Как правильно выбрать кабель, что такое момент нагрузки и как учитывать нагрев жил

Одной из важнейших характеристик кабельной продукции является длительно допустимая величина тока, приходящегося на жилу. Во всех соответствующих справочниках, включая Правила Устройства Электроустановок, приводятся таблицы, позволяющие, зная сечение и условия прокладки, определить токовую нагрузку. Однако для их правильного использования необходимо принимать во внимание еще ряд параметров. В противном случае, может возникнуть неприятная ситуация, когда во время последующей эксплуатации из-за нагрева изоляция жил кабеля повреждается, со всеми вытекающими последствиями.

Допустимое значение тока

Известно, что зная мощность устройства-потребителя и напряжение сети, путем нехитрых расчетов можно получить значение тока и, найдя ближайшее число в соответствующей таблице ПУЭ, подобрать кабель. Однако сечение, выбранное по длительно допустимому току, предполагает, что кабель будет нагреваться до температуры +65 градусов при воздухе +25. Холодными такие жилы назвать нельзя, поэтому если расчетное и табличное значения находятся слишком близко (например, 14 и 16 А), то имеет смысл использовать кабель с более толстыми жилами. Исключения составляют случаи, когда подключенное устройство потребляет максимальный ток кратковременно (около 10 минут), давая возможность кабелю остыть. Таким образом, подбор без учета особенностей эксплуатации является ошибочным и может применяться лишь для ориентировочных «прикидок».

Поправка на нагерв

Если посмотреть более внимательно, то в справочной таблице видно, что с увеличением количества токопроводящих жил уменьшается допустимый ток – это связано с взаимным нагревом. Таким образом, при прокладке нескольких кабелей в одном кабельном коробе, что сейчас является нормой, необходимо учитывать этот момент. Для этого в ПУЭ существует таблица, в которой приводятся коэффициенты, позволяющие более правильно подобрать сечение жил кабеля и их материал, в зависимости от температуры воздуха. Рассмотрим конкретный пример: по току выбран кабель, жилы и изоляция которого, согласно паспортным данным, допускают длительную работу при нагреве +65 градусов и температуре окружающей среды +25. Используя таблицу поправок, получаем, что при морозе -5 допустимый ток будет на 1,32 раза больше, а вот при воздухе +35 составит всего лишь 0,87 от полученного согласно сечения. К примеру, устройство с мощностью 3 кВт, работающее продолжительно, в сетях 220 В потребляет около 16 А. В номинальном режиме допускается использовать двужильный медный кабель с сечением 1 мм.кв., что составляет 15 А. Однако если учитывать возможные «прыжки» температуры (времена года или особенности прокладки), то может потребоваться использование поправки вплоть до 0,61 (при воздухе +50). То есть, в этом случае для такого кабеля продолжительно допустимый ток составит не более 9,15 А (3).

Часто монтажникам приходится подбирать кабельную продукцию для прокладки в коробах, размещенных внутри помещений со стабильной температурой. Не исключение и прокладка многомодового оптического кабеля в сетях ВОЛС. В этом случае для упрощения подбора можно воспользоваться очередной таблицей справочника. При ее использовании также нужно учитывать степень загрузки потребителей.

Момент нагрузки

Как известно, чем больше длина кабельной линии, тем выше потеря напряжения, вызванная сопротивлением проводника. В большинстве случаев данную величину потерь принимают равной или меньшей 5%. Для получения более точных данных можно воспользоваться классической формулой Ома, учитывающей проходящий ток и измеренную единицу сопротивления материала жил. Однако можно поступить иначе и прибегнуть к табличным данным, где уже указывается величина потерь в зависимости от параметра «момент нагрузки». Его значение получают путем умножения длины используемой кабельной трассы в метрах на потребляемую устройством мощность в киловаттах. Обычно корректировка необходима при длине линии от 30 метров.

Приведем пример. Длина трассы 20 метров; мощность потребителя 3 кВт; сетевое напряжение 220 В; выбранное сечение 1,5 мм.кв. медь, две жилы. Вычисляем нагрузочный момент: 20 м*3 кВт=60 м*кВт. По таблице дельта U для этого значения составляет от 3 до 4%, что ниже 5%. Следовательно, при таких условиях выбранный кабель пригоден. Иначе необходимо выбирать большее сечение жил кабеля.

Подобные таблицы существуют для низковольтных цепей. При проектировании и монтаже сетей с действующим значением менее 220 В обязательно необходимо учитывать момент нагрузки. Это объясняется тем фактом, что небольшое падение напряжения оборудование, рассчитанное на 220 В, даже «не заметит», а вот низковольтное может «отказаться» работать, так как нет запаса мощности. Именно поэтому источники ЭДС с малым действующим значением напряжения следует размещать как можно ближе к потребителям. Например, существует сеть на 12 В, в которой используется двужильный кабель (медь) длиной 3 м, сечением жил 1,5 мм.кв. и лампа мощностью 0,1кВт. Момент нагрузки составит 3 м*0,1 кВт=0,3 м*кВт. По таблице видно, что потери превышают 5%, следовательно, для нормальной работы нужно выбирать кабель с большим сечением жил или же уменьшать длину линии и/или мощность лампы. Разумеется, на работу ламп накаливания это особо не повлияет, но для измерительных приборов или галогенных светильников с трансформаторами может оказаться существенным. В рассмотренном примере нагрузка подключена в конце трассы. Для параллельного соединения потребителей применяются другие формулы.

Данный «табличный» способ расчета не учитывает изменения сопротивления из-за нагрева проводников. Поэтому, в зависимости от условий эксплуатации, при подборе кабеля рекомендуется использовать поправочные коэффициенты.

Табица сечения кабеля и его нагрузки