Определение площади поперечного сечения жил проводов
Провода электрической проводки при протекании по ним тока всегда имеют температуру большую, чем температура окружающей среды.
Высокая температура не оказывает отрицательного воздействия на металл жил проводов, но разрушительно действует на их изоляцию, которая при нагреве постепенно утрачивает свои первоначальные качества, то есть стареет. Ухудшаются ее электроизоляционные свойства, она становится хрупкой, трескается и осыпается, оголяя жилы.
Факторы, влияющие на процесс нагрева и требующие учета при выборе сечения жил проводов:
Электрический ток вызывает нагрев проводов в соответствии с физическим законом Ленца—Джоуля: количество теплоты Q, выделяющейся в проводнике при протекании по нему электрического тока, прямо пропорционально квадрату величины тока I, сопротивлению R проводника и времени I, в течение которого протекает ток в проводнике: Q = I2Rt.
Ток I определяется мощностью потребителя, получающего электроэнергию по проводнику. Увеличение мощности потребителя, например, вдвое вызывает такое же увеличение тока и четырехкратное возрастание теплоты, выделяющейся в жиле проводника.
Сопротивление R зависит от удельного электрического сопротивления р материала, из которого выполнена жила, от ее длины L и площади S поперечного сечения: R = рL/S.
Удельное сопротивление меди примерно в полтора раза меньше, чем алюминия, поэтому ток меньше нагреет провод с медной жилой, чем такой же провод с жилой из алюминия. Медь, кроме того, более механически прочна и технологична при выполнении проводок в индивидуальном строительстве.
Чем меньше сечение жилы, тем выше ее сопротивление и тем большее количество теплоты выделится при протекании по ней тока.
Из этого следует, что количество теплоты, выделяющееся, на каждом метре провода зависит и от материала жилы, и от ее сечения, и особенно от протекающего тока. Естественно, чем длинней проводка, тем большая энергия расходуется на ее нагрев.
Чем дольше по проводнику протекает ток, тем большее количество теплоты выделяется, и температура провода, казалось бы, должна становиться все выше и выше. Но одновременно с процессом нагрева протекает и процесс охлаждения провода окружающей средой. При некоторой температуре провода по мере его разогрева наступает момент равновесия: сколько теплоты выделяется в жиле провода, столько же и отдается окружающей среде. Увеличение температуры провода прекращается. Важно, чтобы установившаяся температура не превысила допустимую для материала изоляции провода.
Интенсивность процесса охлаждения зависит от разницы температур провода и окружающей среды, теплопроводных свойств изоляции, площади поверхности провода, с которой теплота отдается в окружающую среду.
Способ прокладки проводов, количество проводов, размещенных рядом и подогревающих друг друга, материал изоляции провода—все эти факторы должны учитываться при решении вопроса о выборе такого сечения жил проводов, которое бы позволило обеспечить питание потребителя электроэнергией и провода при этом не перегревались бы.
Для определения сечения жил проводов, выбора выключателей, розеток, аппаратов защиты и учета электрической энергии необходимо знать протекающие по ним току. Величины токов зависят от схемы и мощности потребителей.
Токи отдельных потребителей можно узнать из паспортных данных или разделив активную мощность на напряжение 220В. При определении тока однофазного электродвигателя, необходимо полученную величину умножить на 2, чтобы учесть кпд и величину реактивных токов потребляемых электродвигателем.
Расчет токов следует вести против потока энергии – от дальнего потребителя к щитку.
Электрические нагрузки значительной мощности следует размещать неподалеку от вводного щитка, чтобы провода к их розеткам не имели соединений и были как можно короче.
Корпуса большинства электроприборов (плиты, стиральные машины) должны быть заземлены. Для их подключения требуется специальная розетка с заземляющим контактом.
Провод, который я использую для дома называется ВВГнг с тремя медными жилами . Сечение жил проводов ввода от изоляторов до счетчика составляет 1,5 мм2, допустимый длительный ток равен 25А, а расчетный составляет 23,9А. Сечение жил проводов от щитка до линий освещения и розеток так же составляет 1,5 мм2. Максимальный ток в одной из линий 12,56А, длительно допустимый 25А, что так же позволяет использовать данный провод.
Сечение жил проводов ввода в здание выбираю по условию механической прочности равным 16 мм2, а для выполнения остальных участков проводки использую провод с сечением 1,5мм2 (провод медный трехжильный допускает протекание тока, равного 25А, рассчитанный же ток равен 23,9А);
по допустимой потере напряжения:
∆U=I*R,где R=L* p/S
L– длина провода, м.
p – удельное сопротивление (p=0,0175*10-6,Ом*м)
S – сечение провода(2,5*10-6, м2)
I- сила тока,А.
По данным ПУЭ допустимая потеря напряжения не должна превышать 5%!!!