Подбор сечения кабеля для электропроводки — примеры в имперской и метрической системах

Как определить правильное сечение провода и кабеля для электромонтажа?

Пошаговое руководство с решенными примерами в британской (имперской) и SI (метрической) системах. Правильный выбор сечения критически важен: недопустимо малый сечение при больших токах ведет к отказу оборудованию, пожару, травмам.

Падение напряжения в кабелях

Все проводники (кроме сверхпроводников) имеют сопротивление, пропорциональное длине и обратно пропорциональное площади сечения: R ∝ L/a (R = ρL/a).

При прохождении тока возникает падение напряжения. Для коротких линий его пренебрегают, для длинных и тонких — учитывают.

По правилу IEEE B-23 падение напряжения в любой точке от источника до установки не должно превышать 2,5% от номинального напряжения питания.

Пример допуска:

220В → макс. падение = 220 × 2,5% = 5,5 В
120В → макс. падение = 120 × 2,5% = 3 В

В групповых и конечных цепях допуск в 2 раза меньше (например, 2,75 В от 5,5 В).

В таблицах падение напряжения дано в мВ/А·м (SI) или на 100 футов (FPS).

Таблицы для подбора сечения

Приведены ключевые таблицы (токовые нагрузки, поправки на температуру, падение напряжения в мВ/А·м и на 100 футов) — см. изображения в статье.

Алгоритм расчета падения напряжения

Найти макс. допустимое падение (2,5% от U_ном).
Рассчитать нагрузточный ток.
По току выбрать кабель из таблицы 1 (ток ближе к расчетному).
Из таблицы взять удельное падение напряжения (мВ/А·м или на 100 фут).
Рассчитать реальное падение: (Длина × удельное падение / 100) × коэффициент нагрузки.
Коэффициент нагрузки = Расчетный ток / Номинальный ток кабеля из таблицы.
Если реальное падение < допуска — кабель подходит. Иначе — брать следующий сечение и повторять.

Правила подбора кабеля под нагрузку

Запас 20% тока на будущие/аварийные нужды.
От счетчика до щита падение ≤ 1,25% U_ном; на конечных цепях ≤ 2,5%.
Учитывать температуру (поправочный коэффициент из таблицы 3).
Учитывать коэффициент нагрузки.
Учитывать систему прокладки: открытая — ниже температура, в трубах — выше.
Учитывать коэффициент несовпадения (диверсити)!

Решенные примеры

Пример 1 (Имперская система)

Нагрузка 4,5 кВт, длина 35 фут, 220В, 40°C, прокладка в трубах.

P = 4500 Вт + 20% = 5400 Вт. I = 5400/220 = 24,5 А.

По таблице: кабель 7/0.036 (28 А). Поправка на 40°C: 0,94 → 28×0,94 = 26,32 А > 24,5 А — ок.

Падение на 100 фут = 7 В (табл. 4). На 35 фут: (7 × 35/100) × (24,5/28) = 2,1 В < 5,5 В — подходит 7/0.036.

Пример 2 (Метрическая система)

Нагрузка 5,8 кВт, 230В, 35 м, 35°C.

I = 5800/230 = 25,2 А + 20% (5 А) = 30,2 А.

Кабель 7/1.04 (31 А). Поправка 35°C: 0,97 → 31×0,97 = 30 А ≥ 30,2 А — ок.

Удельное падение 7 мВ/А·м (табл. 5). Реальное: (7/1000) × 30 × 35 = 7,35 В. Допуск: 2,5% от 230В = 5,75 В. 7,35 > 5,75 — не подходит.

Берем следующий: 7/1.35 (40 А, 4,1 мВ/А·м). Падение: (4,1/1000) × 40 × 35 = 5,74 В < 5,75 В — подходит 7/1.35.

Пример 3: Групповые цепи

Цепь 1: 2×1000Вт + 4×80Вт + 2×120Вт = 2560 Вт → I = 11,1 А. Кабель: 3/0.029" (13 А) или 1/1.38 мм (13 А).

Цепь 2: 6×80 + 5×100 + 4×800 = 4180 Вт → I = 18,1 А. Кабель: 7/0.029" (21 А) или 7/0.85 мм (24 А).

Суммарный ток = 29,27 А. Главный кабель: 7/0.044" (34 А) или 7/1.04 мм (31 А).

Пример 4: 3-фазный двигатель 10 л.с. (7,46 кВт), 400В, 250 фут (76,2 м), 35°C, пуск звезда-треугольник, I_ном = 19 А.

Кабель 7/0.036" (23 А, 3-жильный). Поправка 35°C: 0,97 → 22,31 А > 19 А — ок.

Коэф. нагрузки = 19/23 = 0,826. Падение на 100 фут = 5,3 В. На 250 фут: (5,3 × 250/100) × 0,826 = 10,94 В. Допуск: 2,5% от 400В = 10 В. 10,94 > 10 — не подходит.

Следующий: 7/0.044" (28 А, 4,1 В/100фут). Падение: (4,1/100) × 250 × 0,826 = 8,46 В < 10 В — подходит 7/0.044.

Таблица NEC 310.15(B)(16) — допустимые токи (AWG)

Полная таблица для меди и алюминия при 60°C/75°C/90°C до 2000 В, до 3 токоведущих жил в трубе/земле, при 30°C окружающей. Приведена в HTML и как изображение для скачивания.