Как выбрать сечение кабеля по мощности

Силовые кабели предназначены для подачи электропитания стационарным и мобильным потребителям однофазного и трёхфазного тока промышленных частот. Ввиду огромного сортамента кабельно-проводниковой продукции у многих покупателей возникает вопрос, как подобрать силовой кабель, что особенно актуально для неспециалистов. Здесь мы попробуем ответить на этот вопрос с учётом ключевых критериев выбора.

Напоминаем, что кабели составляют основу электрических сетей, и от правильного их выбора зависит всё, включая безопасность эксплуатации электрооборудования и его пользователей. Ответы на вопрос, как правильно выбрать силовой кабель, не могут быть однозначными. Они меняются в зависимости от множества факторов, поэтому при выборе кабельно-проводниковой продукции следует проконсультироваться у специалиста.

Как выглядит силовой кабель

Существует три типа проводников: кабель, провод и шнур. Кабели малых маркоразмеров с количеством жил до трёх часто путают с проводами, и на первый взгляд они трудноразличимы. Назовём основные отличительные признаки кабеля:

• в его конструкции обязательно присутствует как минимум три элемента – токопроводящая жила, её изоляция и внешняя защитная оболочка;
• если изделие имеет более трёх жил – перед вами кабель;
• жилы разного сечения может иметь только кабель;
• на кабель также указывает наличие экрана, поясной изоляции, наполнителя, брони и других специальных конструктивных элементов.

Кабели имеют более широкую сферу применения, чем провода и шнуры, в том числе они могут полностью заменить эти типы проводников в любых условиях эксплуатации. В то же время обратная замена невозможна, ни при каких обстоятельствах.

Внешний вид кабельно-проводниковой продукции не поможет при её выборе и не даст ответа на вопрос, какой силовой кабель купить для решения конкретной задачи. Для этого используют технические и эксплуатационные характеристики изделий, которые должны соответствовать требованиям нормативно-технической документации. Часть из них отражена в маркировке кабелей, но большинство параметров указывают в техническом описании конкретного маркоразмера продукции.

Какими бывают силовые кабели

Весь сортамент силовых кабелей подразделяется на восемь видов для разных условий эксплуатации. В их числе:

• кабели общего назначения – круглые и плоские, для обычных условий эксплуатации;
• изделия пониженной горючести для групповой прокладки;
• кабели для объектов с особыми требованиями к противопожарной безопасности;
• бронированные кабели для прокладки в местах, где имеется высокий риск их механического повреждения и т. д.

Указание на вид кабеля содержится в его маркировке. Если она начинается с буквы А, это означает изделие с алюминиевыми жилами. Отсутствие буквы А по умолчанию означает кабель с медными жилами.

В свою очередь, каждый вид кабеля имеет по несколько вариантов исполнения, которые различаются такими характеристиками, как:

• количество и сечение жил;
• виды жил – цельные или многопроволочные;
• разновидности изолирующих материалов;
• класс гибкости;
• виды материалов для защиты кабеля от механических повреждений;
• наличие или отсутствие дополнительных элементов в конструкции изделия, например защитного экрана.

Всё это необходимо учитывать при ответе на вопрос, как правильно выбрать силовой кабель. Перечисленные обстоятельства оказывают непосредственное влияние на величину допустимых нагрузок в электрической сети по мощности и току.

Одним из важнейших показателей классификации кабелей является количество жил, от которого зависит применяемость изделий в электрических сетях разных типов:

• одна жила – для однофазных сетей переменного тока и подключения потребителей постоянного тока;
• две жилы – для однофазных сетей с изолированным нулём или заземлением;
• три жилы – для однофазных сетей с изолированным нулём и заземлением;
• четыре жилы – для трёхфазных сетей с изолированным нулём или заземлением;
• пять жил – для трёхфазных сетей с изолированным нулём и заземлением.

Разнообразие видов и вариантов исполнения кабелей гарантирует потребителям оптимальный выбор кабельно-проводниковой продукции для любых способов монтажа, типов сетей, условий эксплуатации и нагрузок.

Если вас интересуют кабели класса гибкости от второго и выше для подключения мобильных потребителей тока, то вам необходимо знать, что они могут быть только медными с многопроволочными жилами. Ассортимент кабелей для подключения стационарных электроустановок одинаково распределён между изделиями с цельными алюминиевыми и медными проводниками.

Как выбрать сечение силового кабеля

Главной характеристикой любого кабеля является величина сечения его жил. Именно она определяет, какую токовую нагрузку он может выдержать в постоянном и аварийном режиме эксплуатации. Для иллюстрации ответа на вопрос, как выбрать сечение кабеля по току и мощности, приведём следующую таблицу:

Сечение жилы в мм2	Показатели для медных/алюминиевых кабелей
	в однофазных сетях (220 вольт)		в трёхфазных сетях (380 вольт)
	токовая нагрузка, ампер	потребляемая мощность, кВт	токовая нагрузка, ампер	потребляемая мощность, кВт
2,5	27/20	5,9/4,4	25/19	16,5/12,5
4	38/28	8,3/6,1	30/23	19,8/15,1
6	46/36	10,1/7,9	40/30	26,4/19,8

Более подробные таблицы, как подобрать сечение кабеля по мощности и току, несложно найти в Интернете. Однако стоит обратить ваше внимание на то, что подобные материалы носят справочный характер и в большей мере рассчитаны на бытовых потребителей. Для серьёзных инженерных расчётов их не используют.

Например, нет универсальной формулы, как выбрать силовой кабель для улицы. При профессиональном расчёте электрических сетей используют весь математический аппарат из ПУЭ (правил устройства электросетей). Мы не собираемся публиковать здесь краткое изложение десяти книг ПУЭ, поскольку расчётами электросетей и сечения кабелей занимаются проектировщики. Заметим только, что при этом обязательно берут во внимание такие факторы:

• токовые нагрузки с учётом нагрева проводников;
• потери напряжения в сети в зависимости от длины кабелей;
• токовые нагрузки в аварийном режиме работы;
• необходимые меры по предотвращению и защите от перегрузок.

С другой стороны, таблицы подбора сечения кабеля по мощности и току вполне подойдут для бытовых потребителей и небольших объектов, где нет сетей большой протяжённости и высокой сложности.

В этих случаях данные таблиц не дадут опасной погрешности. Если вам нужно подключить к сети электромотор, бойлер и другое оборудование, ими можно спокойно пользоваться. Обратим ваше внимание, что при выборе сечения кабеля следует учитывать и ряд других обстоятельств. В их числе:

• способ прокладки кабеля – воздушные линии выдерживают повышенные нагрузки;
• необходимость резерва, чтобы иметь возможность подключения к сети новых или более мощных потребителей тока;
• материал проводников.

Тем, кто не забыл школьного курса физики, с подбором сечения кабеля по мощности и току не возникнет больших проблем. Однако при выборе кабельно-проводниковой продукции для электросетей повышенной сложности лучше воспользоваться услугами специалистов. Напомним ещё раз, что любая ошибка в выборе кабелей может стоить очень дорого во всех смыслах этого слова. Прежде всего их следует использовать по назначению.

Какой силовой кабель лучше

Вопрос о том, какой силовой кабель лучше, с профессиональной точки зрения лишён смысла, поскольку специалисты при выборе кабельно-проводниковой продукции пользуются объективными критериями, выраженными через математические формулы ПУЭ. В их числе имеется и критерий экономической целесообразности. Здесь можно лишь говорить о преимуществах изделий из меди над аналогичными кабелями из алюминия. В их числе:

• повышенная надёжность и долговечность;
• стойкость к электрохимической коррозии;
• лучшая проводимость при одинаковом сечении жил.

Например, старение и склонность алюминиевого кабеля к электрохимической коррозии становится причиной сильного окисления контактов и хрупкости токопроводящих жил. В некоторых случаях контакты даже самопроизвольно отваливаются. Медные проводники подобных проблем не имеют. Потребитель должен сам решать, стоит ли платить намного больше за кабели с медными жилами, хотя бытовые пользователи чаще предпочитают именно этот вариант.

Кабель для двигателя – обзор марок, подбор сечения по мощности электродвигателя, пример расчета

При запуске оборудования в эксплуатацию важно правильно подобрать кабель для его электропитания. Заниженное сечение жил приводит к затруднённому запуску электродвигателя и перегреву кабеля, вплоть до его повреждения, избыточное сечение — к лишним затратам.

Какие марки кабеля лучше всего использовать для подключения двигателя?

Подбирая марки кабелей для питания асинхронных электрических двигателей, учитывают условия, в которых они будут работать. Для обеспечения питания передвижных электроустановок, которые часто перемещаются между объектами строительства или других работ, предпочтение следует отдавать гибким маркам кабельной продукции. Существует ряд механизмов, приводимых асинхронными электродвигателями, которые в процессе работы совершают постоянные перемещения. Например, кран-балки, электротали и другая грузоподъёмная техника. Электропривод таких механизмов подключается к электросети только гибкими медными кабелями с резиновой изоляцией. Токовые жилы гибких кабелей набраны пучками тонкой медной проволоки, поэтому выдерживают многократные изгибы.

Наиболее подходящие  и популярные марки для таких двигателей КГ, КПГС, КПГ1У 

Подробная информация и обзор по маркам, подходящим для подключения кран-балки, в нашей статье «Кабель для кран-балки»

Для прокладки в земле целесообразно выбрать бронированный кабель (например, ВБШв или АВБШв), чтобы исключить возможность его случайного повреждения в твёрдом грунте. Допускается прокладка в траншеях с подушкой из песка кабелей в ПВХ оболочке. Эти типы кабелей могут прокладываться и в лотках. 

Как рассчитать сечение кабеля для электродвигателя?

В общем случае выбор сечения и марки кабеля для подключения двигателя входит в задачи проектирования. Ввод нового объекта, ремонт или реконструкция уже эксплуатирующегося, выполняются в соответствии с проектом. Проектировщики в своей работе учитывают различные факторы, влияющие на результаты выбора:

• мощность подключаемого электродвигателя;
• материал токопроводящих жил кабеля;
• длину питающей кабельной линии;
• вид кабельной трассы и способ прокладки.

Кроме этого, проверяется термическая стойкость кабеля при протекании ударного тока короткого замыкания в течение времени срабатывания защит.

Упрощенные методы расчета сечения для двигателя

Для самостоятельного подбора кабеля для трёхфазного двигателя можно пользоваться приближёнными методами. Для оценки величины номинального тока трёхфазного электродвигателя напряжением 380 вольт нужно мощность двигателя, выраженную в киловаттах умножить на два. Полученное значение приблизительно соответствует рабочему току в амперах. Как правило, оно несколько больше фактического значения, что создаёт определённый запас. Если есть возможность, то значение тока стоит уточнить на шильдике двигателя.

Шильдик двигателя

По одной из таблиц, приведённых в ГОСТ или Правилах Устройства Электроустановок, подбирается требуемое сечение, соответствующее найденному значению тока. Нужная таблица выбирается с учётом материала жил и метода прокладки проводников. Полученное сечение соответствует условиям нагрева при длительном протекании заданной величины тока. Если кабель предполагается прокладывать во взрывоопасной зоне категории В – 1а, расчётное значение тока умножается на поправочный коэффициент 1,25.

При большой протяжённости питающего кабеля (более 70 – 100 метров) может происходить существенное падение напряжения.

Расчёт величины падения напряжения проводится для значения пускового тока.

Для очень грубой оценки при выборе кабеля по мощности двигателя в «полевых условиях» допустимо применять правило: одному киловатту мощности соответствует 1 мм² сечения кабельной жилы. Во всяком случае, при мощности электродвигателя до 50 кВт включительно, такой способ выбора допустим.

В случае необходимости этот принцип может быть использован при подборе моторного кабеля для питания асинхронного двигателя от частотного преобразователя.

Выбор сечения кабеля по мощности двигателя

В качестве примера выполним расчёт сечения кабеля для подключения асинхронного электродвигателя напряжением 380 вольт.

Пример

Исходные данные: мощность электродвигателя — 30 кВт, коэффициент мощности 0,86, кпд 0,9. Прокладка кабеля предполагается в траншее. Марка кабеля АВВГ.

Рассчитаем величину номинального тока двигателя, который будет принят в качестве длительно допустимого при выборе кабеля:

Отмечаем совпадение с результатами грубой оценки величины тока по методике, приведённой выше (30х2 = 60 А).

Теперь определим требуемое сечение алюминиевой жилы по ГОСТ 31996 – 2012. Интересующие нас данные находятся в таблице 21, в соответствии с которыми сечение многожильного кабеля, обеспечивающего длительное протекание переменного тока 59 ампер должно составлять 10 мм

2при подземной прокладке. Данные в этом столбце таблицы относятся к трёхжильным кабелям.

Таким образом, может быть выбран кабель АВВГ 3х10 мм². В сноске к таблице имеется уточнение, касающееся применения поправочного коэффициента 0,93 для кабелей с четырьмя жилами одинакового сечения с нагрузкой на каждой из них. В случае, когда нагрузкой служит трёхфазный асинхронный двигатель, поправку можно не применять, даже если кабель четырёхжильный, так как нулевой провод не несёт нагрузку. Четвёртая жила кабеля окажется загруженной только при подключении распределённой по трём фазам однофазной нагрузки.

Для дополнительной проверки выбора сечения можно воспользоваться таблицей 1. 3.7 из Правил Устройства Электроустановок. Нас интересует последний столбик, где приведены длительно допустимые значения токов для трёхжильных кабелей, проложенных в земле. Ближайшим значением, равным или большим величине тока нагрузки является 70 ампер. Данному значению соответствует сечение 10 мм². То есть, данные в основном совпадают, хотя таблица из ПУЭ допускает несколько большую загрузку кабеля.

При выборе медного кабеля (например, марки ВВГ) пользуемся данными таблицы 19 ГОСТ и 1.3.6 ПУЭ, из которых находим требуемое сечение 6 мм².

Таким образом, может быть применён алюминиевый кабель АВВГ 3Х10 мм², либо медный ВВГ 3х6 мм².

Нужен кабель для подключения электродвигателя?
Отправьте заявку и мы подберем марку и предложим лучшую цену!

Отправить заявку

Пять основных факторов правильного выбора силового кабеля и его применения

Электрические и сетевые силовые кабели присутствуют во всех устройствах, где требуется питание или освещение. При выборе кабельной системы для бесперебойной работы требуются дополнительные знания. Эти знания состоят из условий эксплуатации кабельной системы, конструкции, типа обслуживаемой нагрузки, режима работы, технического обслуживания и т.п.

В какой бы отрасли вы ни работали, вот ключевые факторы при выборе наиболее подходящей кабельной системы для вашего приложения.

Прокладка кабеля

Силовые кабели в Сингапуре могут использоваться для прокладки внутри или снаружи помещений, в зависимости от обслуживаемой нагрузки и системы распределения. Хорошее понимание местных условий, монтажного персонала и ремонтных бригад жизненно важно для обеспечения правильной работы кабельных систем. Часто изоляция кабеля ослабевает или повреждается во время монтажа из-за неправильного приложения натяжения. Если у вас есть компетентная команда по установке и обслуживанию, вы сокращаете время простоя сети и снижаете вероятность ошибок подключения.

Конструкция кабеля

Тип конструкции кабеля, необходимый для конкретной установки, зависит от выбора силового кабеля. Конструкция кабеля, тем временем, включает в себя проводники, размещение кабеля, изоляцию и финишное покрытие.

• Проводники — Проводящие материалы, такие как алюминий и медь, используются в зависимости от их качества изготовления, условий окружающей среды, которым они будут подвергаться, и технического обслуживания.
• Кабельная система — Проводники могут быть расположены так, чтобы образовывать одножильные или трехжильные кабели. Одиночные проводники относительно проще в установке и сращивании. Их также можно использовать для формирования нескольких кабельных цепей. С другой стороны, трехжильные кабели содержат заземляющие провода, обеспечивающие путь с самым низким импедансом.
• Изоляция и отделочное покрытие — Обычно зависит от типа установки, условий эксплуатации, рабочей температуры окружающей среды и типа обслуживаемой нагрузки. В некоторых установках могут присутствовать необычные условия, такие как коррозионная атмосфера, присутствие масла и растворителей, опасность насекомых и грызунов, экстремальные температуры и присутствие озона.

Эксплуатация кабеля

Изоляция кабеля должна выдерживать напряжения, возникающие в различных условиях эксплуатации. Выбор изоляции кабеля зависит от соответствующего межфазного напряжения, а общая категория системы классифицируется как уровни изоляции 100 %, 133 % или 173 %.

Сечение кабеля

Выбор сечения кабеля зависит от следующих факторов: пропускная способность по току, номинал короткого замыкания и регулирование напряжения.

• Допустимая нагрузка по току  — исходя из теплового нагрева кабеля
• Устойчивость к короткому замыканию  — размер кабеля проверяется на его способность выдерживать короткие замыкания и тепловые повреждения
• Стабилизация напряжения  – проверка падения напряжения для обеспечения правильного напряжения нагрузки

Экранирование

Экранированные силовые кабели обеспечивают большую защиту, чем стандартные неэкранированные. В энергосистемах, где нет металлического или экранирующего покрытия, электрическое поле находится частично в системе изоляции и частично в воздухе. Если электрическое поле сильное, как в случае среднего и высокого напряжения, будут возникать поверхностные разряды, вызывающие ионизацию частиц воздуха. Экранирование силовых кабелей снижает вероятность серьезных угроз безопасности и повышает надежность кабельных цепей.

Высококачественные морские силовые кабели от Cable Source

Cable Source является признанным поставщиком промышленных и морских кабелей в Сингапуре. Все наши продукты поставляются ведущими мировыми брендами, чтобы предоставить вам лучшие решения в отрасли.

Свяжитесь с нами, чтобы обсудить цены, предложения и поставки.

Как мы можем выбрать правильный размер силового кабеля (HT/LT)?

Вивек Дхолкия

Вивек Дхолкия

Младший старший инженер-электрик в Burns & McDonnell Engineering India Pvt Ltd.

Опубликовано 24 мая 2020 г.

+ Подписаться

Электрический кабель представляет собой сборку из одного или нескольких проводов, проложенных рядом или в пучках, которые используются для передачи электрического тока. Электрические кабели используются для соединения двух или более устройств, что позволяет передавать электрические сигналы или питание от одного устройства к другому. Как инженер-электрик, мы все знакомы с терминологией кабеля, параметрами его конструкции и т. д. Однако в этой статье обсуждается общая методология расчета размеров кабеля.

Почему требуется правильное сечение кабеля?

Правильное сечение силового кабеля (HT/LT) очень важно при проектировании, поскольку оно обеспечивает,

• Непрерывную работу при полной нагрузке без повреждений
• Выдерживает самые сильные токи короткого замыкания, протекающие через кабель нагрузку с подходящим напряжением (и избегать чрезмерных падений напряжения)
• Обеспечение срабатывания защитных устройств при замыкании на землю (опционально)

При выборе кабеля необходимо проверить и проверить следующие критерии.

1. Способность кабеля выдерживать ток нагрузки.
2. Падение напряжения
3. Требуемое поперечное сечение кабеля в зависимости от уровня короткого замыкания системы

A) Для проверки адекватности тока нагрузки необходимо учитывать различные факторы снижения номинальных характеристик.

Если кабели проложены на открытом воздухе в стойке (кабельном лотке), то,

1)  Коэффициент снижения номинальных характеристик при изменении температуры воздуха – F1

2)  Коэффициент снижения номинальных характеристик для количества кабелей на стойку и количества стоек – F2 (Этот коэффициент снижения также зависит от расстояния между кабелями)

Итак, общий коэффициент снижения F = F1 x F2

Если кабели проложены в земле, то

1) Коэффициент снижения номинальных характеристик при изменении температуры грунта – F1

2) Коэффициент снижения номинальных характеристик Для глубины прокладки (кабель проложен непосредственно в земле) – F2

3)  Коэффициент снижения номинальных характеристик с учетом удельного теплового сопротивления грунта в град C см/Вт – F3

4)  Кабель, проложенный непосредственно в земле в горизонтальном пласте, коэффициент снижения номинальных характеристик при касании – F4

Итак, общий коэффициент снижения F = F1 x F2 x F3 x F4

ПРИМЕЧАНИЕ: Факторы снижения номинальных характеристик должны учитываться в соответствии с каталогом OEM.

• Если кабель предназначен для проекта с нуля, то ,

Из каталога кабелей размер кабеля следует выбирать так, чтобы его допустимая токовая нагрузка превышала значение пиковой нагрузки .

• Если кабель проверен для проекта заземления, то

Пиковая нагрузка по току (Ампер) = Сила тока кабеля (зависит от размера и взята из каталога кабелей) x Общий коэффициент ухудшения характеристик F

Размер проложенного кабеля является правильным, если приведенная выше допустимая нагрузка по току выше, чем пиковая рабочая нагрузка фидера.

B) Расчет падения напряжения

Падение напряжения зависит от двух факторов:

• Протекание тока по кабелю – Чем выше протекание тока, тем выше падение напряжения
• Полное сопротивление проводника – Чем выше импеданс, тем выше падение напряжения

C ) Требуемое поперечное сечение кабеля на основе уровня короткого замыкания системы

Его можно рассчитать по следующему уравнению.