Определение площади сечения проводника по его диаметру

Калькулятор расчета сечения кабеля по диаметру

Правильный выбор электрического кабеля для питания электрооборудования – залог длительной и стабильной работы установок. Использование неподходящего провода влечет за собой серьезные негативные последствия.

Физика процесса порчи электрической линии вследствие использования неподходящего провода такова: из-за недостатка места в кабельной жиле для свободного передвижения электронов повышается плотность тока; это приводит к избыточному выделению энергии и повышению температуры металла. Когда температура становится слишком высокой, оплавляется изоляционная оболочка линии, что может стать причиной пожара.

Чтобы избежать неприятностей, необходимо использовать кабель с жилами подходящей толщины. Один из способов определить площадь сечения кабеля – отталкиваться от диаметра его жил.

Калькулятор расчета сечения по диаметру

Для простоты вычислений разработан калькулятор расчета сечения кабеля по диаметру. В его основе лежат формулы, по которым можно найти площадь сечения одножильных и многожильных проводов.

Измерять сечение нужно измеряя жилу без изоляции иначе нечего не получится.

Когда речь идет о вычислении десятков и сотен значений, онлайн-калькулятор способен существенно упростить жизнь электрикам и проектировщикам электрических сетей за счет удобства и повышения скорости расчетов. Достаточно ввести значение диаметра жилы, а при необходимости указать количество проволок, если кабель многожильный, и сервис покажет искомое сечение провода.

Формула расчета

Вычислить площадь сечения электрического провода можно разными способами в зависимости от его типа. Для всех случаев применяется единая формула расчета сечения кабеля по диаметру. Она имеет следующий вид:

D – диаметр жилы.

Диаметр жилы обычно указывается на оплетке провода или на общем ярлыке с другими техническими характеристиками. При необходимости определить это значение можно двумя способами: с применением штангенциркуля и вручную.

Первым способом измерить диаметр жилы очень просто. Для этого ее необходимо очистить от изоляционной оболочки, после чего воспользоваться штангенциркулем. Значение, которое он покажет, и есть диаметр жилы.

Если провод многожильный, необходимо распустить пучок, пересчитать проволоки и измерить штангенциркулем только одну из них. Определять диаметр пучка целиком смысла нет – такой результат будет некорректным из-за наличия пустот. В этом случае формула расчета сечения будет иметь вид:

D – диаметр жилы;

а – количество проволок в жиле.

При отсутствии штангенциркуля диаметр жилы можно определить вручную. Для этого ее небольшой отрезок необходимо освободить от изоляционной оболочки и намотать на тонкий цилиндрический предмет, например, на карандаш. Витки должны плотно прилегать друг к другу. В этом случае формула вычисления диаметра жилы провода выглядит так:

L – длина намотки проволоки;

N – число полных витков.

Чем больше длина намотки жилы, тем точнее получится результат.

Выбор по таблице

Зная диаметр провода, можно определить его сечение по готовой таблице зависимости. Таблица расчета сечения кабеля по диаметру жилы выглядит таким образом:

Диаметр проводника, мм	Сечение проводника, мм2
0.8	0.5
1	0.75
1.1	1
1.2	1.2
1.4	1.5
1.6	2
1.8	2.5
2	3
2.3	4
2.5	5
2.8	6
3.2	8
3.6	10
4.5	16

Когда сечение известно, можно определить значения допустимых мощности и тока для медного или алюминиевого провода. Таким образом удастся выяснить, на какие параметры нагрузки рассчитана токопроводящая жила. Для этого понадобится таблица зависимости сечения от максимального тока и мощности.

В воздухе (лотки, короба,пустоты,каналы)	Сечение,кв.мм	В земле
Медные жилы	Алюминиевые жилы	Медные жилы	Алюминиевые жилы
Ток. А	Мощность, кВт	Тон. А	Мощность, кВт	Ток, А	Мощность, кВт	Ток. А	Мощность,кВт
220 (В)	380 (В)	220(В)	380 (В)	220(В)	380 (В)	220(В)
19	4.1	17.5				1,5	77	5.9	17.7
35	5.5	16.4	19	4.1	17.5	7,5	38	8.3	75	79	6.3
35	7.7	73	77	5.9	17.7	4	49	10.7	33.S	38	8.4
*2	9.7	77.6	37	7	71	6	60	13.3	39.5	46	10.1
55	17.1	36.7	47	9.7	77.6	10	90	19.8	S9.7	70	15.4
75	16.5	49.3	60	13.7	39.5	16	115	753	75.7	90	19,8
95	70,9	67.5	75	16.5	49.3	75	150	33	98.7	115	75.3
170	76.4	78.9	90	19.8	59.7	35	180	39.6	118.5	140	30.8
145	31.9	95.4	110	74.7	77.4	50	775	493	148	175	38.5
ISO	39.6	118.4	140	30.8	97.1	70	775	60.5	181	710	46.7
770	48.4	144.8	170	37.4	111.9	95	310

3)Магнитное поле на оси кругового тока.

На рисунке
показаны линии магнитной индукции поля
кругового тока (половина поля). Это
сложное трехмерное поле, аналитической
формулы для которого не существует. Мы
получим выражение для магнитной индукции
только на
оси кольца.

Выделим на кольце
с током два элемента dl₁
и dl₂
, расположенных диаметрально противоположно
(см. рис. ниже). Магнитные индукции от
этих элементов dB₁
и dB₂
. Если разложить эти векторы на составляющие
вдоль оси х
и в перпендикулярном к ней направлении,
то перпендикулярные составляющие
взаимно компенсируются, а составляющие
по оси х будут
складываться. К этому же мы придем,
рассматривая подобные элементы по всему
кольцу. Таким образом, магнитная индукция
на оси кольца направлена вдоль оси
кольца (по правилу буравчика).

	магнитная индукция от элементов dl1 и dl2
	составляющая магнитной индукции по оси х
	угол  для данной точки на расстоянии х по оси кольца постоянная величина

Правила расчета по длине

Расчет сечения кабеля по длине предполагает, что владелец заранее определил, какое количество метров проводника потребуется для электропроводки. Таким методом пользуются, как правило, в бытовых условиях. Для расчета потребуются такие данные:

• L – длина проводника, м. Для примера взято значение 40 м.
• ρ – удельное сопротивление материала (медь или алюминий), Ом/мм2·м: 0,0175 для меди и 0,0281 для алюминия.
• I – номинальная сила тока, А.

Шаг 1. Определить номинальную силу тока по формуле:

I = (P · Кс) / (U · cos ϕ) = 8000/220 = 36 А,

где P – мощность в ваттах (суммарная всех приборов в доме, для примера взято значение 8 кВт), U – 220 В, Кс – коэффициент одновременного включения (0,75), cos φ – 1 для бытовых приборов. В примере получилось значение 36 А.

Шаг 2. Определить сечение проводника. Для этого нужно воспользоваться формулой (2):

R = ρ · L/S.

Потеря напряжения по длине проводника должна быть не более 5%:

dU = 0,05 · 220 В = 11 В.

Потери напряжения dU = I · R, отсюда R = dU/I = 11/36 = 0,31 Ом. Тогда сечение проводника должно быть не меньше:

S = ρ · L/R = 0,0175 · 40/0,31 = 2,25 мм2.

В случае с трехжильным кабелем площадь поперечного сечения одной жилы должна составить 0,75 мм2. Отсюда диаметр одной жилы должен быть не менее (√S/ π) · 2 = 0,98 мм. Кабель BBГнг 3×1,5 удовлетворяет этому условию.

Как найти длину проводника

Автор Ольга Громышева задал вопрос в разделе Естественные науки Какая формула нахождения длины проводника? и получил лучший ответ

Ответ от Крабочка а формула R=p*L /S. Вот и вычисляй отсюда L

Проверка на длительно допустимый ток и потерю напряжения подробнее.

Найти длину проводника очень просто – достаточно его измерить. Однако, если проводник недоступен или имеет очень большую длину, то его непосредственное измерение может оказаться весьма затруднительным.

— строительная рулетка; — амперметр (тестер); — штангенциркуль; — таблица электропроводности металлов.

Чтобы найти длину проводника, измерьте рулеткой длины его отдельных участков и сложите их. Этот метод подходит для открытой электропроводки и замеров провода во временных кабельных соединениях.

Если электропроводка скрытая, то для нахождения точной длины проводника воспользуйтесь соответствующей электромонтажной схемой. Если таковой схемы нет, то попробуйте косвенно восстановить размещение проводов по положению розеток, выключателей, распределительных коробок и т.п. признакам.

Учтите важное правило электромонтажников: все провода должны прокладываться строго горизонтально или вертикально. Причем, горизонтальные участки провода, как правило, проходят вдоль верхнего края стены (под потолком)

Однако, действительное расположение проводов сможет определить только специальный прибор или опытный электрик.

Если восстановить траекторию скрытой электропроводки невозможно, то измерьте электрическое сопротивление отдельных участков проводника. Для расчетов уточните также сечение проволоки и материал, из которого она состоит. Как правило, это – медь или алюминий. Так как формула для расчета сопротивления: R = ? * L * s, то длину проводника можно рассчитать по формуле:

где: L – длина проводника, R – сопротивление проводника, ? – удельное сопротивление материала из которого сделан проводник, s – площадь поперечного сечения проводника.

При расчете длины проводника учтите следующие параметры и соотношения.

Удельное сопротивление медного провода составляет 0,0154 — 0,0174 ом, алюминиевого: 0,0262 — 0,0278 ом. (Если длина проводника равна 1 метру, а сечение – 1 мм?).

Сечение проводника равняется:

где: ? — число «пи», приблизительно равное 3,14, D – диаметр проволоки (который легко замерить штангенциркулем).

Если провод смотан в катушку, то определите длину одного витка и умножьте на количество витков.

Если катушка имеет круглое сечение, то измерьте диаметр катушки (средний диаметр обмотки, если она многослойная). Затем умножьте диаметр на число «пи» и на количество витков:

d –диаметр катушки, n – количество витков провода.

Удельное сопротивление есть характеристика материала, вещества из которого сделан проводник.

Электрическое сопротивление проводника прямо пропорционально произведению удельного сопротивления материала из которого сделан проводник на его длинну, и обратно пропорционально его сечению.

электрическое сопротивление проводника,	Ом
удельное сопротивление материала проводника,	Ом·м
длина проводника,	Метр
сечение проводника,	Метр2

Единица СИ удельного сопротивления

Удельное сопротивление ρ зависит от температуры.

Детальная инструкция по проведению замеров

Весь процесс вычисления параметров сечения кабеля можно разделить на 6 этапов, каждый из которых имеет свою специфику и должен подчиняться конкретным правилам.

1 этап

Нужно взять кабель, для которого человек собирается определять параметр сечения. Чаще всего для такой цели используются провода, состоящие из 2 или 4 жил. Жилы должны быть изолированы друг от друга специальными материалами.

Как правило, жилы внутри кабеля обладают одинаковыми показателями диаметра, но можно и встретить такие варианты провода, где одна из жил намного тоньше остальных вариантов. Если в кабеле есть одна тонкая жила, значит, она предназначается для заземления.

2 этап

Жилы необходимо очень аккуратно очистить от изоляции провода – с этой целью нужно использовать небольшой, но очень острый нож.

Затем взять штангенциркуль или микрометр и, воспользовавшись инструментом, рассчитать диаметр жилы. Полученное в миллиметрах значение стоит куда-то записать. Используя этот параметр, нужно будет рассчитать такой показатель, как площадь поперечного сечения. Чтобы это сделать, человеку придется умножить коэффициент 0,25 на число П, которое ровняется 3,14, а также на полученное значение диаметра в квадрате. Общая формула для этого расчета выглядит так – S=0,25xПxD в квадрате. Полученное значение необходимо умножить на количество жил, которые присутствуют в определенном кабеле.

Дополнительно нужно вычислить сопротивление провода, для чего понадобятся следующие показатели:

• длина провода;
• сечение кабеля;
• материал, из которого изготовлен кабель.

Имея эти параметры, можно без проблем вычислить показатель сопротивления.

3 этап

Чтобы понять, как делаются замеры на практике и узнать нужную информацию, нужно рассмотреть момент расчета на конкретном примере. Если у пользователя в руках есть медный кабель, который состоит из 4 жил, а параметр его диаметра составляет 2мм, то можно искать площадь его сечения.

Чтобы определить этот параметр, стоит заняться моментом расчета площади поперечного сечения для одной из жил. Сделать это позволяет следующая формула:

S=0,25х3,14х2 в квадрате = 3,14мм в квадрате

Принцип расчета очень простой и максимально понятный. Определив параметр поперечного сечения одного из проводов, можно найти этот показатель для целого кабеля. Чтобы его определить, достаточно умножить полученный по формуле, указанной выше показатель, на общее количество кабелей.

4 этап

Определив параметр сечения, человек может узнать, какой максимальный ток может протекать именно по выбранному кабелю. Также, имея выше указанный показатель на руках, человек может определить сопротивление. К примеру, максимальный ток именно для кабеля из меди можно рассчитать, используя соотношение 8А на 1мм в квадрате. Исходя из этого, предельное значение тока будет составлять 8х12,56=100,5А. для алюминиевого кабеля используются немного другие параметры, которые составляют 5А на 1мм квадратный.

5 этап

Зная значение длины кабеля, можно легко опередить его сопротивление. Чтобы понять, как это делается, нужно рассмотреть все на конкретном примере. К примеру, если длина конкретного кабеля составляет 200м, то чтобы определить показатель сопротивления, нужно умножить удельное сопротивление материала на длину кабеля и поделить на площадь его поперечного сечения. Сделав эти расчеты, можно без проблем определить нужный параметр.

Виды резисторов

Резистор – инертный (пассивный) элемент цепи, у которого сопротивление может быть как постоянным, так и переменным. Это зависит от его конструкции. Он применяется для регулирования силы тока и напряжения в цепях, рассеивания мощности и иных ограничений. Дословный перевод с английского слова «резистор» – сопротивляюсь.

Общий вид элементов

Классификацию резисторов можно провести по следующим критериям:

• назначение элемента;
• тип изменения сопротивления;
• материал изготовления;
• вид проводника в элементе;
• ВАХ – вольт-амперная характеристика;
• способ монтажа.

Устройства делятся на элементы общего и специального назначения. У специальных деталей повышенные характеристики сопротивления, частоты, рабочего напряжения или особые требования к точности.

Тип изменения сопротивления делит их на постоянные и переменные. Переменные резисторы конструктивно отличаются не только от элементов, имеющих постоянное сопротивление, но и между собой. Они различны по конструкции: бывают регулировочные и подстроечные.

Регулировочные элементы переменного типа предназначены для частого изменения сопротивления. Это входит в процесс работы схемы устройства.

Подстроечный тип предназначен для того, чтобы выполнить подстройку и регулировку схемы при первичном запуске. После этого изменение положения регулятора не выполняют.

При изготовлении резистивных тел (рабочей поверхности) используются такие материалы, как:

• графитовые смеси;
• металлопленочные (окисные) ленты;
• проволока;
• композиционные компоненты.

Особое место занимают в этом ряду интегральные элементы. Это резисторы, выполненные в виде p-n перехода, который представляет собой зигзагообразный канал, интегрируемый в кристалл микросхемы.

Внимание! Интегральные элементы всегда отличаются повышенной нелинейностью своей ВАХ. Поэтому они применяются там, где использование других типов не представляется возможным

Вид вольт-амперной характеристики делит рассматриваемые элементы на линейные и нелинейные. Особенность нелинейности заключается в том, что компонент меняет своё сопротивление в зависимости от следующих характеристик:

• напряжения (варисторы);
• температуры (терморезисторы);
• уровня магнитного поля (магниторезисторы);
• величины освещённости (фоторезисторы);
• коэффициента деформации (тензорезисторы).

Нелинейность вольт-амперной характеристики расширило возможности их применения.

Способ монтажа может быть:

• печатным;
• навесным;
• интегрированным.

При печатном монтаже выводы детали вставляются в отверстие на плате, после чего припаиваются к контактной дорожке панели. Такой способ установки автоматизирован, и пайка происходит путём погружения контактных площадок в ванну с припоем.

Навесной монтаж, в большинстве своём, ручной. Выводы соединяемых деталей сначала скручиваются между собой, потом спаиваются для улучшения контакта. Сама пайка не предназначена для выдерживания механических нагрузок.

Интегрированный монтаж проводится в процессе изготовления кристаллов микросхем.

Какой кабель лучше купить?

Следуя жестким рекомендациям ПУЭ, покупать для обустройства личной собственности будем кабельную продукцию с «литерными группами» NYM и ВВГ в маркировке. Именно они не вызывают нареканий и придирок со стороны электриков и пожарников. Вариант NYM – аналог отечественных изделий ВВГ.

Лучше всего, если отечественный кабель будет сопровождать индекс НГ, это означает, что проводка будет пожароустойчивой. Если предполагается прокладывать линию за перегородкой, между лагами или над подвесным потолком, купите изделия с низким дымовыделением. У них будет индекс LS.

Вот таким нехитрым способом рассчитывается сечение токопроводящей жилы кабеля. Сведения о принципах вычислений помогут рационально подобрать данный важный элемент электросети. Необходимый и достаточный размер токоведущей сердцевины обеспечит питанием домашнюю технику и не станет причиной возгорания проводки.

Последовательное соединение проводников

Сопротивление при последовательном соединении проводников

Последовательное соединение проводников – это когда к одному проводнику мы соединяем другой проводник и так по цепочке. Это и есть последовательное соединение проводников. Их можно соединять с друг другом сколь угодно много.

последовательное соединение резисторов

Чему же будет равняться их общее сопротивление? Оказывается, все просто. Оно будет равняться сумме всех сопротивлений проводников в этой цепи.

Получается, можно записать, что

формула при последовательном соединении резисторов

Пример

У нас есть 3 проводника, которые соединены последовательно. Сопротивление первого 3 Ома, второго 5 Ом, третьего 2 Ома. Найти их общее сопротивление в цепи.

Решение

R_общее =R₁ + R₂ + R₃ = 3+5+2=10 Ом.

То есть, как вы видите, цепочку из 3 резисторов мы просто заменили на один резистор R_AB .

показать на реальном примере с помощью мультиметра
Видео где подробно расписывается про эти соединения:

Сила тока через последовательное соединение проводников

Что будет, если мы подадим напряжение на концы такого резистора? Через него сражу же побежит электрический ток, сила которого будет вычисляться по закону Ома I=U/R.

Получается, если через резистор R_AB течет какой-то определенный ток, следовательно, если разложить наш резистор на составляющие R₁ , R₂ , R₃ , то получится, что через них течет та же самая сила тока, которая текла через резистор R_AB .

сила тока через последовательное соединение проводников

Получается, что при последовательном соединении проводников сила тока, которая течет через каждый проводник одинакова. То есть через резистор R₁ течет такая же сила тока, как и через резистор R₂ и такая же сила тока течет через резистор R₃ .

Напряжение при последовательном соединении проводников

Давайте еще раз рассмотрим цепь с тремя резисторами

Как мы уже знаем, при последовательном соединении через каждый резистор проходит одна и та же сила тока. Но вот что будет с напряжением на каждом резисторе и как его найти?

Оказывается, все довольно таки просто. Для этого надо снова вспомнить закон дядюшки Ома и просто вычислить напряжение на  любом резисторе. Давайте так и сделаем.

Пусть у нас будет цепь с такими параметрами.

Мы теперь знаем, что сила тока в такой цепи будет везде одинакова. Но какой ее номинал? Вот в чем загвоздка. Для начала нам надо привести эту цепь к такому виду.

Получается, что в данном случае R_AB =R₁ + R₂ + R₃ = 2+3+5=10 Ом. Отсюда уже находим силу тока по закону Ома I=U/R=10/10=1 Ампер.

Половина дела сделано. Теперь осталось узнать, какое напряжение падает на каждом резисторе. То есть нам надо найти значения U_R1 , U_R2 , U_R3  . Но как это сделать?

Да все также, через закон Ома. Мы знаем, что через каждый резистор проходит сила тока 1 Ампер, мы уже вычислили это значение. Закон ома гласит I=U/R , отсюда получаем, что U=IR.

Следовательно,

U_R1 = IR₁ =1×2=2 Вольта

U_R2 = IR₂ = 1×3=3 Вольта

U_R3 = IR₃ =1×5=5 Вольт

Теперь начинается самое интересное. Если сложить все падения напряжений на резисторах, то можно получить… напряжение источника! Он у нас равен 10 Вольт.

Получается

U=U_R1+U_R2+U_R3

Мы получили самый простой делитель напряжения.

Вывод: сумма падений напряжений при последовательном соединении равняется напряжению питания.

Зачем надо уточнять сечения кабеля

На большинстве проводов и кабелей производитель обязан наносить маркировку, указывающую на их тип, количество токопроводящих жил и их сечение. Если провод промаркирован как 3х2,5 – это значит, что сечение провода по диаметру равно 2,5 мм². Фактические значения могут отличаться от указанных примерно на 30%, потому что некоторые виды проводки (в частности ПУНП) производятся по устаревшим нормам, допускающим погрешность на указанное количество процентов и в основном она появляется в меньшую сторону. В итоге, если использовать кабель меньшего сечения, чем расчетное, то для провода эффект будет примерно такой же, если бы тоненький полиэтиленовый шланг подключить к пожарному гидранту. Это может привести к опасным последствиям: перегреву электропроводки, оплавлению изоляции, изменению свойств металла. Поэтому, прежде чем сделать покупку, обязательно надо проконтролировать чтобы площадь поперечного сечения проводника не отличалась от той, что заявлена производителем.

Способы узнать реальный диаметр провода

Самый простой и точный метод измерить диаметр жилы провода – использовать специальные инструменты, такие как штангенциркуль или микрометр (электронный или механический). Чтобы измерение было точным измеряемый провод надо очистить от изоляции, чтобы инструмент за нее не цеплялся. Также надо осмотреть кончик провода, чтобы он был без перегибов – иногда они появляются если жила перекусывается тупыми кусачками. Когда диаметр измерен, можно приступать к вычислению площади сечения жилы провода.

Микрометр даст более достоверное значение, чем штангенциркуль.

В случае когда под рукой нет точного измерительного инструмента, есть еще один способ как узнать сечение – для него нужна будет отвертка (карандаш или любая трубка) и измерительная линейка. Также придется купить хотя бы один метр провода (хватит и 50 см, если только продадут такое количество) и снять с него изоляцию. Далее проволока наматывается плотно, без зазоров, на жало отвертки и длина намотанного участка замеряется линейкой. Полученная ширина намотки делится на количество витков и результатом будет искомый диаметр провода, по которому уже можно искать сечение.

Как проводить измерения подробно показано в этом видео:

Какие формулы надо использовать

Что такое сечение провода известно еще по азам геометрии или черчения – это пересечение объемной фигуры воображаемой плоскостью. По точкам их соприкосновения образуется плоская фигура, площадь которой вычисляется подходящими формулами. Жила провода чаще всего цилиндрической формы и в сечении дает круг, соответственно, поперечное сечение проводника можно рассчитать по формуле:

S = ϖ R²

R – радиус круга, равен половине диаметра;

ϖ = 3,14

Есть провода с плоскими жилами, но их мало и площадь сечения на них находить гораздо проще – просто перемножить стороны.

Чтобы получить более точный результат надо иметь в виду:

1. Чем больше витков (их должно быть не меньше 15) накрутить на отвертку, тем точнее получится результат;
2. Расстояний между витками быть не должно, из-за зазора погрешность будет выше;
3. Нужно сделать несколько замеров, каждый раз меняя его начало. Чем их больше, тем выше точность расчетов.

Недостатком такого способа является то, что для замеров можно использовать проводники небольшой толщины, толстый кабель накрутить будет сложно.

Определяем сечение провода с помощью таблицы

Использование формул не дает гарантированного результата, да и как назло они забываются в самый нужный момент. Поэтому определение сечения лучше проводить согласно таблице, куда сведены результаты вычислений. Если получилось измерить диаметр жилы, то площадь сечения провода можно посмотреть в соответствующем столбце таблицы:

Если надо найти общий диаметр многопроволочной жилы кабеля, то придется отдельно вычислить диаметр каждого проводка, а полученные значения сложить. Дальше все делается так же, как и с однопроволочной жилой – результат находится по формуле или таблице.

При замерах сечения провода, его жила тщательно очищается от изоляции, так как не исключена возможность что ее толщина будет больше нормативной. Если в точности расчетов по каким-либо причинам есть сомнения, то лучше выбирать кабеля или провода с запасом мощности.

Чтобы приблизительно узнать сечение провода, который будет приобретаться, надо сложить мощности электрооборудования, что будет к нему подключено. Потребляемая мощность обязательно указывается в паспорте прибора. По известной мощности высчитывается суммарный ток, который будет протекать по проводнику, а исходя из него уже подбирается сечение.

Что влияет на сопротивление медного провода

Электрический импеданс медного кабеля зависит от нескольких факторов:

• Удельного сопротивления;
• Площади сечения проволоки;
• Длины провода;
• Внешней температуры.

Последним пунктом можно пренебречь в условиях бытового использования кабеля. Заметное изменение импеданса происходит при температурах более 100°C.

Зависимость сопротивления

Удельное сопротивление в системе СИ обозначается буквой ρ. Оно определяется, как величина сопротивления проводника, имеющего сечение 1 м2 и длину 1 м, измеряется в Ом ∙ м2. Такая размерность неудобна в электротехнических расчетах, поэтому часто используется единица измерения Ом ∙ мм2.

Важно! Данный параметр является характеристикой вещества — меди. Он не зависит от формы или площади сечения

Чистота меди, наличие примесей, метод изготовления проволоки, температура проводника — факторы, влияющие на удельное сопротивление.

Зависимость параметра от температуры описывается следующей формулой: ρt= ρ20. Здесь ρ20— удельное сопротивление меди при 20°C, α— эмпирически найденный коэффициент, от 0°Cдо 100°C для меди имеет значение, равное 0,004 °C-1, t — температура проводника.

Ниже приведена таблица значений ρ для разных металлов при температуре 20°C.

Таблица удельного сопротивления

Согласно таблице, медь имеет низкое удельное сопротивление, ниже только у серебра. Это обуславливает хорошую проводимость металла.

Чем толще провод, тем меньше его резистентность. Зависимость R проводника от сечения называется «обратно пропорциональной».

Важно! При увеличении поперечной площади кабеля, электронам легче проходить сквозь кристаллическую решетку. Поэтому, при увеличении нагрузки и возрастании плотности тока, следует увеличить площадь сечения

Увеличение длины медного кабеля влечет рост его резистентности. Импеданс прямо пропорционален протяженности провода. Чем длиннее проводник, тем больше атомов встречаются на пути свободных электронов.

Выводы

Последним элементом, влияющим на резистентность меди, является температура среды. Чем она выше, тем большую амплитуду движения имеют атомы кристаллической решетки. Тем самым, они создают дополнительное препятствие для электронов, участвующих в направленном движении.

Важно! Если понизить температуру до абсолютного нуля, имеющего значение 0° Kили -273°C, то будет наблюдаться обратный эффект — явление сверхпроводимости. В этом состоянии вещество имеет нулевое сопротивление

Температурная корреляция

Параллельное соединение проводников

Параллельное соединение проводников выглядит вот так.

параллельное соединение резисторов

Ну что, думаю, начнем с сопротивления.

Сопротивление при параллельном соединении проводников

Давайте пометим клеммы как А и В

В этом случае общее сопротивление R_AB будет находиться по формуле

Если же мы имеем только два параллельно соединенных проводника

То в этом случае можно упростить длинную неудобную формулу и она примет вид такой вид.

Напряжение при параллельном соединении проводников

Здесь, думаю ничего гадать не надо. Так как все проводники соединяются параллельно, то и напряжение у всех будет одинаково.

Получается, что напряжение на R1 будет такое же как и на R2, как и на R3, так и на Rn

Сила тока при параллельном соединении проводников

Если с напряжением все понятно, то с силой тока могут быть небольшие затруднения. Как вы помните, при последовательном соединении сила тока через каждый проводник была одинакова. Здесь же совсем наоборот. Через каждый проводник будет течь своя сила тока. Как же ее вычислить? Придется опять прибегать к Закону Ома.

Чтобы опять же было нам проще, давайте рассмотрим все это дело на реальном примере. На рисунке ниже видим параллельное соединение трех резисторов, подключенных к источнику питания U.

Как мы уже знаем, на каждом резисторе одно и то же напряжение U. Но будет ли сила тока такая же, как и во всей цепи? Нет. Поэтому для каждого резистора мы должны вычислить свою силу тока по закону Ома I=U/R. В результате получаем, что

I₁ = U/R₁

I₂ = U/R₂

I₃ = U/R₃

Если бы у нас еще были резисторы, соединенные параллельно, то для них

I_n = U/R_n

В этом случае, сила тока в цепи будет равна:

Задача

Вычислить силу тока через каждый резистор и силу тока в цепи, если известно напряжение источника питания и номиналы резисторов.

Решение

Воспользуемся формулами, которые приводили выше.

I₁ = U/R₁

I₂ = U/R₂

I₃ = U/R₃

Если бы у нас еще были резисторы, соединенные параллельно, то для них

I_n = U/R_n

Следовательно,

I₁ = U/R₁ = 10/2=5 Ампер

I₂ = U/R₂ = 10/5=2 Ампера

I₃ = U/R₃ = 10/10=1 Ампер

Далее, воспользуемся формулой

чтобы найти силу тока, которая течет в цепи

I=I₁ + I₂ + I₃ = 5+2+1=8 Ампер

2-ой способ найти I

I=U/R_общее

Чтобы найти R_общее мы должны воспользоваться формулой

Чтобы не париться с вычислениями, есть онлайн калькуляторы. Вот один из них. Я за вас уже все вычислил. Параллельное соединение 3-ех резисторов номиналом в 2, 5, и 10 Ом равняется 1,25 Ом, то есть R_общее = 1,25 Ом.

I=U/R_общее = 10/1,25=8 Ампер.

Параллельное соединение резисторов в электронике также называется делителем тока, так как резисторы делят ток между собой.

Ну а вот вам бонусом объяснение, что такое последовательное и параллельное соединение проводников от лучшего преподавателя России.

Для чего учиться делать расчеты?

Прежде всего, осуществление таких математических действий требуется для обеспечения безопасности помещения. Любой кабель или провод являются основными средствами для передачи и распределения тока, подводящего к электрическим приборам.

Практически каждый день, электрику необходимо подключить где-то электрическую кухонную плиту, починить розетку, установить новый светильник. Одним словом, необходимость произвести расчет сечения провода обусловлено обеспечением постоянного притока электроэнергии и избежание различных неприятных ситуаций, которые включают в себя некоторые повреждения в самой электрической проводке.

Если осуществить подключение прибора по кабелю и сечение выбранных проводов будет небольшим, неспособным в нужных объемах обеспечивать нормальное функционирование прибора, в таком случае сам кабель будет перегреваться, что, в свою очередь, приводит к медленному разрушению изоляции. Как следствие возможного возникновения короткого замыкания. В результате снижения надежности и срока службы эксплуатации электропроводки в помещении резко упадет или, более того, исчезнет, то есть сгорит.

Наиболее распространенной бытовой ситуацией, на сегодняшний день, является попытка сэкономить на стоимости провода, что неизбежно приводит к возникновению коротких замыканий или пожаров.

Именно по этой причине, перед тем как осуществлять электрическую проводку кабеля, выбрать сечение используемых проводов по всей квартире необходимо определить:

• количество бытовых приборов, которые будут находиться в квартире;
• суммарную мощность и потребляемую нагрузку приборов с учетом небольшого запаса;
• осуществить математические расчеты;
• определить тип и сечение необходимых проводов.

S=π*d²/4

d – диаметр.

Не стоит также забывать удельное сопротивление. Оно зависит от материала, из которого сделаны провода. Удельное сопротивление алюминия больше, чем меди. Значит, при одинаковой площади сильнее нагреваться будет алюминий. Сразу становится понятно, почему алюминиевые провода рекомендуют брать большего сечения, чем медные.

Чтобы каждый раз не вдаваться в длинный расчет сечения кабеля, были разработаны нормы выбора сечения проводов в таблицах.

Расчет сечения провода по мощности и току

Расчет сечения провода зависит от суммарной мощности, потребляемой электрическими приборами в квартире. Ее можно рассчитать индивидуально, или воспользоваться средними характеристиками.

Для точности расчетов составляют структурную схему, на которой изображены приборы. Узнать мощность каждого можно из инструкции или прочитать на этикетке. Наибольшая мощность у электрических печек, бойлеров, кондиционеров. Суммарная цифра должна получиться в диапазоне приблизительно 5-15 кВт.

Как рассчитать длину кабельной линии? | ЭлектроАС

Дата: 6 декабря, 2009 | Рубрика: Вопросы и Ответы, ЭлектромонтажМетки: Кабельная линия, ПУЭ, Электромонтаж

Этот материал подготовлен специалистами компании «ЭлектроАС».
Нужен электромонтаж или электроизмерения? Звоните нам!

ИгорьКак рассчитывается длина кабеля или провода для электромонтажа?Конкретнее, на сколько процентов больше требуется брать длину кабеля, по сравнению с “чистой” длиной расстояния маршрута прокладки?И что самое важное: указывается это в каких-нибудь нормах или СНиПах?

Ответ:

Для исключения механических напряжений, длину кабельной линии следует увеличивать на 2 %.

При изготовлении проекта электроснабжения и расчёта длины кабельных линий, Вы можете руководствоваться СНиП 3.05.06-85.

ПУЭ-62.1.22В местах соединения, ответвления и присоединения жил проводов или кабелей должен быть предусмотрен запас провода (кабеля), обеспечивающий возможность повторного соединения ответвления или присоединения.

2.1.24В местах соединения и ответвления провода и кабели не должны испытывать механических усилий тяжения.

2.3.15Кабельные линии должны выполняться так, чтобы в процессе монтажа и эксплуатации было исключено возникновение в них опасных механических напряжений и повреждений, для чего:

СНиП 3.05.06-85Электротехнические устройстваКАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИОбщие требования

3.59Кабели следует укладывать с запасом по длине 1-2 %. В траншеях и на сплошных поверхностях внутри зданий и сооружений запас достигается путем укладки кабеля «змейкой», а по кабельным конструкциям (кронштейнам) этот запас используют для образования стрелы провеса.Укладывать запас кабеля в виде колец (витков) не допускается.