Правильный выбор проводников играет ключевую роль в обеспечении безопасности и надёжности работы электроустановок, особенно когда они расположены далеко от источника питания. Неправильное проектирование и установка электропроводки могут стать причиной появления нестабильного напряжения, что часто приводит к поломкам оборудования и даже к пожарам.
В данной статье мы рассмотрим, как длина и сечение проводов влияют на сетевое напряжение, и какие рекомендации помогут выбрать подходящие параметры проводов. Это позволит избежать негативных последствий и обеспечить стабильную работу электрических систем.
Из чего состоит кабель и по каким параметрам выполняется его подбор?
Электрический провод силового назначения представляет собой одиночную токопроводящую жилу, состоящую из одного или более проводников. Чаще всего его изготавливают из меди, которая обладает меньшим электрическим сопротивлением и, как следствие, меньшим нагревом, а также устойчивостью к многократным изгибам по сравнению с алюминием. Чтобы гарантировать безопасность пользователей и защитить само изделие от повреждений, провод оснащен изоляционным материалом.
В одном кабеле может быть несколько проводов. Для любой системы электропроводки необходим качественный кабель, который соответствует определённым требованиям по длине, сечению жил и количеству проводников. Рассмотрим эти ключевые характеристики более подробно.
Параметр | Описание |
Количество жил | Для однофазной сети 220/230 В применяется трехжильный (L – фазный, N – нулевой и PE – защитный) или двухжильный (L – фазный и N – нулевой), если не предусмотрена система заземления.
Для трехфазной проводки потребуется уже пяти- (L1, L2, L3 – фазные, N – нейтральный и PE – защитный) или четырехжильный. При этом для подключения однофазной нагрузки могут использоваться трех- или двухжильные. |
Сечение | Сечение провода – это площадь разреза его жилы, по которой проходит ток. Чем больше сечение, тем меньше сопротивление и, соответственно, нагрев, а значит выше его пропускная способность передаваемой мощности и незначительнее потери напряжения.
В бытовых электропроводках обычно используется кабель с сечением:
|
Длина | Может быть вычислена измерением длины каждого отрезка, где он будет прокладываться. В помещениях для расчёта выполняется разметка расположения розеток, мощного оборудования, датчиков, осветительных приборов и их выключателей, на улице – расстояние прокладки кабеля до объекта по всем поверхностям. Отрезки суммируются и к итоговому значению добавляется запас 10-15% от общей длины. |
Понятие потери напряжения в проводниках
Потеря напряжения определяется как разница между значениями вольтажа на начальной (источнике питания) и конечной (потребители) точках электрической схемы. Протекающий через провод ток существенно увеличивает сопротивление проводника, что приводит к постепенному снижению напряжения. Чем больше ток и длиннее провод, тем заметнее это падение.
Такая ситуация неизбежна при передаче электроэнергии через обмотки провода, как на высоковольтных линиях, так и в домашних сетях. При значительной длине проводки ток сталкивается с высоким сопротивлением, что провоцирует уменьшение напряжения и перегрев провода, особенно при подключении мощных устройств. Это может негативно сказаться на работе техники и даже привести к повреждению изоляции кабеля, вызывая короткое замыкание.
Проблема потерь напряжения особенно актуальна в СНТ, где дома рядом с трансформаторными подстанциями получают стабильные 250 В, тогда как на дальних участках это значение падает до 200 В при высоких нагрузках. Поэтому при прокладке кабеля в больших пространствах важно учитывать потери напряжения. Особенно, если к сети подключена электрочувствительная нагрузка (энергозависимый газовый котел, циркуляционные насосы и др.). Оптимально, чтобы они не превышали 5%.
Выбор нужного сечения проводов для минимизации потерь определен в ПУЭ и других источниках. В новой статье мы расскажем, как выбрать кабель для домашней электропроводки.
Влияние падения напряжения на продуктивность электрооборудования
Снижение уровня напряжения в электрической сети может оказать отрицательное воздействие на работу электрических устройств. Это проявляется в следующих последствиях:
- усложнение запуска устройств с электромоторами, таких как стиральные машины, электроинструменты, холодильники и насосы, что приводит к возрастанию пускового тока;
- перегрев изоляционных материалов кабелей;
- уменьшение яркости освещения и появление мерцания ламп;
- сокращение эксплуатационного срока приборов, требующих напряжения не ниже 220 В;
- сбои в функционировании чувствительной электроники, например, в газовых котлах;
- длительное время нагрева водонагревателей и других нагревательных устройств.
Расчет потерь напряжения с учетом длины и сечения проводов
Следует отметить, что расчет потерь напряжения, принимающий во внимание длину и сечение кабеля, имеет важное значение при прокладке кабелей на большие расстояния (примерно от 45 метров) и наличии чувствительных устройств на конечной точке, для которых критически важны даже небольшие колебания напряжения. Для длинных кабелей расчеты можно осуществлять с помощью онлайн-калькуляторов или по известным формулам. Рассмотрим их подробнее.
1) Сначала нужно определить сопротивление проводника, исходя из общей длины кабеля:
R = (P х L) / S, где:
- P – удельное сопротивление жилы – для медных проводов – 0,0175 (Ом*мм2/м)
- L – длина провода (м)
- S – сечение (мм2)
- R – сопротивление жилы с учетом длины провода (Ом)
2) Затем посчитать максимальную нагрузку по току, которая будет проходить по проводу:
I = P / Uном х cosφ, где:
- Uном – номинальное напряжение в исходной точке (В)
- P – потребляемая мощность нагрузки (Вт)
- cosφ – коэффициент мощности (0,85)
- I – нагрузка по току (А)
3) После этого рассчитать потери напряжения, которые будут на конечной точке проводника:
Uпот = I х R, где:
- R – сопротивление жилы с учетом длины провода
- I – нагрузка по току (А)
- Uпот – потери напряжения
4) Также можно вычислить потери в процентах:
Потери в % = (Uпот / Uном) х 100%
Примеры расчета потерь напряжения
Рассмотрим такой пример. От дома до технического помещения с гаражом расстояние составляет 40 м. Номинальное напряжение в доме 230 В. Максимальная потребляемая мощность нагрузки на дальнем конце цепи – 3,5 кВт. До конечной точки планируется провести кабель с медными жилами с сечением 2,5 мм2. Учитывая это, расчет будет следующим:
- R = (0,0175 х 40) / 2,5 → R = 0,28 Ом
- I = 3500 / 230 х 0,85 → I = 17,9 А
- Uпот = 17,9 х 0,28 → Uпот = 5 В (230 — 5 = 225 В)
- Потери в % = (5 / 230) х 100% → 2,1%
Таким образом — потери напряжения на другом конце цепи будут минимальными. Однако при выборе меньшего сечения, большей длины проводника или более мощной нагрузки процент потерь может существенно возрасти и потребовать внесение изменений в систему электропитания.
Меры по снижению потерь напряжения
Если расчет показал значительные потери, то можно предпринять следующие варианты действия:
- Подобрать кабельную продукцию с большим сечением проводов. Для бытовых электроприборов в основном потребуется не более 10 мм2.
- Рассмотреть более оптимальный маршрут прокладки, чтобы уменьшить его длину.
- Снизить мощность потребления на конечной точке проводника. Например, можно часть электроприборов перенести в другое место, поближе к источнику питания.
- Поставить перед кабелем большой длины стабилизатор напряжения с возможностью выставления повышенного значения вольтажа на выходе. Это позволит на дальнем конце кабеля получить необходимые 220 или 230 В. Например, у производителя «Штиль» в модельному ряду есть инверторные стабилизаторы напряжения с возможностью выставления выходного сигнала до 240 В.
Инверторные стабилизаторы напряжения, в которых можно менять выходное напряжение до 240 В
Настройка выходного напряжения в трехфазном стабилизаторе бренда «Штиль»
Безусловно лучше заранее выполнить все необходимые расчеты выбора проводов для определения оптимального сечения токоведущих жил. Это позволит значительно снизить затраты на монтаж электропроводки и избежать ошибок.
На наши новости можно подписаться
стране изготовления и внешнем виде товара носит справочный характер
и основывается на последних доступных сведениях от продавца