какого материала изготовлена ​​проволока, если она имеет длину 25,0 м, диаметр 0,100 мм и сопротивление 77.7 Ом при 20,0 ° C? (б) Каково его сопротивление при 150 ° C?

11. При условии постоянного температурного коэффициента удельного сопротивления, каков максимальный процент уменьшения сопротивления константановой проволоки, начиная с 20,0 ° C?

12. Через матрицу протягивают проволоку, растягивая ее в четыре раза по сравнению с исходной длиной. По какому фактору увеличивается его сопротивляемость?

13. Медный провод имеет сопротивление 0,500 Ом при 20,0 ° C, а железный провод имеет сопротивление 0,525 Ом при той же температуре.При какой температуре их сопротивления равны?

14. (a) Цифровые медицинские термометры определяют температуру путем измерения сопротивления полупроводникового устройства, называемого термистором (который имеет α = –0,0600 / ºC), когда он находится при той же температуре, что и пациент. Какова температура пациента, если сопротивление термистора при этой температуре составляет 82,0% от его значения при 37,0 ° C (нормальная температура тела)? (b) Отрицательное значение α не может поддерживаться при очень низких температурах.Обсудите, почему и так ли здесь. (Подсказка: сопротивление не может стать отрицательным.)

15. Integrated Concepts (a) Повторите упражнение 2 с учетом теплового расширения вольфрамовой нити. Вы можете принять коэффициент теплового расширения 12 × 10 −6 / ºC. б) На какой процент ваш ответ отличается от приведенного в примере?

16. Неоправданные результаты (a) До какой температуры нужно нагреть резистор из константана, чтобы удвоить его сопротивление, при условии постоянного температурного коэффициента удельного сопротивления? б) разрезать пополам? (c) Что необоснованного в этих результатах? (d) Какие предположения необоснованны или какие посылки несовместимы?

Сноски

  1. 1 Значения сильно зависят от количества и типа примесей
  2. 2 значения при 20 ° C.

Глоссарий

удельное сопротивление:
внутреннее свойство материала, независимо от его формы или размера, прямо пропорциональное сопротивлению, обозначенное как ρ
температурный коэффициент удельного сопротивления:
эмпирическая величина, обозначенная как α , которая описывает изменение сопротивления или удельного сопротивления материала при температуре

Избранные решения проблем и упражнения

1.0,104 Ом

3. 2,8 × 10 −2 м

5. 1,10 × 10 −3 A

7. от −5ºC до 45ºC

9. 1.03

11. 0,06%

13. −17ºC

15. (a) 4,7 Ом (всего) (b) уменьшение на 3,0%


Калькулятор растяжения кабеля

Этот калькулятор оценивает величину упругого растяжения, испытываемого многожильным канатом 7x7, изготовленным из нержавеющей стали 302/304, который был подвергнут испытательной нагрузке до 60% своей прочности на разрыв для устранения конструкционного растяжения.Рассчитанные значения являются приблизительными.

Что такое растяжение кабеля?

В кабеле на основе троса возникают два вида растяжения: конструктивное растяжение и эластичное растяжение. Это растяжение происходит по двум разным причинам.

1. Конструктивное растяжение - Когда трос сделан, нагрузка на замыкающую головку мала. Следовательно, между проводами и жилами, а также между жилой и сердечником остаются небольшие зазоры. Приложение первоначальной нагрузки приводит к правильной посадке проводов и жил и небольшому общему удлинению жилы или кабеля на этом участке.Степень растяжения конструкции не является постоянной для всех кабелей - она ​​зависит от таких переменных, как тип конструкции, длина пролета и других факторов, включая прилагаемую нагрузку.

2. Эластичное растяжение - Эластичное растяжение - это фактическое удлинение жил жилы или кабеля. Это вызвано приложением нагрузки до предела текучести металла. Растяжение примерно пропорционально приложенной нагрузке. Когда нагрузка снимается, кабель, подвергнутый упругому растяжению, возвращается к своей приблизительной исходной длине, при условии, что растяжение не достигло предела текучести металла.

Когда важно исключить как можно большее растяжение, кабели или узлы могут быть подвергнуты испытательной нагрузке, чтобы удалить большую часть конструкционного растяжения. Для сборок этот процесс также проверяет удерживающую способность клемм. Контрольная нагрузка обычно выполняется путем приложения 60% нагрузки к кабелю или узлам. Эта нагрузка основана на минимальной прочности на разрыв кабеля или арматуры, в зависимости от того, что меньше. Как можно меньше обращайтесь с кабелем после предварительного растяжения, чтобы избежать повторного растяжения конструкции.

Как эластичный кабель влияет на точность датчика положения?

По сравнению с другими источниками ошибок, эластичное растяжение кабеля обычно создает чрезвычайно малую погрешность в датчиках положения, приводимых в действие кабелем. Для прецизионных приложений с низким натяжением кабеля погрешность обычно составляет менее 0,01% от полного диапазона шкалы датчика положения. Это связано с тем, что номинальная прочность кабеля намного превышает нагрузку, прилагаемую к кабелю.

Для определения точного влияния эластичного растяжения кабеля на точность датчика положения требуется анализ количества кабеля, количества свободного кабеля при полном втягивании, количества выполненного предварительного растяжения и натяжения кабеля при полном втягивании для каждого приложения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *