Во время обустройства систем электропитания внутри помещений промышленного и бытового назначения, в жилых домах и других постройках всегда рассчитывают примерную нагрузку электрической сети. Для чего это необходимо? Чтобы можно было рассчитать длительно допустимый ток кабеля и выбрать по данному параметру наиболее подходящий провод. Допустимые токи кабелей – одна из важнейших характеристик, которую используют электрики для прокладки медного провода.

Что такое предельный ток кабеля

Допустимая токовая нагрузка на проводники кабеля имеет два значения. То есть она может быть длительной или кратковременной. Электрический ток, проходя по жилам, нагревает их. Степень нагрева зависит от сечения жил, проходящего по ним тока, а также металла, который использовался для их изготовления. Материал изоляции, количество жил и то, каким образом проложен провод – эти факторы также влияют на предельно допустимые, переменные и постоянные, токи для проводов и кабелей.

Что случится, если токовые нагрузки на кабели превысят максимальные в течение длительного времени? Сильный нагрев проводников приведёт к тому, что изоляция начнёт плавиться, не выдержав такой температуры. Как результат – угроза пожара и короткое замыкание. Предельные значения токов зависят от изолирующего материала – есть такие, которые начинают плавиться уже при достижении температуры 65°С.

Как правило, допустимый длительный ток для кабелей меньше, чем во время кратковременной перегрузки. Два основных металла, которые применяют для изготовления силовых кабелей, – это алюминий и медь. Оба они широко доступны и имеют оптимальную, относительно недорогую, стоимость. Раньше эти материалы применяли в жилищном строительстве. Сегодня для проведения электромонтажных работ внутри капитальных построек допускаются к использованию только медные провода. Это отражено в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ). Такой подход связан с тем, что электропроводность меди гораздо лучше алюминия.

Другими словами, пропускная способность кабеля из меди выше, чем алюминиевого. Чтобы пропустить один и тот же ток, потребуется алюминиевый проводник большего сечения, чем медный. Соответственно, максимально допустимый ток для медных проводов больше, чем для алюминиевых такого же сечения. Алюминий имеет только одно преимущество – он более дешёвый. Но он не такой гибкий, как медный провод, и подвергается деформации в точках соединения.

Таблица 1

Из таблицы 1 видно, насколько допустимые токовые нагрузки кабелей с медными жилами выше, чем у алюминиевых (первая буква «А» в маркировке). Кабели из 5 жил применяются для электропроводки трёхфазной сети, имеющей современную заземляющую систему TN-S. Содержат 3 фазных проводника, один нулевой и один заземляющий провод.

Как определяется площадь сечения

Большинство кабелей имеет круглую форму проводников. Выпускается также продукция с прямоугольным, треугольным и квадратным сечением жил. Эти шаги были предприняты для создания большего удобства прокладки. Например, для распределительных шкафов производят квадратные или прямоугольные шины, как самые удобные. Обычно кабель содержит маркировку, которая указывает количество жил и их сечение. Можно также вычислить это значение самостоятельно, чтобы определить допустимый длительный ток для кабелей той или иной марки.

Площадь круглого сечения определяется по формуле S = πd2/4, где S означает площадь, π – это знак «пи», равный приблизительно 3.14, d – диаметр жилы, который можно замерить точно штангенциркулем. Для квадрата способ расчёта очень прост – S = A2, где А – длина одной из сторон квадрата. Площадь прямоугольного сечения вычисляется так: S = A*B, обозначения А и В – длинная и короткая стороны прямоугольника. Если речь идёт о треугольной форме, имеющей форму сектора круга, то формула расчёта такая: S = πr2/3, где r – радиус.

Таблица 2

Вычислив сечение жилы, зная марку, материал проводника и изоляции, можно определить по таблицам 1 или 2 допустимый длительный ток для кабелей. Сечение многожильных проводников посчитать труднее, но вполне возможно. Для этого нужно распушить кабельный конец, отделить один из проводников и замерить штангенциркулем его диаметр. После расчёта по вышеприведённой формуле для круглых жил результат умножается на их количество.

Если под рукой нет соответствующих таблиц, можно грубо определить, какой длительно допустимый ток для их медных проводов. Если, к примеру, сечение жилы из меди равно 1 мм2, она сможет без перегрева обеспечить прохождение тока величиной 10 А. 2 мм2 – 20 А и так далее. Но лучше длительно допустимый ток кабеля определять по соответствующими таблицам, особенно если дело касается многожильных проводников. Пропуская ток, они не только греются сами, но также греют друг друга. Поэтому предельную нагрузку уменьшают с соответствующими поправками.

Виды проводки

Чаще всего используется открытая проводка. Это означает, что выполняется прокладка кабеля по воздуху, по различным поверхностям, внутри труб или специальных колодцев, каналов. Если же провод проложен под штукатуркой, в воде, а также под землёй или внутри других конструктивных элементов, не дающих доступа воздуху, он нагревается сильнее.

Для того чтобы откорректировать максимальные значения по току, были вычислены поправки:

• если провод с одной жилой протянут внутри трубы длиннее 10 м – Iнагрузки = Iпредельный * 0,94;
• для трёх одножильных проводов, проложенных в одной трубе – Iнагрузки = Iпредельный * 0,9;
• если кабель с защитным покрытием проложен под водой, Iнагрузки = Iпредельный * 1,3 – то есть вода хорошо охлаждает;
• для 4-жильного кабеля с проводниками одинакового сечения – Iнагрузки = Iпредельный * 0,93.

Такие коэффициенты поправок справедливы как для жил из меди, так и для алюминиевых проводников. Пропуская через себя ток, проводник нагревается. Одновременно он отдаёт тепло окружающей среде при любом виде прокладки. Наступает момент, когда происходит баланс между нагревом и рассеиванием тепла. То есть температура проводника становится стабильной. Для того чтобы потери на нагрев были меньше, следует правильно подбирать сечение жил.

Таблица 3

Для большинства жилых помещений выбирать поперечную площадь проводников не приходится. Как правило, для осветительных приборов достаточно 1,5 мм2, а для розеточных устройств – 2,5 мм2. Если же в квартире будет работать духовой шкаф, электроплита, бойлер, стиральная машина и другие мощные потребители энергии, к ним прокладывается провод отдельно. Для него выбираются жилы, исходя из потребляемой мощности. Устанавливаются также мощные розетки.

Как выбирается вводный кабель

Выбор вводного провода зависит от общей суммарной мощности электрооборудования, которое может быть подключено в квартире. При этом лучше учитывать определённый запас по мощности на будущее. Технический прогресс движется такими бурными темпами, что электроприборов различного назначения становится всё больше. Например, уже сейчас есть смысл оборудовать заправку в частном доме для электромобилей. Они приобретают сегодня огромную популярность, поскольку намного экономичнее своих бензиновых собратьев.

Зная мощность потребления, можно вычислить силу потребляемого тока, который должны выдерживать провода и кабели. На каждый прибор токовую нагрузку можно определить по формуле: I = P*Kодн/U. Коэффициент Кодн равен 0,75 и означает, что одновременно все приборы подключены быть не могут. По статистике, в любой момент времени будет потребляться максимум 3/4 от суммарной мощности всех приборов. Ниже, в таблице 4, приведены усреднённые значения мощности для популярных бытовых приборов.

Если посчитать, какова предельная длительная нагрузка на вводные провода и кабели, согласно таблице 4, получается 81 А = 0,75*23780 Вт/220 В. Таким образом, если определить поперечную площадь жилы, то она составит приблизительно 10 мм2, это довольно приличная величина. Причём эта величина справедлива только для одножильного провода. Для трёх проводников надо было бы выбирать 16 мм2 сечения.

Вполне вероятно, что невозможно будет обеспечить такой ток для квартиры, даже если использовать медные провода и шины большого сечения. Счётчик электроэнергии просто не потянет такую нагрузку. Кроме того, электроэнергия очень дорого обойдётся хозяевам из-за превышающих коэффициентов.

Таблица 4

Популярная кабельная продукция

Среди проводов российского производства есть марки, наилучшим образом отвечающие современным требованиям к электропроводке. Широкая номенклатура позволяет подобрать определённую марку по допустимым токовым нагрузкам на жилы.

NYM

Провода этой марки производятся как в Европейском союзе, так и на территории РФ. К примеру, один из производителей – компания «Севкабель». Эта марка имеет очень неплохие характеристики, популярна из-за своей отличной гибкости, хорошего качества медных жил, а также изолирующих материалов. Полностью соответствует немецкому стандарту VDE 0250-204 Isolierte Starkstromleitungen – PVC-Installationsleitung NYM. Обычно на оболочках таких проводов печатают аббревиатуру <HAR>, означающую соответствие друг другу разных стандартов. Это относится также к российским ТУ, совместимым с VDE. По ним как раз изготавливают NYM.

Кабельный провод производится с количеством жил от 1 до 7. Одножильный имеет профиль жилы площадью от 1,5 до 16 мм2. Если количество проводников – от 2 до 5, предлагаются варианты с сечением от 1,5 до 35 мм2. Для российских построек самые популярные – 3 и 5-жильные провода. Если в оболочке 7 жил, то может быть только два варианта – 1,5 или 2,5 мм2.

Жилы изготовлены из меди, изолированы разноцветным полихлорвинилом. В многожильном исполнении присутствуют синий (нулевой проводник), а также жёлто-зелёный цвет (земля). Средний слой изоляции производится из полиальфаолефинов или из вулканизированной резины. Наружную оболочку делают из негорючего материала – пластиката ПВХ. Максимально допустимый ток для медных проводов можно посчитать по таблице 2. Примечательно, что минимальный радиус изгиба может равняться всего 4 диаметрам провода.

ВВГ, ВВГнг, ВВГнг-LS

Отечественный продукт, подходящий для электропроводки в современных квартирах. Он не так гибок, как NYM, это – его главный недостаток. Минимальный радиус изгиба одножильного провода – 7,5 диаметров. Для многожильных вариантов этот показатель равен 10. Количество проводников – от 1 до 5. Выпускается с медными и алюминиевыми жилами (к маркировке добавляется первая буква «А»).

Какую предельную нагрузку на жилы по току выдерживает кабель ВВГ? Допустимый длительный ток для кабелей с разным количеством жил представлен в таблице 5. Информация по 5-жильным проводам ВВГ есть также в таблице 1.

Таблица 5

Производятся негорючие варианты ВВГнг и ограничивающие выделение дыма при возгорании – ВВГнг-LS. Изоляция проводников, а также наружная оболочка, изготовлены из поливинилхлорида. Негорючие варианты покрывают изоляционными ПВХ-пластикатами, не имеющими в своём составе галогенов.

Проводники также окрашены в разные цвета. Обязательными являются синий для нулевого проводника, а также – зелено-жёлтый для заземляющей жилы. Фазовые проводники могут окрашиваться разными цветами по усмотрению производителя. Одним из основных преимуществ этой марки является её невысокая цена.

ВБбШв, ВБбШвнг, ВБбШвнг-LS

Это – отечественный кабельный провод, снабжённый бронёй из двухслойной стальной ленты. Она намотана таким образом, что верхний слой перекрывает стыки нижнего. Проводники имеют одну жилу, также выпускаются в многожильном варианте. Количество медных проводников – от 1 до 5. Провод жёсткий, с одножильными проводниками, версия «нг» и «нг-LS» имеет минимальный радиус изгиба 15 диаметров. Простой ВБбШв, проводники которого состоят из 1 жилы, можно согнуть с радиусом от 10 диаметров.

Кабель имеет преимущество – его можно прокладывать в земле. Другие марки требуют защитных средств – например, труб. Максимальные токи для проводов и кабелей этой марки можно посмотреть в таблице 1. Проводники могут быть круглыми или иметь форму секторов.