Из чего состоит кабель и по каким параметрам выполняется его подбор?

Электрический силовой провод – это одинарная токопроводящая жила, которая может состоять из одного или нескольких проводников. В основном он изготавливается из меди. Такой материал обладает меньшим сопротивлением и, соответственно, нагревом, а также стойкостью к многократным изгибам по сравнению с алюминием. Провод имеет изоляционный материал для защиты пользователей от поражения током и само изделие от повреждений.

В одном кабеле может быть несколько проводов. Для любой электропроводки требуется качественный кабель с определенной длиной, сечением жил и количеством проводов. Разберем подробнее эти параметры.

Понятие потери напряжения в проводниках

Потеря напряжения представляет собой разность значения вольтажа в начальной (источник питания) и конечной (потребители) точках электрической линии. Ток, проходящий по проводу, увеличивает сопротивление проводника, из-за чего вольтаж постепенно падает. Чем выше ток и длиннее проводник, тем значительнее будет такое падение.

Данная ситуация неизбежно возникает при транспортировке электроэнергии по проводам и на высоковольтных линиях электропередач и в домашних электросетях.

Это происходит следующим образом. При значительной длине провода сила тока сталкивается с большим сопротивлением. Из-за этого напряжение будет постепенно снижаться, а проводник перегреваться, особенно, если на другом его конце установлены мощные потребители. Такая ситуация не только скажется на работе оборудования, но и может вызвать оплавление изоляции кабеля, спровоцировав КЗ.

Проблему больших потерь электроэнергии можно часто встретить в СНТ. Когда в домах, расположенных рядом с трансформаторной подстанцией в сети всегда 250 В, а на дальних участках при больших нагрузках в розетках часто появляется не более 200 В. В этом случае наблюдается прямая зависимость напряжения от длины проводников. Линии большой протяженности обладают высокими потерями по сравнению с короткими отрезками с одинаковым сечением проводов.

При прокладке кабеля на объекте с большим пространством (частный дом, предприятие или офис) всегда важно учитывать возможные потери вольтажа, исходя от длины проводника. Хоть они могут быть и не значительными, для работы некоторых электроприборов это будет неприемлемо. Особенно, если к сети подключена электрочувствительная нагрузка (энергозависимый газовый котел, циркуляционные насосы и др.). Наиболее приемлемым показателем потерь в проводах считается не более 5%.

Влияние потерь напряжения на эффективность работы электрооборудования

Снижение напряжения в электросети может негативно отразиться на работе электротехники:

  • ухудшение запуска приборов, в составе которых присутствуют электромоторы (стиральных машин, электроинструментов, холодильников и насосов) и увеличение их пускового тока;
  • перегрев изоляции кабелей;
  • уменьшение яркости свечения ламп и их мерцание;
  • сокращение срока службы приборов, которым требуется вольтаж не менее 220 В;
  • сбои в работе электрочувствительной аппаратуры (электроники газового котла);
  • длительный нагрев бойлера и другой нагревательной техники.

Расчет потерь напряжения в зависимости от длины и сечения кабеля

Важно отметить, что расчёт потерь с учетом сечения и длины кабеля имеет серьезное значение только при его прокладке на большие расстояния (примерно от 45 м) и наличии в конечной точке электрочувствительных приборов, для которых критичен даже небольшой провал вольтажа.

Если потребуется длинный кабель, то расчет характеристик можно выполнить с помощью онлайн-калькуляторов в сети интернет или по нескольким формулам. Рассмотрим их подробнее.

1) Сначала нужно определить сопротивление проводника, исходя из общей длины кабеля:

2) Затем посчитать максимальную нагрузку по току, которая будет проходить по проводу:

3) После этого рассчитать потери напряжения, которые будут на конечной точке проводника:

4) Также можно вычислить потери в процентах:

Примеры расчета потерь напряжения

Таким образом потери напряжения на другом конце цепи будут минимальными. Однако при выборе меньшего сечения, большей длины проводника или более мощной нагрузки процент потерь может существенно возрасти и потребовать внесение изменений в систему электропитания.

Меры по снижению потерь напряжения

Если расчет показал значительные потери, то можно предпринять следующие варианты действия:

  • Подобрать кабельную продукцию с большим сечением проводов. Для бытовых электроприборов в основном потребуется не более 10 мм2.
  • Рассмотреть более оптимальный маршрут прокладки, чтобы уменьшить его длину.
  • Снизить мощность потребления на конечной точке проводника. Например, можно часть электроприборов перенести в другое место, поближе к источнику питания.
  • Поставить перед кабелем большой длины стабилизатор напряжения с возможностью выставления повышенного значения вольтажа на выходе. Это позволит на дальнем конце кабеля получить необходимые 220 или 230 В. Например, у производителя «Штиль» в модельному ряду есть инверторные стабилизаторы напряжения с возможностью выставления выходного сигнала до 240 В.

Безусловно лучше заранее выполнить все необходимые расчеты выбора проводов для определения оптимального сечения токоведущих жил. Это позволит значительно снизить затраты на монтаж электропроводки и избежать ошибок.