Расчёт сечения кабеля по нагрузке
Расчёт сечения кабеля по нагрузке
Передающий электрический ток кабель является одной из наиболее важных составляющих любой электросети. При выходе кабеля из строя становится невозможной работа всей электрической сети, поэтому во избежание неисправностей и возгораний из-за перегрева необходимо рассчитать сечение кабеля по нагрузке. Чтобы провести такой расчет есть множество причин. Неправильный выбор сечения кабеля может привести к перегреву и оплавлению изоляции, что чревато коротким замыканием и может привести к возгоранию. Проведенный с большой точностью расчет сечения кабеля по нагрузке позволяет быть уверенным не только в безотказной и надежной работе всех электроприборов, но и в полной безопасности людей.
Как рассчитать сечение кабеля по нагрузке
Главным показателем, на который следует опираться при расчете сечения кабеля и выборе его марки, является предельно допустимая нагрузка. Проще говоря, это та величина тока, которую кабель может пропускать в течение длительного времени без перегрева. Предельно допустимую нагрузку можно рассчитать путем простого арифметического сложения мощностей всех включаемых в сеть электроприборов. Для примера рассмотрим некоторые, встречающиеся наиболее часто, бытовые электроприборы, их перечень представлен в таблице:
После того, как мы рассчитали предельно допустимую нагрузку, переходим к следующему этапу, который позволяет достичь безопасности: это расчет сечения кабеля по нагрузке.
1. В случае эксплуатации однофазной сети напряжением 220В используем формулу:
,где:
– Р – сумма мощностей всех электроприборов, включаемых в сеть, Вт;
– U – напряжение сети, В;
– КИ = 0.75 – коэффициент одновременности;
– для бытовых электроприборов.
2. При расчете сечения кабеля для трехфазной сети напряжением 380 В используем формулу:
Итак, мы рассчитали точное значение величины тока, теперь нужно воспользоваться таблицами, в которых можно найти величину сечения кабеля или провода, а также материал, из которого они могут быть изготовлены. В случае, если в результате расчета мы получим значение, которое не совпадает с табличным, стоит выбрать ближайшее к нему, но большее, сечение кабеля. Например, для сети напряжением 220 В мы получили значение величины тока 22 ампера. Такого значения нет в таблице, но ближайшими к нему являются значения 19 А и 27 А. Выбираем значение, которое больше рассчитанного по формуле, в нашем случае это 27 А. Значит, оптимальным выбором будет провод из меди, имеющий сечение 2,5 мм.кв., а не сечением 1,5 мм.кв., который имеет значение предельно допустимой нагрузки 19 А. Если нам нужен кабель не с медными а с алюминиевыми жилами, лучше взять еще большее сечение – 4 мм.кв.
Альтернативным вариантом, как по техническим параметрам, так и по цене, можно назвать алюмомедный кабель.
Существует и ряд других факторов, которые помогаю более точно вычислить оптимальное сечение кабеля. Дело в том, что проводя расчеты необходимо учитывать большое количество факторов, каждый из которых должен рассматриваться отдельно. Одним из наиболее распространенных вопросов относительно выбора кабеля является вопрос о том, какой кабель лучше: медный или алюминиевый. Приведем основные достоинства и недостатки этих материалов, влияющие на выбор:
– медь является более гибким и прочным, но менее ломким, материалом по сравнению с алюминием;
– медь меньше подвергается окислению и в течение длительного времени способна сохранять качество контактов при соединении в распределительных коробках;
– медь имеет проводимость, превышающую этот показатель у алюминия в 1,7 раза, а это означает, что при меньшем сечении возможна большая предельно допустимая нагрузка.
При всех этих достоинствах медь имеет один существенный недостаток: медный кабель дороже алюминиевого в 3-4 раза. Нужно учитывать и то, что для объектов бытового назначения в большинстве случаев Правилами запрещается использование алюминия в качестве проводника, а предписывается использование меди. Эти правила следует соблюдать неукоснительно, поэтому для внутренней электрической сети лучше выбирать медные кабели и провода. Алюминиевый кабель можно беспрепятственно использовать для обустройства ввода электросети в здание, для этой цели подойдут, например, провода СИП.
Расчёт сечения кабеля по нагрузке для помещений
Две предыдущие формулы помогли нам точно рассчитать сечение вводного кабеля, который будет нести максимальную нагрузку, и материал, из которого этот кабель должен быть изготовлен. Теперь аналогичным методом произведем расчеты отдельно по каждому помещению и группам в них. Необходимость таких расчетов объясняется тем, что зачастую нагрузка на разные розеточные группы отличается, порой значительно. Например
Напомним, что суммарная нагрузка в любом помещении состоит из двух частей: силовой и осветительной. С осветительной нагрузкой обычно не возникает сложностей, она выполняется с помощью медного провода сечением 1,5 кв.мм. А вот с розетками не все так просто. Обычно наиболее нагруженными линиями считаются кухня и ванная комната, именно здесь располагаются холодильник, электрический чайник, микроволновка, стиральная машина. Для подключения всех этих электроприборов лучше не использовать блоки из 4-6 розеток, а разделить всю эту нагрузку по нескольким розеточным группам. Если такая возможность исключена, то остается один выход – для питания помещения и подвода к розеточным группам использовать кабель сечением не менее 4 кв.мм. Для монтажа электропроводки обычно используют кабели и проводы АППВ, ШВВП или ПВС.
Иногда так называемые «специалисты» советуют использовать для розеток в помещениях кроме кухни и ванной кабель сечением 1,5 кв.мм. Но это чревато не только возникновением черных полос, которые видны под обоями после включения в розетку тепловентилятора или масляного кабеля, но и пожаром. Электросеть – не место для опытов, опасных для жизни Ваших родных и близких, да и вашей собственной!
Итоги
Подводя итоги, можно сделать вывод, что расчёт сечения кабеля по нагрузке – это важная и ответственная работа, которая не терпит халатности и невнимательности, ошибки в которой приводят к самым плачевным последствиям.
Расчет сечения кабеля
Сечение кабеля – это площадь среза токоведущей жилы. Если срез жилы круглый (как в большинстве случаев) и состоит из одной проволочки – то площадь/сечение определяется по формуле площади круга. Если в жиле много проволочек, то сечением будет сумма сечений всех проволочек в данной жиле.
Величины сечения во всех странах стандартизированы, причем стандарты бывшего СНГ и Европы в этой части полностью совпадают. В нашей стране документом, которым регулируется этот вопрос, являются “Правила устройства электроустановок” или кратко – ПУЭ.
Сечение кабеля выбирается исходя из нагрузок с помощью специальных таблиц, называемых “Допустимые токовые нагрузки на кабель.” Если нет никакого желания разбираться в этих таблицах – то Вам вполне достаточно знать, что на розетки желательно брать медный кабель сечением 1,5-2,5мм², а на освещение – 1,0-1,5мм². Для ввода одной фазы в рядовую 2-3 комнатную квартиру вполне хватит 6,0мм². Все равно на Ваших 40-80 м² большего оборудования не поместиться, даже с учетом электроплиты.
Многие электрики для “прикидки” нужного сечения считают, что 1мм² медного провода может пропустить через себя 10А электрического тока: соответственно 2,5 мм² меди способны пропустить 25А, а 4,0 мм² – 40А и т.д. Если Вы немного проанализируете таблицу выбора сечения кабеля, то увидите, что такой метод годится только для прикидки и только для кабелей сечением не выше 6,0мм².
Ниже дана сокращенная таблица выбора сечения кабеля до 35 мм² в зависимости от токовых нагрузок. Там же для Вашего удобства приведена суммарная мощность электрооборудования при 1-фазном (220В) и 3-фазном (380В) потреблении. Обратите внимание, что при прокладке кабеля в трубе (т.е. в любых закрытых пространствах, как например, в стене) возможные токовые нагрузки на кабель должны быть меньше, чем при прокладке открыто. Это связано с тем, что кабель в процессе эксплуатации нагревается, а теплоотдача в стене или в земле значительно ниже, чем на открытом пространстве.
Важно Когда нагрузка называется в кВт – то речь идет о совокупной нагрузке. Т.е. для однофазного потребителя нагрузка будет указана по одной фазе, а для трехфазного – совокупно по всем трем. Когда величина нагрузки названа в амперах (А) – речь всегда идет о нагрузке на одну жилу (или фазу).
| Сечение кабеля, мм² | Проложенные открыто | Проложенные в трубе | ||||||||||
| медь | алюминий | медь | алюминий | |||||||||
| ток, А | кВт | ток, А | кВт | ток, А | кВт | ток, А | кВт | |||||
| 220В | 380В | 220В | 380В | 220В | 380В | 220В | 380В | |||||
| 0,5 | 11 | 2,4 | ||||||||||
| 0,75 | 15 | 3,3 | ||||||||||
| 1,0 | 17 | 3,7 | 6,4 | 14 | 3,0 | 5,3 | ||||||
| 1,5 | 23 | 5,0 | 8,7 | 15 | 3,3 | 5,7 | ||||||
| 2,5 | 30 | 6,6 | 11,0 | 24 | 5,2 | 9,1 | 21 | 4,6 | 7,9 | 16,0 | 3,5 | 6,0 |
| 4,0 | 41 | 9,0 | 15,0 | 32 | 7,0 | 12,0 | 27 | 5,9 | 10,0 | 21,0 | 4,6 | 7,9 |
| 6,0 | 50 | 11,0 | 19,0 | 39 | 8,5 | 14,0 | 34 | 7,4 | 12,0 | 26,0 | 5,7 | 9,8 |
| 10,0 | 80 | 17,0 | 30,0 | 60 | 13,0 | 22,0 | 50 | 11,0 | 19,0 | 38,0 | 8,3 | 14,0 |
| 16,0 | 100 | 22,0 | 38,0 | 75 | 16,0 | 28,0 | 80 | 17,0 | 30,0 | 55,0 | 12,0 | 20,0 |
| 25,0 | 140 | 30,0 | 53,0 | 105 | 23,0 | 39,0 | 100 | 22,0 | 38,0 | 65,0 | 14,0 | 24,0 |
| 35,0 | 170 | 37,0 | 64,0 | 130 | 28,0 | 49,0 | 135 | 29,0 | 51,0 | 75,0 | 16,0 | 28,0 |
Если Вы внимательно изучили приведенную таблицу и таки желаете самостоятельно определить необходимое Вам сечение кабеля, например, для ввода в дом, то Вам также необходимо знать следующее. Настоящая таблица касается кабелей и проводов в резиновой и пластмассовой изоляции. Это такие широко распространенные марки как: ПВС, ВВП, ВПП, ППВ, АППВ, ВВГ. АВВГ и ряд других. На кабеля в бумажной изоляции есть своя таблица, на не изолированные провода и шины – своя. При расчетах сечения кабеля специалист должен также учитывать методы прокладки кабеля: в лотках, пучками и т.п. Кроме того, величины из таблиц о допустимых токовых нагрузках должны быть откорректированы следующими снижающими коэффициентами:
поправочный коэффициент, соответствующий сечению кабеля и расположению его в блоке;
поправочный коэффициент на температуру окружающей среды;
поправочный коэффициент для кабелей, прокладываемых в земле;
поправочный коэффициент на различное число работающих кабелей, проложенных рядом.
Если и это Вас не останавливает – то открывайте справочник под ред.Белоруссова на стр.503, а мы снимаем шляпу.
Если деньги для Вас не проблема, тогда смело увеличивайте справочное сечение жилы на 50%, и спите спокойно: так как даже все поправочные коэффициенты в сумме не дадут больше.
При расчете необходимого сечения кабеля основной критерий – это количество тепла, выделяемого кабелем при прохождении через него электрического тока и температура окружающей среды. Вообще-то, любой электропроводник может пропустить через себя очень много тока, вплоть до температуры своего плавления, а это в десятки раз больше, чем указано в справочниках. Обратите внимание, что в справочниках приведены величины для длительных токовых нагрузок на кабель. А кратковременные нагрузки могут быть гораздо выше. Т.е. запас всегда есть. Но при условии, что Вы приобрели кабель, произведенный по ГОСТу. Если же Вам вместо медного кабеля продали нечто, сделанное из какого-то сплава и покрытое пластиком из вторичного полиэтилена (из использованных кульков и ПЭТ-бутылок), то зачем Вам все эти таблицы: см. статью “Как выбрать кабель”
Токовые нагрузки в сетях с постоянным током
В сетях с постоянным током расчет сечения идет несколько по другому. Сопротивление проводника постоянному
напряжению гораздо выше, чем переменному (при переменном токе сопротивлением на длинах до 100 м вообще пренебрегают).
Кроме этого, для потребителей постоянного тока как правило очень важно, чтобы напряжение на концах было не ниже 0,5В (для потребителей
переменного тока, как известно колебания напряжения в пределах 10% в любую строону допустимы). Есть формула, определяющая
насколько упадет напряжение на концах по сравнению с базовым напряжением, в зависимости от длины проводника, его удельного сопротивления
и силы тока в цепи:
U = ((p l) / S) I, где
U – напряжение постоянного тока, В
p – удельное сопротивление провода, Ом*мм2/м
l – длина провода, м
S – площадь поперечного сечения, мм2
I – сила тока, А
Зная величины указанных показателей достаточно легко рассчитать нужное Вам сечение: методом подставновки, или с помощью простйеших арифметических
действий над данным уравнением.
Если же падение постоянного напряжения на концах не имеет значения, то для для выбора сечения можно пользоваться таблицей для переменного тока, но при этом корректировать величины тока на 15% в сторону уменьшения, т.е. при постоянном токе справочные сечения кабеля могут пропускать тока на 15 % меньше, чем указано в таблице. Подобное правило также работает для выбора автоматических выключателей для сетей с постоянным током, например: для цепей с нагрузкой в 25А, нужно брать автомат на 15% меньшего номинала, в нашем случае подходит предыдущий типоразмер автомата – 20А.
Удельное электрическое сопротивление некоторых металлов, применяемых в электротехнике
| Металл | Сопротивление, Ом·мм2/м |
| Серебро | 0,015…0,0162 |
| Медь | 0,01724…0,018 |
| Золото | 0,023 |
| Алюминий | 0,0262…0,0295 |
| Вольфрам | 0,053…0,055 |
| Цинк | 0,059 |
| Никель | 0,087 |
| Железо | 0,098 |
| Платина | 0,107 |
| Олово | 0,12 |
| Свинец | 0,217…0,227 |
Внимание: это авторская статья, поэтому при использовании материала просьба делать ссылку на первоисточник.
author: Оleg Stolyarov
Расчёт сечения провода, кабеля – Ремонт220
Автор Светозар Тюменский На чтение 4 мин. Просмотров 96.5k. Опубликовано Обновлено
Материал изготовления и сечение проводов (правильнее будет площади сечения проводов) является, пожалуй, главными критериями, которыми следует руководствоваться при выборе проводов и силовых кабелей.
Напомним, что площадь поперечного сечения (S) кабеля вычисляется по формуле S = (Pi * D2)/4, где Pi – число пи, равное 3,14, а D – диаметр.
Почему так важен правильный выбор сечения проводов? Прежде всего, потому, что используемые провода и кабели – основные элементы электропроводки вашего дома или квартиры. А она должна отвечать всем нормам и требованиям надёжности и электробезопасности.
Главным нормативным документом, регламентирующим площадь сечения электрических проводов и кабелей являются Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ). Основные показатели, определяющие сечение провода:
- Металл, из которого изготовлены токопроводящие жилы
- Рабочее напряжение, В
- Потребляемая мощность, кВт и токовая нагрузка, А
Так, неправильно подобранные по сечению провода, не соответствующие нагрузке потребления могут нагреваться или даже сгореть, просто не выдержав нагрузки по току, что не может не сказаться на электро- и пожаробезопасности вашего жилья. Случай очень частый, когда в целях экономии или по каким-либо другим причинам используется провод меньшего, чем это необходимо сечения.
Руководствоваться при выборе сечения провода поговоркой «кашу маслом не испортишь» тоже не стоит. Применение проводов большего, чем это действительно нужно сечения приведёт лишь к большим материальным затратам (ведь по понятным причинам их стоимость будет больше) и создаст дополнительные сложности при монтаже.
Расчет площади сечения медных жил проводов и кабелей
Так, говоря об электропроводке дома или квартиры, будет оптимальным применение: для «розеточных» – силовых групп медного кабеля или провода с сечением жил 2,5 мм2 и для осветительных групп – с сечением жил 1,5 мм2. Если в доме имеются приборы большой мощности, напр. эл. плиты, духовки, электрические варочные панели, то для их питания следует использовать кабели и провода сечением 4-6 мм2.
Предложенный вариант выбора сечений для проводов и кабелей является, наверное, наиболее распространенным и популярным при монтаже электропроводки квартир и домов. Что, в общем-то, объяснимо: медные провода сечением 1,5 мм2 способны «держать» нагрузку 4,1 кВт (по току – 19 А), 2,5 мм2 – 5,9 кВт (27 А), 4 и 6 мм2 – свыше 8 и 10 кВт. Этого вполне хватит для питания розеток, приборов освещения или электроплит. Более того, такой выбор сечений для проводов даст некоторый «резерв» в случае увеличения мощности нагрузки, например, при добавлении новых «электроточек».
Расчет площади сечения алюминиевых жил проводов и кабелей
При использовании алюминиевых проводов следует иметь в виду, что значения длительно допустимых токовых нагрузок на них гораздо меньше, чем при использовании медных проводов и кабелей аналогичного сечения. Так, для жил алюминиевых проводов сечением 2, мм2 максимальная нагрузка составляет чуть больше 4 кВт (по току это – 22 А), для жил сечением 4 мм2 – не более 6 кВт.
Не последний фактор в расчете сечения жил проводов и кабелей – рабочее напряжение. Так, при одинаковой мощности потребления электроприборов, токовая нагрузка на жилы питающих кабелей или проводов электроприборов, рассчитанных на однофазное напряжение 220 В будет выше, чем для приборов, работающих от напряжения 380 В.
Вообще, для более точного расчета нужных сечений жил кабелей и проводов необходимо руководствоваться не только мощностью нагрузки и материалом изготовления жил; следует учитывать также способ их прокладки, длину, вид изоляции, количество жил в кабеле и т. д. Все эти факторы в полной мере определены основным регламентирующим документом – Правилами Устройства Электроустановок.
Таблицы выбора сечения проводов
| Медные провода | ||||
Сечение токопроводящей жилы, кв.мм | Напряжение, 220 В | Напряжение, 380 В | ||
| ток, А | мощность, кВт | ток, А | мощность, кВт | |
| 1,5 | 19 | 4,1 | 16 | 10,5 |
| 2,5 | 27 | 5,9 | 25 | 16,5 |
| 4 | 38 | 8,3 | 30 | 19,8 |
| 6 | 46 | 10,1 | 40 | 26,4 |
| 10 | 70 | 15,4 | 50 | 33 |
| 16 | 85 | 18,7 | 75 | 49,5 |
| 25 | 115 | 25,3 | 90 | 59,4 |
| 35 | 135 | 29,7 | 115 | 75,9 |
| 50 | 175 | 38,5 | 145 | 95,7 |
| 70 | 215 | 47,3 | 180 | 118,8 |
| 95 | 260 | 57,2 | 220 | 145,2 |
| 120 | 300 | 66 | 260 | 171,6 |
| Алюминиевые провода | ||||
Сечение токопроводящей жилы, кв.мм | Напряжение, 220 В | Напряжение, 380 В | ||
| ток, А | мощность, кВт | ток, А | мощность, кВт | |
| 2,5 | 20 | 4,4 | 19 | 12,5 |
| 4 | 28 | 6,1 | 23 | 15,1 |
| 6 | 36 | 7,9 | 30 | 19,8 |
| 10 | 50 | 11 | 39 | 25,7 |
| 16 | 60 | 13,2 | 55 | 36,3 |
| 25 | 85 | 18,7 | 70 | 46,2 |
| 35 | 100 | 22 | 85 | 56,1 |
| 50 | 135 | 29,7 | 110 | 72,6 |
| 70 | 165 | 36,3 | 140 | 92,4 |
| 95 | 200 | 44 | 170 | 112,2 |
| 120 | 230 | 50,6 | 200 | 132 |
В расчете использовались данные из таблиц ПУЭ
Выбор сечения кабеля или провода. Ошибки
Как определить сечение провода? Несколько способов, пример расчета
Подбор автоматов и сечения кабеля по мощности
Главная Услуги Загрузить | В таблице сведены данные мощности, тока и сечения кабельно-проводниковых материалов, для расчетов и выбора защитных средств, кабельно-проводниковых материалов и электрооборудования. Медные жилы, проводов и кабелей
Алюминиевые жилы, проводов и кабелей
В расчете применялись: данные таблиц ПУЭ; формулы активной мощности для однофазной и трехфазной симметричной нагрузки расчет кабеля по мощности, сечение кабеля по току, сечение провода по току, сечение кабеля по мощности, выбор сечения кабеля по мощности, расчет сечения кабеля по мощности, сечение провода по мощности, сечение провода и мощность, таблица сечения проводов, расчет сечения кабеля, сечение кабеля от мощности, сечение кабеля и мощность, выбор сечения кабеля по току, выбор кабеля по мощности, сечение провода мощность, расчет сечения провода по мощности, расчет кабеля по мощности, таблица сечения кабеля, сечение провода таблица, расчёт сечения кабеля по мощности, выбор кабеля по току, таблица соотношения ампер киловатт сечение, медь сколько киловатт, допустимый ток проводов сечения | |||
Расчет сечения кабеля по току, токовая нагрузка по сечению кабеля
Как кабели, так и провода, через которые постоянно проходит электрический ток — это важнейший элемент электропроводки, установленной на территории дома или любого другого помещения. Правильно подобрать сечение кабеля по току следует для того, чтобы проверить, действительно ли провод, выбранный покупателем, полностью соответствует требованиям безопасности и надежности. Безопасность следует рассматривать с точки выбора соответствующего сечения в зависимости от токовых нагрузок. При неправильном подборе провод будет постоянно подвергаться повышенному нагреву, изоляция начнет плавиться. Конечный итог — короткое замыкание и возникновение пожара. Соответственно, грамотный подбор сечения всегда требует серьезного подхода.
Для правильного расчета сечений всей электропроводки в квартире или доме мы рекомендуем обратиться в соответствующие проектные организации, так как при выполнении таких комплексных расчетов существует множество нюансов, описание которых выходит за рамки данной статьи.
Однако, даже в таком случае, вам необходимо знать ту базовую информацию, которая приводится далее.
Что нужно знать при совершении правильного выбора
Делая выбор сечения кабеля по току, главным параметром, на который ориентируются специалисты, является максимальный уровень токовой нагрузки. Иными словами, это величина электрического тока, которую он без проблем может пропускать через себя на протяжении длительного периода времени.
Для определения величины номинального тока следует определить суммарную мощность всех используемых электрических приборов. Точное значение мощности необходимо искать на корпусе прибора или в паспорте на него, мощность измеряется в ваттах (Вт).
Стоит отметить, что :
- На этапе планирования проводки вы можете еще не знать какие бытовые приборы будут подключаться, например, вы их еще не купили.
- К одной и той же розетке могут подключаться совершенно различные устройства, вплоть до очень мощных – утюга или фена.
- Рано или поздно к какой-либо розетке может быть подключен тройник или удлинитель, к которому, в свою очередь будет подключено несколько устройств.
При расчете сечения проводки необходимо делать значительный многократный запас. Исключение могут составлять разве что проводка к светильникам, так как в последнее время имеется тенденция снижения мощности источников света.
Ниже предлагаем ознакомиться с таблицей, в которой приведены примеры значения мощностей (в правой колонке) различных бытовых приборов. Параметры, естественно, могут быть разными, в зависимости от технических характеристик самого оборудования.
Итак, после того, как вы узнали мощность, то легко сможете вычислить силу тока, потребляемую приборами:
I = P / U
I обозначает силу тока в амперах, P — мощность приборов, указанная в инструкции по эксплуатации любого бытового оборудования, выраженную в ваттах. U — напряжение электрической сети, выраженное в вольтах, как правило, это 220 В. Подставив в формулу свои значения, полученные при подсчете количества потребителей в доме, рассчитать сечение провода можно будет без особого труда. Для максимальной точности рекомендуем воспользоваться калькулятором.
Например, типовые холодильник, микроволновка и чайник на кухне будут потреблять 300 Вт + 700 Вт + 1200 Вт = 2200 Вт. Делим полученную мощность на напряжение сети 220 В получаем суммарную силу тока: 2200 Вт / 220 В = 10 А.
Какие провода лучше всего использовать
На современном рынке представлена продукция, предназначенная для обустройства как скрытой, так и открытой электрической проводки внутри квартиры. При составлении расчетов сечения кабелей многие специалисты рекомендуют пользоваться медными проводами. Практика показывает, что по сравнению с алюминиевой продукцией, медь является более эффективным вариантом. На то есть ряд причин.
- Продукция имеет хороший запас прочности, характеризуется достаточно хорошей мягкостью. При возникновении мест перегиба конструкция не ломается, чего нельзя сказать об алюминиевых аналогах, требующих прямой прокладки без сильного перегиба.
- Медный материал меньше подвергается воздействию химических процессов — окислению и коррозии. При соединении алюминия внутри распределительной коробки со временем могут окислиться места скрутки. Соответственно, контакт может быть утерян.
- Используя калькулятор расчета сечения кабеля, мастера обращают внимание на показатели проводимости. У меди они более высокие. При наличии двух экземпляров с одинаковым сечением медная продукция сможет выдержать более высокий уровень токовой нагрузки, чем при использовании алюминия.
Единственный недостаток медного провода заключается в повышенной стоимости. Окончательная цена превышает алюминиевые аналоги в 3–4 раза. С другой стороны, отдав больше денег на прокладку электросети внутри дома, владелец получает на практике полноценную электрическую проводку, способную выдерживать сложные условия эксплуатации. Согласно требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ), в зданиях необходимо прокладывать кабели и провода с медными жилами.
Применение продукции на основе алюминия рекомендуется при обустройстве распределительных и питающих сетей, но при условии, если расчетное сечение составляет 16 квадратных миллиметров или больше. В требованиях 7-ого издания ПУЭ указано, что алюминиевые провода и кабели сечением менее 16 мм² не допускаются к использованию при монтаже.
Расчет сечения
Определиться с выбором допустимой токовой нагрузки кабельной продукции с алюминиевыми и медными жилами вы можете с помощью таблиц, приведенных ниже. Обратите внимание – в табличке с алюминиевыми проводами подразумевается применение продукции, изготовленной с применением поливинилхлоридной пластиковой изоляции.
Для определения сечение необходимо найти соответствующее рассчитанное значение силы тока, умноженное на коэффициент запаса. Например, для нашего примера с 10 А, взяв запас примерно в 3 раза мы увидим, что необходим провод с сечением, не менее 2.5 мм². Конечно, если применить кабель с большим значением сечения, то хуже не будет. Еще раз повторюсь, что такой огромный коэффициент запаса мы берем при условии, если не знаем какая нагрузка может быть подключена в дальнейшем.
Информация, указанная в таблице, приводится в соответствии с требованиями профильного нормативного документа ГОСТ, регламентирующего особенности силовых кабелей, в которых присутствует пластмассовая изоляция.
Также обратите внимание, что выбираемый провод должен без нагрева выдерживать предельное значение автоматического выключателя щитка, к которому он подключен. Это крайне важно, так как в случае приближения потребляемой силы тока к значениям, предельным для электропроводки сработает автоматический выключатель, чем спасет вас от перегрева провода и возможного пожара.
После подсчета нагрузки и определения оптимального материала (в нашем случае это будет медь), рассмотрим еще один пример определения исходных параметров проводников. В данном случае будет вестись расчет сечения кабеля по длине и диаметру.
Известно, что нагрузка разделяется на две базовые категории — осветительную и силовую.
В случае с нашими измерениями базовой силовой нагрузкой считается группа розеток, установленных в ванной комнате и в кухонном помещении. Причина заключается в том, что именно здесь монтируется наиболее производительная бытовая аппаратура — чайники, микроволновые печи, холодильники, автоматические стиральные машины, бойлеры и так далее.
Делая окончательный выбор, следует ориентировать на проводник, который имеет сечение два с половиной квадратных миллиметра, но при условии, что величина силовой нагрузки будет разбрасываться по различным розеткам одновременно. Что это дает на практике? К примеру, чтобы подключить всю бытовую технику на территории кухни необходимо установить три-четыре розетки, которые подключаются с помощью медного провода. Многие заказчики часто задаются вопросом касательно того, можно ли соединять провода разного сечения. На самом деле, делать это не стоит, так как продукция, имеющая меньший показатель сечения, может не справиться с возложенной на нее нагрузкой, в результате чего либо расплавится изоляция, либо произойдет короткое замыкание.
Если планируется подключение всей бытовой техники посредством одной розетки, рассчитать сечение кабеля придется заново, так как 2.5-миллиметровой продукции окажется явно недостаточно. Альтернативный вариант — провод, сечение которого варьируется в пределах от четырех до шести квадратных миллиметров. Жилые комнаты могут обойтись установкой проводов сечением полтора квадратных миллиметра. Окончательный выбор всегда совершается только после правильного составления расчетов.
Пользуясь программой для расчета сечения кабеля, не стоит забывать и о питании осветительных приборов. По мнению специалистов, для организации правильного питания осветительной нагрузки можно обойтись электрической проводкой сечением полтора квадратных миллиметров.
Следует всегда помнить о том, что уровень мощности на участках электрической проводки может оказаться разным. Соответственно, придется индивидуально подбирать сечение питающих проводов. Составляя расчет сечения провода по диаметру, подбирать наиболее «толстую» продукцию необходимо на вводных участках, так как они принимают на себя всю нагрузку от подключенных потребителей. Оптимальный вариант — использование вводного провода сечением от четырех до шести квадратных миллиметров.
В процессе выполнения монтажных работ обычно используется продукция типа ВВГнг, ПВС, АППВ и ППВ.
Выводы
Для обустройства новой электросети в своем доме необходимо предварительно рассчитать суммарную мощность электрооборудования, которое будет подключаться к розеткам. При совершении окончательного выбора важно определиться с уровнем сечения. Категорически запрещается использовать провода и кабели, сечение которого меньше требуемого. Это может привести к нагреву и расплавлению изоляции, короткому замыканию, а также ряду других неприятностей. Если вы планируете использовать импортную продукцию, ознакомьтесь с расшифровкой маркировок.
На вводном участке соединение проводов разного сечения запрещается. Величина сечения постепенно уменьшается — чем ближе к розетке, тем меньшим оно будет. При выборе схемы, в которой одна розетка будет одновременно питать все приборы, установленные в одном помещении, диаметр проводки следует увеличить. Рекомендуется делать упор на товары, изготовленные из меди, так как они демонстрируют хорошую стойкость к перегрузкам, а также являются более долговечными.
Видео по теме
Выбор сечения провода | Электрик
Но что же на самом деле такое “сечение” и как его измерить на практике?
Не стоит думать что сечение провода это его диаметр…
Площадь поперечного сечения (S) кабеля рассчитывается по формуле S = (Pi * D2)/4, где Pi – число пи, равное 3,14, а D – диаметр.
Безопасная эксплуатация состоит в том, что в случае если вы подберете сечение не соответственное его токовым перегрузкам, то это приведет к чрезмерному перегреву электропровода, плавлению изоляции, короткому замыканию и пожару.
Поэтому к вопросу о выборе сечения электропровода нужно отнестись довольно серьезно.
Что нужно знать для правильного выбора провода?
Главным признаком, по которому планируют провод, считается его продолжительно разрешенная токовая перегрузка. Не вдаваясь в пространные рассуждения, это такая величина тока, которую он способен пропускать в протяжении долгого времени.
Чтоб отыскать значение номинального тока, нужно подсчитать мощность всех подключаемых электрических приборов в жилище. Рассмотрим пример расчета сечения электропровода для обыкновенной двухкомнатной жилплощади. Список нужных устройств и их примерная мощность указана в таблице.
Принимая во внимание значение тока, сечение электропровода находят по таблице. В случае если окажется что расчетное и табличное значения токов не совпадают, то в данном случае подбирают наиблежайшее большее значение. К примеру расчетное значение тока составляет 23 А, избираем по таблице наиблежайшее большее 27 А – с сечением 2.5 мм2 (для медного многожильного электропровода прокладываемого по воздуху).
Предлагаю вашему вниманию таблицы возможных токовых нагрузок кабелей с медными и алюминиевыми жилами с изоляцией из поливинилхлоридного пластика.
Важно! Для четырехжильных и пятижильных кабелей, у которых все жилы одинакового сечения при применении их в четырех-проводных сетях значение из таблицы необходимо помножить на коэффициент 0,93.
К примеру у Вас трехфазная нагрузка мощностью Р=15 кв-т Нужно выбрать медный кабель (прокладка по воздуху). Как высчитать сечение? Сначала нужно высчитать токовую нагрузку отталкиваясь от этой мощности, чтобы достичь желаемого результата можем использовать формулу для трехфазной сети: I = P / √3 · 380 = 22.8 ≈ 23 А.
По таблице токовых нагрузок избираем сечение 2.5 мм2 (ему допускаемый ток 27А). Хотя потому что кабель у Вас четырехжильный (либо пяти- здесь уже особенной разницы нет) сообразно указаний ГОСТ 31996—2012 подобранное значение тока необходимо помножить на коэффициент 0.93. I = 0.93 * 27 = 25 А. Что возможно для нашей нагрузки (расчетного тока).
Хотя в виду того что почти все изготовители отпускают кабели с заниженным сечением в этом случае я бы рекомендовал брать кабель с запасом, с сечением намного выше – 4 мм2.
Важно! Когда нагрузка именуется в кВт – то идет речь о общей нагрузке. То есть для однофазного потребителя нагрузка будет указана по одной фазе, а для трехфазного – совокупно по всем 3. Когда значение нагрузки названо в амперах (А) – речь практически постоянно идет о нагрузке на 1 жилу (либо фазу).
Какой провод лучше использовать медный или алюминиевый?
На сегодня для монтажа как открытой проводки так и скрытой, конечно широкой известностью пользуются медные электропровода. Медь, сравнивая с алюминием, наиболее эффективна:
1) она прочнее, более мягенькая и в местах перегиба не ломается по сравнению с алюминием;
2) менее подвержена коррозии и окислению. Соединяя алюминий в разветвительной коробке, места скрутки с течением времени окисляются, что и ведет к утрате контакта;
3) проводимость меди повыше нежели алюминия, при схожем сечении медный провод способен вынести огромную токовую нагрузку нежели алюминиевый.
Недочетом медных проводов считается их большая цена. Цена их в 3-4 раза выше алюминиевых. Хотя медные электропровода по цене дороже все таки они считаются наиболее всераспространенными и пользующимися популярностью в применении нежели алюминиевые.
Расчет сечения медных проводов и кабелей
Подсчитав нагрузку и определившись с материалом (медь), рассмотрим пример расчета сечения проводов для отдельных групп потребителей, на случае двухкомнатной жилплощади.
Как понятно, вся нагрузка разделяется на 2 группы: силовую и осветительную.
В нашем случае главной силовой нагрузкой станет розеточная группа установленная в столовой и в ванной комнате. Потому что там устанавливается более сильная техника (электрочайник, микроволновка, морозильник, бойлер, стиральная машинка и т.д.).
Для данной розеточной группы выбираем провод сечением 2.5мм2. Если соблюдать условие, что силовая нагрузка станет разбросана по различным розеткам. Что это означает? К примеру в столовой для включения всей домашней техники необходимо 3-4 розетки присоединенных медным электропроводом сечением 2.5 мм2 каждая.
В случае если вся техника подключается через одну единственную розетку, то сечения в 2.5 мм2 станет мало, в данном случае необходимо применять провод сечением 4-6 мм2. В жилых комнат для питания электророзеток применяют провод сечением 1.5 мм2 но завершающий выбор необходимо брать на себя в последствии соответственных расчетов.
Питание всей осветительной нагрузки производится электропроводом сечением 1.5 мм2.
Нужно осознавать что мощность на различных участках проводки станет различной, в соответствии с этим и сечение питающих проводов также разным. Самое большое его значение станет на вводном участке жилплощади, потому что через него проходит вся нагрузка. Сечение вводного питающего электропровода подбирают 4 – 6 мм2.
При монтаже проводки используют электропровода и кабели марки ПВС, ВВГнг, ППВ, АППВ.
Наиболее распространенные марки проводов и кабелей:
ППВ – медный плоский двух- либо трехжильный с одинарной изоляцией для прокладки скрытой либо недвижной открытой электропроводки;
АППВ – алюминиевый плоский двух- либо трехжильный с одинарной изоляцией для прокладки скрытой либо недвижной открытой электропроводки;
ПВС – медный круглый, численность жил – до 5, с двойной изоляцией для прокладки открытой и скрытой электропроводки;
ШВВП – медный круглый со скрученными жилами с двойной изоляцией, эластичный, для включения домашних устройств к источникам питания;
ВВГ – кабель медный круглый, до 4 жил с двойной изоляцией для прокладки в земле;
ВВП – кабель медный круглый одножильный с двойной изоляцией для прокладки в воде.
Как можно заметить, выбор для прокладки проводки не велик и ориентируется зависимо от того, какой формы кабель наиболее подходит для монтажа, круглой либо плоской. Кабель круглой формы комфортнее прокладывается через стенки, в особенности в случае если делается ввод с улицы в здание. Понадобится просверлить отверстие чуток больше поперечника кабеля, а при большей толщине стенки это делается актуальным. Для внутренней электропроводки комфортнее использовать тонкий кабель ВВГ.
Расчет сечения кабеля
Таблицы ПУЭ и ГОСТ 16442-80
Выбор сечения провода по нагреву и потерям напряжения.
ПУЭ, Таблица 1.3.4. Допустимый длительный ток для проводов и шнуров | ||||||
| Сечение токопроводящей жилы, мм2 | Токовые нагрузки А проводов, проложенных в одной трубе (коробе, пучке) | |||||
| открыто (в лотке) | 1 + 1 (два 1ж) | 1 + 1 + 1 (три 1ж) | 1 + 1 + 1 + 1 (четыре 1ж) | 1*2 (один 2ж) | 1*3 (один 3ж) | |
| 0,5 | 11 | – | – | – | – | – |
| 0,75 | 15 | – | – | – | – | – |
| 1,00 | 17 | 16 | 15 | 14 | 15 | 14 |
| 1,5 | 23 | 19 | 17 | 16 | 18 | 15 |
| 2,5 | 30 | 27 | 25 | 25 | 25 | 21 |
| 4,0 | 41 | 38 | 35 | 30 | 32 | 27 |
| 6,0 | 50 | 46 | 42 | 40 | 40 | 34 |
| 10,0 | 80 | 70 | 60 | 50 | 55 | 50 |
| 16,0 | 100 | 85 | 80 | 75 | 80 | 70 |
| 25,0 | 140 | 115 | 100 | 90 | 100 | 85 |
| 35,0 | 170 | 135 | 125 | 115 | 125 | 100 |
| 50,0 | 215 | 185 | 170 | 150 | 160 | 135 |
| 70,0 | 270 | 225 | 210 | 185 | 195 | 175 |
| 95,0 | 330 | 275 | 255 | 225 | 245 | 215 |
| 120,0 | 385 | 315 | 290 | 260 | 295 | 250 |
| 150,0 | 440 | 360 | 330 | – | – | – |
| 185,0 | 510 | – | – | – | – | – |
| 240,0 | 605 | – | – | – | – | – |
| 300,0 | 695 | – | – | – | – | – |
| 400,0 | 830 | – | – | – | – | – |
| Сечение токопроводящей жилы, мм2 | открыто (в лотке) | 1 + 1 (два 1ж) | 1 + 1 + 1 (три 1ж) | 1 + 1 + 1 + 1 (четыре 1ж) | 1 * 2 (один 2ж) | 1 * 3 (один 3ж) |
| Токовые нагрузки А проводов, проложенных в одной трубе (коробе, пучке) | ||||||
ПУЭ, Таблица 1.3.5. Допустимый длительный ток для проводов | ||||||
| Сечение токопроводящей жилы, мм2 | Токовые нагрузки А проводов, проложенных в одной трубе (коробе, пучке) | |||||
| открыто (в лотке) | 1 + 1 (два 1ж) | 1 + 1 + 1 (три 1ж) | 1 + 1 + 1 + 1 (четыре 1ж) | 1*2 (один 2ж) | 1*3 (один 3ж) | |
| 2 | 21 | 19 | 18 | 15 | 17 | 14 |
| 2,5 | 24 | 20 | 19 | 19 | 19 | 16 |
| 3 | 27 | 24 | 22 | 21 | 22 | 18 |
| 4 | 32 | 28 | 28 | 23 | 25 | 21 |
| 5 | 36 | 32 | 30 | 27 | 28 | 24 |
| 6 | 39 | 36 | 32 | 30 | 31 | 26 |
| 8 | 46 | 43 | 40 | 37 | 38 | 32 |
| 10 | 60 | 50 | 47 | 39 | 42 | 38 |
| 16 | 75 | 60 | 60 | 55 | 60 | 55 |
| 25 | 105 | 85 | 80 | 70 | 75 | 65 |
| 35 | 130 | 100 | 95 | 85 | 95 | 75 |
| 50 | 165 | 140 | 130 | 120 | 125 | 105 |
| 70 | 210 | 175 | 165 | 140 | 150 | 135 |
| 95 | 255 | 215 | 200 | 175 | 190 | 165 |
| 120 | 295 | 245 | 220 | 200 | 230 | 190 |
| 150 | 340 | 275 | 255 | – | – | – |
| 185 | 390 | – | – | – | – | – |
| 240 | 465 | – | – | – | – | – |
| 300 | 535 | – | – | – | – | – |
| 400 | 645 | – | – | – | – | – |
| Сечение токопроводящей жилы, мм2 | открыто (в лотке) | 1 + 1 (два 1ж) | 1 + 1 + 1 (три 1ж) | 1 + 1 + 1 + 1 (четыре 1ж) | 1 * 2 (один 2ж) | 1 * 3 (один 3ж) |
| Токовые нагрузки А проводов, проложенных в одной трубе (коробе, пучке) | ||||||
ПУЭ, Таблица 1.3.6. Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных | |||||
| Сечение токопроводящей жилы, мм2 | Ток *, А, для проводов и кабелей | ||||
| одножильных | двухжильных | трехжильных | |||
| при прокладке | |||||
| в воздухе | в воздухе | в земле | в воздухе | в земле | |
| 1,5 | 23 | 19 | 33 | 19 | 27 |
| 2,5 | 30 | 27 | 44 | 25 | 38 |
| 4 | 41 | 38 | 55 | 35 | 49 |
| 6 | 50 | 50 | 70 | 42 | 60 |
| 10 | 80 | 70 | 105 | 55 | 90 |
| 16 | 100 | 90 | 135 | 75 | 115 |
| 25 | 140 | 115 | 175 | 95 | 150 |
| 35 | 170 | 140 | 210 | 120 | 180 |
| 50 | 215 | 175 | 265 | 145 | 225 |
| 70 | 270 | 215 | 320 | 180 | 275 |
| 95 | 325 | 260 | 385 | 220 | 330 |
| 120 | 385 | 300 | 445 | 260 | 385 |
| 150 | 440 | 350 | 505 | 305 | 435 |
| 185 | 510 | 405 | 570 | 350 | 500 |
| 240 | 605 | – | – | – | – |
ПУЭ, Таблица 1.3.7. Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных | |||||
| Сечение токопроводящей жилы, мм2 | Ток *, А, для проводов и кабелей | ||||
| одножильных | двухжильных | трехжильных | |||
| при прокладке | |||||
| в воздухе | в воздухе | в земле | в воздухе | в земле | |
| 2,5 | 23 | 21 | 34 | 19 | 29 |
| 4 | 31 | 29 | 42 | 27 | 38 |
| 6 | 38 | 38 | 55 | 32 | 46 |
| 10 | 60 | 55 | 80 | 42 | 70 |
| 16 | 75 | 70 | 105 | 60 | 90 |
| 25 | 105 | 90 | 135 | 75 | 115 |
| 35 | 130 | 105 | 160 | 90 | 140 |
| 50 | 165 | 135 | 205 | 110 | 175 |
| 70 | 210 | 165 | 245 | 140 | 210 |
| 95 | 250 | 200 | 295 | 170 | 255 |
| 120 | 295 | 230 | 340 | 200 | 295 |
| 150 | 340 | 270 | 390 | 235 | 335 |
| 185 | 390 | 310 | 440 | 270 | 385 |
| 240 | 465 | – | – | – | – |
ПУЭ, Таблица 1.3.8. Допустимый длительный ток для переносных шланговых легких и средних шнуров, переносных шланговых тяжелых кабелей, шахтных гибких шланговых, прожекторных кабелей и переносных проводов с медными жилами | |||
| Сечение токопроводящей жилы, мм2 | Ток *, А, для проводов и кабелей | ||
| одножильных | двухжильных | трехжильных | |
| 0.5 | – | 12 | – |
| 0.75 | – | 16 | 14 |
| 1 | – | 18 | 16 |
| 1.5 | – | 23 | 20 |
| 2.5 | 40 | 33 | 28 |
| 4 | 50 | 43 | 36 |
| 6 | 65 | 55 | 45 |
| 10 | 90 | 75 | 60 |
| 16 | 120 | 95 | 80 |
| 25 | 160 | 125 | 105 |
| 35 | 190 | 150 | 130 |
| 50 | 235 | 185 | 160 |
| 70 | 290 | 235 | 200 |
ГОСТ 16442-80, Таблица 23. Допустимые токовые нагрузки кабелей до 3КВ включ. с медными жилами с изоляцией из полиэтилена и поливинилхлоридного пластиката, А* | ||||||
| Сечение токопроводящей жилы, мм2 | Ток *, А, для проводов и кабелей | |||||
| одножильных | двухжильных | трехжильных | ||||
| при прокладке | ||||||
| в воздухе | в земле | в воздухе | в земле | в воздухе | в земле | |
| 1,5 | 29 | 32 | 24 | 33 | 21 | 28 |
| 2,5 | 40 | 42 | 33 | 44 | 28 | 37 |
| 4 | 53 | 54 | 44 | 56 | 37 | 48 |
| 6 | 67 | 67 | 56 | 71 | 49 | 58 |
| 10 | 91 | 89 | 76 | 94 | 66 | 77 |
| 16 | 121 | 116 | 101 | 123 | 87 | 100 |
| 25 | 160 | 148 | 134 | 157 | 115 | 130 |
| 35 | 197 | 178 | 166 | 190 | 141 | 158 |
| 50 | 247 | 217 | 208 | 230 | 177 | 192 |
| 70 | 318 | 265 | – | – | 226 | 237 |
| 95 | 386 | 314 | – | – | 274 | 280 |
| 120 | 450 | 358 | – | – | 321 | 321 |
| 150 | 521 | 406 | – | – | 370 | 363 |
| 185 | 594 | 455 | – | – | 421 | 406 |
| 240 | 704 | 525 | – | – | 499 | 468 |
ГОСТ 16442-80, Таблица 24. Допустимые токовые нагрузки кабелей до 3КВ включ. с алюминиевыми жилами с изоляцией из полиэтилена и поливинилхлоридного пластиката, А* | ||||||
| Сечение токопроводящей жилы, мм2 | Ток *, А, для проводов и кабелей | |||||
| одножильных | двухжильных | трехжильных | ||||
| при прокладке | ||||||
| в воздухе | в земле | в воздухе | в земле | в воздухе | в земле | |
| 2.5 | 30 | 32 | 25 | 33 | 51 | 28 |
| 4 | 40 | 41 | 34 | 43 | 29 | 37 |
| 6 | 51 | 52 | 43 | 54 | 37 | 44 |
| 10 | 69 | 68 | 58 | 72 | 50 | 59 |
| 16 | 93 | 83 | 77 | 94 | 67 | 77 |
| 25 | 122 | 113 | 103 | 120 | 88 | 100 |
| 35 | 151 | 136 | 127 | 145 | 106 | 121 |
| 50 | 189 | 166 | 159 | 176 | 136 | 147 |
| 70 | 233 | 200 | – | – | 167 | 178 |
| 95 | 284 | 237 | – | – | 204 | 212 |
| 120 | 330 | 269 | – | – | 236 | 241 |
| 150 | 380 | 305 | – | – | 273 | 278 |
| 185 | 436 | 343 | – | – | 313 | 308 |
| 240 | 515 | 396 | – | – | 369 | 355 |
* Токи относятся к проводам и кабелям как с нулевой жилой, так и без нее.
Сечения приняты из расчета нагрева жил до 65°С при температуре окружающей среды +25°С. При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе, нулевой рабочий провод четырехпроводной системы трехфазного тока (или заземляющий провод) в расчет не входит.
Токовые нагрузки для проводов, проложенных в лотках (не в пучках), такие же, как и для проводов, проложенных открыто.
Если количество одновременно нагруженных проводников, проложенных в трубах, коробах, а также в лотках пучками, будет более четырех, то сечение проводников нужно выбирать как для проводников, проложенных открыто, но с введением понижающих коэффициентов для тока: 0,68 при 5 и 6 проводниках, 0,63 – при 7-9, 0,6 – при 10-12.
Сечение кабеля высокого напряжения
Какую мощность и напряжение может выдавать кабель на фото?
Это высоковольтный кабель. Судя по толщине изоляции из сшитого полиэтилена (белый материал), она составляет не менее 132 кВ или выше.
Edit: Согласно Reddit OP, кабель имеет медный провод площадью 1,750 мм². Это огромный кабель . (Все, что превышает 630 мм², является необычным; все, что превышает примерно 1200 мм², является специальным заказом, который кабельная компания обычно не делает.) Такой кабель может выдерживать примерно 1600 ампер. Предположим, что трехфазное напряжение 132 кВ, что составляет 365 МВА или около 292 мегаватт при коэффициенте мощности 0,80.
Вот аналогичный кабель, который у меня был на работе (я думаю) на 300 кВ. Он будет способен выдерживать не менее 100 ампер (возможно, намного больше) или около 100 МВт – достаточно для того, чтобы самостоятельно запитать весь CBD города .
Почему он состоит из множества небольших кабелей? Что, если бы диаметр отдельных медных кабелей был немного больше?
Проводник многожильный, поэтому его можно сгибать при установке.Сплошной медный провод очень трудно согнуть.
Диаметр жил – это компромисс между стоимостью производства (меньшие провода требуют большего производства) и простотой установки. Нет особой причины для точного размера отдельных прядей.
Как выбрать правильный диаметр для данной комбинации напряжения / мощности?
Не вдаваясь в подробности расчетов сечения кабелей (существуют целые национальные стандарты по этой теме – см. AS / NZS 3008 Электрические установки – Выбор кабелей .)
Сначала , мы решаем, какое напряжение мы используем. В Австралии обычные напряжения для распределения составляют 11, 22, 33 кВ; общие напряжения для передачи 66, 132, 220, 300 кВ. Чем выше напряжение, тем толще требуется изоляция (XLPE).
Во-вторых, , мы решаем, какая токонесущая способность нам нужна. После некоторых расчетов мы можем определить, что цепь должна выдерживать 100 ампер, чтобы удовлетворить спрос в настоящее время, учесть будущий рост нагрузки и немного дополнительной мощности на случай непредвиденных обстоятельств.Чем больше токовая нагрузка нам нужна, тем больше должны быть медные проводники (мм²).
В-третьих, , мы определяем, в какой среде будет жить кабель. При протекании тока в кабеле выделяется тепло, а допустимая нагрузка по току кабеля ограничивается его температурой. Кабель, установленный в горячей среде, не может пропускать такой большой ток, пока не перегреется, поэтому мы должны использовать кабель большего размера, чем обычно.
Зная напряжение, допустимую нагрузку по току и условия установки кабеля, теперь мы можем выбрать необходимый размер кабеля.Мы бы сделали это со ссылкой на каталог производителя кабеля, в котором есть такие таблицы:
Таблица воспроизведена из каталога высоковольтных кабелей Olex Australia, 2009 г.
В качестве примера я мог бы решить, что мне нужен кабель на 33 кВ, который выдерживает 400 ампер. Он будет установлен в подземных каналах. Я использую таблицу «номинальных значений тока», чтобы выбрать кабель наименьшего диаметра, который может выдерживать ток 400 А – в этом случае потребуется кабель 240 мм².
Номинальный габаритный диаметр такого кабеля – 45 мм.9мм.
Обратите внимание, что нас не волнует «диаметр» кабеля как таковой – мы заботимся о площади поперечного сечения проводника (мм²), то есть о том, сколько меди в кабеле. Диаметр имеет значение только тогда, когда вы действительно приходите устанавливать эту вещь.
Онлайн-калькулятор для расчета необходимого сечения кабеля и учета потерь
Как правильно и точно сделать сечение кабеля расчета потери напряжения? Очень часто при проектировании электросетей требуется грамотный расчет потерь в кабеле.Точный результат важен для выбора материала с необходимой площадью сечения проводника. Если кабель не подключен должным образом, это повлечет за собой многочисленные материальные затраты, потому что система быстро выйдет из строя и перестанет работать. Благодаря сайтам-помощникам, где есть готовая программа для расчета сечения кабеля и проезд по нему, это можно сделать легко и быстро.
Как пользоваться калькулятором онлайн?
В готовую таблицу внесите информацию по выбранному материалу кабеля, нагрузке энергосистемы, напряжению сети, температуре кабеля и способу его прокладки.После того, как нажмете «рассчитать» и готовьтесь к результату.
Такой расчет падения напряжения в линии можно смело использовать, если не учитывать сопротивление кабельной линии при определенных условиях:
- Указательный коэффициент мощности cos phi равен единице.
- Линия сети постоянного тока.
- Электропитание переменного тока частотой 50 Гц, жилы сечением 25,0-95,0.
Полученные результаты необходимо использовать в каждом отдельном случае, учитывая все погрешности кабелей и проводов.
Обязательно заполните все значения!
Расчет потерь мощности в кабеле по школьной формуле
Получить необходимые данные можно следующим образом:, используя индикаторы последовательности подсчета: ΔU = I · RL (потеря сетевого напряжения = ток * сопротивление кабельного ввода).
Зачем нужно делать расчет потерь напряжения в кабеле?
Излишнее рассеивание энергии в кабеле может привести к значительным потерям мощности, чрезмерному нагреву и повреждению изоляции кабеля.Это опасно для людей и животных. При большой длине линии это сказывается на стоимости света, что также отрицательно сказывается на материальном состоянии помещения собственника.
Кроме того, неконтролируемое пропадание напряжения в кабеле может стать причиной выхода из строя многих приборов, а также их полного разрушения. Очень часто жильцы используют кабель с сечением меньше необходимого (в целях экономии), что вскоре вызывает короткое замыкание. А будущие затраты на замену или ремонт проводки кошелькам не оплачивают «экономные» пользователи.Именно поэтому так важно правильно подобрать кабели сечения проложенных проводов. Любая разводка в жилых домах инициируется только после тщательного расчета потерь в кабеле. Важно помнить, что электричество – не дает второго шанса, а потому все, что нужно сделать изначально правильно и аккуратно.
Способы снижения потерь мощности в кабеле
Потери можно уменьшить несколькими способами:
- увеличить площадь сечения кабеля;
- уменьшение длины материала;
- падение нагрузки.
Часто с двумя последними пунктами бывает сложнее, и поэтому приходится делать это за счет увеличения площади поперечного сечения жилы электрического кабеля. Это поможет снизить сопротивление. У такого варианта есть несколько дорогостоящих моментов. Во-первых, стоимость использования такого материала для многокилометровых систем очень ощутима, а потому необходимо выбирать правильное сечение кабеля, чтобы снизить потери мощности в пороге кабеля.
Онлайн-расчет потерь напряжения позволяет сделать это за несколько секунд, со всеми дополнительными характеристиками.Для тех, кто желает перепроверить результаты вручную, существует физико-математическая формула для расчета потерь напряжения в кабеле. Безусловно, это идеальный компаньон для каждого проектировщика электросетей.
Таблица для расчета сечения силовых проводов
сечение кабеля, мм 2 | разомкнутая проводка | Прокладка в каналах | ||||||||||
медь | алюминий | медь | алюминий | |||||||||
текущий | Мощность, кВт | текущий | Мощность, кВт | текущий | Мощность, кВт | текущий | Мощность, кВт | |||||
А | 220АТ | 380АТ | А | 220АТ | 380АТ | А | 220АТ | 380АТ | А | 220АТ | 380АТ | |
0,5 | 11 | 2,4 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | |
0,75 | 15 | 3,3 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | |
1,0 | 17 | 3,7 | 6,4 | – | – | 14 | 3,0 | 5,3 | – | – | – | |
1,5 | 23 | 5,0 | 8,7 | – | – | 15 | 3,3 | 5,7 | – | – | – | |
2,0 | 26 | 5,7 | 9,8 | 21 | 4,6 | 7,9 | 19 | 4,1 | 7,2 | 14,0 | 3,0 | 5,3 |
2,5 | 30 | 6,6 | 11,0 | 24 | 5,2 | 9,1 | 21 | 4,6 | 7,9 | 16,0 | 3,5 | 6,0 |
4,0 | 41 | 9,0 | 15,0 | 32 | 7,0 | 12,0 | 27 | 5,9 | 10,0 | 21,0 | 4,6 | 7,9 |
6,0 | 50 | 11,0 | 19,0 | 39 | 8,5 | 14,0 | 34 | 7,4 | 12,0 | 26,0 | 5,7 | 9,8 |
10,0 | 80 | 17,0 | 30,0 | 60 | 13,0 | 22,0 | 50 | 11,0 | 19,0 | 38,0 | 8,3 | 14,0 |
16,0 | 100 | 22,0 | 38,0 | 75 | 16,0 | 28,0 | 80 | 17,0 | 30,0 | 55,0 | 12,0 | 20,0 |
25,0 | 140 | 30,0 | 53,0 | 105 | 23,0 | 39,0 | 100 | 22,0 | 38,0 | 65,0 | 14,0 | 24,0 |
35,0 | 170 | 37,0 | 64,0 | 130 | 28,0 | 49,0 | 135 | 29,0 | 51,0 | 75,0 | 16,0 | 28,0 |
Видео о правильном выборе калибра провода и типичных ошибках
Расчет площади поперечного сечения и токонесущей способности проводника_Luoyang Yilan Electric Appliance Co., ООО
Во-первых, общий ток по медному проводу. Безопасность проводника зависит от максимально допустимой температуры сердечника, условий охлаждения и условий прокладки, которые необходимо определить. Как правило, безопасная пропускная способность медного провода составляет 5 ~ 8 А / мм2, а безопасный ток алюминиевого провода составляет 3 ~ 5 А / мм2. <Ключевые моменты> Общая пропускная способность по току безопасности для медных проводов 5 ~ 8A / мм2, пропускная способность по току безопасности для алюминиевых проводов 3 ~ 5A / мм2. Например: медный провод 2,5 мм2BVV, рекомендуемая безопасная несущая способность 2.5 × 8A / мм2 = 20A 4 мм2BVV медный провод, рекомендуемая допустимая нагрузка по току 4 × 8A / мм2 = 32A
Во-вторых, рассчитайте площадь поперечного сечения медного проводника, используя безопасную пропускную способность медного провода рекомендуемого значения 5 ~ 8A / мм2, рассчитайте выбранную площадь поперечного сечения медного провода S диапазон: S = = 0,125I ~ 0,2I (мм2) S —– площадь поперечного сечения медного провода (мм2) I —– ток нагрузки (A)
В-третьих, расчет мощности общей нагрузки (также можно использовать электрические приборы, например, осветительные приборы, холодильники и т. Д.) делится на два вида: резистивная нагрузка и индуктивная нагрузка. Для формулы расчета резистивной нагрузки: P = UI для формулы расчета нагрузки люминесцентных ламп: P = UIcosф, где коэффициент мощности люминесцентной лампы cosф = 0,5. У разных индуктивных нагрузок коэффициент мощности разный, можно использовать единый расчет бытовой техники, когда коэффициент мощности cosф принимают 0,8. То есть, если в доме есть вся техника общей мощностью 6000 Вт, то максимальный ток I = P / Ucosф = 6000/220 * 0.8 = 34 (A) Однако в нормальных условиях бытовая техника не может использоваться одновременно, поэтому добавьте общий коэффициент, общий коэффициент обычно равен 0,5. Поэтому приведенный выше расчет следует переписать в виде I = P * общий коэффициент / Ucosф = 6000 * 0,5 / 220 * 0,8 = 17 (А) То есть суммарное значение тока этого семейства составляет 17А. Общий выключатель воздуха на воротах не может использовать 16А, он должен быть больше 17А.
Приблизительная формула:
Двести пятьдесят раз умножить на девять, подняться по прямой.
Тридцать пять на 3,5, обе группы по пять очков.
Условия изменились, высокотемпературная модернизация меди Цзюцзян.
Пробив числа двести тридцать четыре, восемь семь шесть раз полной нагрузки.
Описание:
(Защитный ток) прямо не указывается, но выражается «поперечное сечение, умноженное на определенное количество раз» с помощью мысленной арифметики, полученной из сердцевины линии (провод с резиновой и пластиковой изоляцией). Как видно из Таблицы 53 кратность уменьшается с увеличением сечения.«2,5 балла умножить на девять, подняться на прямой участок», который составляет 2,5 мм и ниже различных сечений изолированного провода с алюминиевым сердечником, грузоподъемность примерно в 9 раз превышает количество поперечного сечения. Например, провод 2,5 мм, несущая способность 2,5 × 9 = 22,5 (А). От 4 мм ‘и выше проводник тока и номер поперечного сечения отношения – это количество линий вдоль линейного ряда, умноженное на 1, то есть 4 × 8,6 × 7,10 × 6. , 16 × 5,25 × 4.
«35 на 3.5, удвойте группу из пяти точек, “указанная 35-миллиметровая” несущая способность провода в 3,5 раза больше числа поперечного сечения, то есть 35 × 3,5 = 122,5 (A). Пропускная способность и количество пересечений между несколькими линиями между двумя линиями в группу из двух, с последующими 0,5 раза, то есть пропускная способность проводника 50,70 мм, в 3 раза превышающая количество переходов; 95 120 мм “Расход в 2,5 раза больше площади поперечного сечения и т. Д.
«Условия переменные преобразования, высокотемпературное обновление меди Цзюцзян.«Приведенная выше формула представляет собой изолированный провод с алюминиевым сердечником, применение температуры окружающей среды 25 ℃ в зависимости от условий. Если линия изоляции алюминиевого провода при температуре окружающей среды в долгосрочной перспективе выше 25 ℃ в регионе, пропускная способность линии может рассчитывается в соответствии с формулой формулы, а затем может быть девять раз; когда использование алюминиевой проволоки не является медной проволокой, она немного больше, чем емкость тех же спецификаций алюминиевой линии, в соответствии с приведенными выше формулами для рассчитать линию, чем алюминиевая линия, чтобы увеличить пропускную способность по току.Например, пропускная способность медной линии 16 мм, согласно расчету алюминиевой линии 25 мм2
Оптимизация участка кабеля передачи
Раньше при выборе силового распределительного кабеля тип кабеля обычно определялся в соответствии с условиями прокладки, а затем сечение кабеля выбиралось в соответствии с условиями нагрева. Наконец, сечение кабеля соответствует требованиям по допустимой нагрузке по току, а также требованиям по потерям напряжения и термической стабильности.
Если принять во внимание экономические выгоды, оптимальное поперечное сечение кабеля должно быть минимальным для начальных инвестиций и стоимости всего срока службы кабеля. С этой точки зрения, чтобы выбрать сечение кабеля, необходимо для теплового режима выбрать сечение основы, а затем искусственно увеличить с 4 до 5 сечение, называемое сечением наилучшего сечения.
По мере увеличения поперечного сечения сопротивление линии уменьшается, так что падение давления в линии уменьшается, что значительно улучшает качество электропитания, потери мощности уменьшаются, так что эксплуатационные расходы на кабель для уменьшения пропускной способности кабеля , Таким образом, можно гарантировать, что общая стоимость всего кабеля будет самой низкой.
Следующее будет использоваться для подтверждения метода полной стоимости владения: кабель должен иметь наилучшее поперечное сечение в соответствии с обычными методами на основе выбранного, а затем повысить уровень с 4 до 5.
Для гончарной сушилки, например, трехфазная мощность 70кВт, напряжение питания 400В, ток 101А, длина линии 100м. 2 Выберите сечение кабеля в соответствии с условиями нагрева
В соответствии с требованиями к прокладке выбранного типа YJLV, трехжильный силовой кабель 1 кВ, прямая прокладка трубы под землей, в соответствии с тепловыми условиями выбранное сечение кабеля S составляет 25 мм2, это сечение допускает замыкание на 125 А.
3 Выбрать сечение кабеля по совокупной стоимости владения
Метод общей стоимости владения – это распространенный метод сравнения экономических выгод от различных схем. Текущие инвестиции сравнительной схемы и будущая стоимость схемы выражаются текущей стоимостью. Будущая стоимость схемы умножается на коэффициент текущей стоимости Q, и после расчета рассчитывается общая стоимость владения.
Общая стоимость владения C = первоначальные инвестиции + стоимость PV
Значение PV называется приведенной стоимостью PV = Q × годовые потери энергии
.Первоначальные вложения в это оборудование, включая стоимость кабеля, плюс стоимость прокладки.Различное сечение силового кабеля, длина 100 м при первоначальных вложениях в таблице 1.
Таблица 1 начальные вложения в силовые кабели различного сечения
Сечение кабеля Цена за единицу кабеля (юаней / м) Цена кабеля (юаней) Полная стоимость оборудования (× 105 юаней) первоначальные инвестиции C
257.757750.1616775
359.179170.1616917
Первоначальные вложения в кабель C = цена за единицу кабеля × длина кабеля + интегральная стоимость прокладки.Общая стоимость владения:
Потери мощности P = 3I2r0l × 10-3 (кВт), где I = 101A, l = 0,1 км.
Годовые потери мощности A = Pτ (кВтч), где τ – часы максимальной годовой потери нагрузки, возьмем τ = 4500ч.
Годовые затраты на потерю энергии Cf = A × цена на электроэнергию (в юанях), возьмем цену на промышленную электроэнергию Северо-Востока (0,398 юаня / кВтч).
Значение PV (приведенная стоимость) = Q × Cf (юань), Q (коэффициент текущей стоимости)
Q = {1 – [(1 + a) / (1 + i)] n} / (i-a)
Где i – годовая процентная ставка, i = 7%;
A – годовой уровень инфляции, a = 0;
N – лет использования, n = 20 лет.Замена Q-style
Q = {1- [1 / (1 + 0,07)] 20} /0,07=10,59
Оптимальное экономичное сечение распределительного кабеля составляет 120 мм2 при минимальной совокупной стоимости владения. По мере роста цены оптимальное сечение распределительного кабеля станет больше.
Расчет несущей способности проводника
1, использование: различную пропускную способность провода (безопасный ток) обычно можно найти в руководстве. Но с помощью формул, а затем с помощью простой арифметики в уме, можно вычислить напрямую, не ищите таблицы.(Алюминий или медь), тип (изолированный провод или неизолированный провод и т. Д.), Способ прокладки (Ming или труба и т. Д.), Температура окружающей среды (25 градусов или около того выше) и т. Д., Влияние большего количества факторов, расчет более сложный.
10 на пятом, 100 на втором.
25,35, четыре или три круга.
70,95, дважды с половиной.
Температура проникновения – восемьдесят девять раз.
Голый плюс половина.
Медная проволока.
4.Описание: формула представляет собой изолированный провод с алюминиевым сердечником, Ming Fu при температуре окружающей среды 25 градусов. Если условия другие, есть другое утверждение. Линии изоляции включают различные типы проводов с резиновой или пластиковой изоляцией. Формулы для различных сечений тока (тока, безопасности) прямо не указываются, но выражаются «с определенным количеством пересечений». Для этого следует ознакомиться с сечением провода, (квадратный мм) расположение:
11.52.54610162535507O95l20150185 …
Площадь поперечного сечения изолированного провода с алюминиевым сердечником на заводе-изготовителе обычно начинается с 2,5, а у медного изолированного провода – от 1; голая алюминиевая линия начинается с 16; голый медный провод начинается с 10
① Эта формула указала: пропускная способность линии изоляции алюминиевого сердечника, безопасность, можно рассчитать по количеству пересечений, количество раз. В формуле арабскими цифрами указано сечение провода (квадратные миллиметры), а китайскими иероглифами – кратное.Расположение сечения формулы и кратных следующее:
..1016-2535-5070-95120 ….
В пять раз вдвое больше, чем в два раза больше, чем в два раза
Иногда формула становится еще более ясной. Исходное «10 следующих пяти» относится к поперечному сечению от 10 ниже, грузоподъемность в пять раз больше числа поперечного сечения. «100 на двоих» (читайте первые два) относится к более чем 100 поперечным сечениям, грузоподъемность в два раза больше числа поперечных сечений.Разделы 25 и 35 в четыре и три раза превышают границы. Это «трюки 25,35 четыре три круга». При этом сечение 70,95 было в 2,5 раза. Из приведенного выше расположения видно: помимо 10 внизу и 100 и более, середина поперечного сечения провода одинакова для каждой из двух спецификаций.
Ниже, чтобы покрыть алюминиевый сердечник изолированным проводом, температура окружающей среды 25 градусов, например:
[Пример 1] 6 квадратных миллиметров, согласно 10 пять, рассчитать поток нагрузки 30 An.
[Пример 2] 150 квадратных миллиметров, согласно 100 на втором, рассчитать расход 300 ампер.
[Пример 3] 70 квадратных миллиметров, согласно 70,95 два с половиной раза, вычислить поток нагрузки 175 am.
Из приведенной выше компоновки также видно, что кратность уменьшается с увеличением поперечного сечения. На стыке множественных преобразований ошибка немного больше. Например, секции 25 и 35 в четыре и три раза превышают границу, 25 – в четыре раза больше диапазона, но близко к трехкратной стороне изменения, это в четыре раза больше тона, то есть 100A.Но реально меньше четырех раз (по мануалу на 97). А 35 наоборот, по формуле это три раза, то есть 105 An, на самом деле 117 An. Но влияние на использование этого невелико. Конечно, если количество сундуков при выборе сечения провода 25 не должно превышать 100 An, то 35 может быть чуть больше 105 A. Точнее. Точно так же квадратный провод 2,5 мм расположен в пять раз больше исходного (левого) конца, на самом деле более чем в пять раз <до 20 или более>, но для уменьшения потерь мощности в проводе обычно не должно быть так. большой, ручной В общем только стандартный 12 Ан.
② снизу, формула заключается в изменении условий лечения. (Включая пластину желоба и другие прокладки, то есть с защитным слоем оболочки, не обнаженным) по расчету ①, а затем нажмите 20% (на 0,8), если температура окружающей среды выше 25 градусов, следует рассчитать с помощью ①, затем нажмите Скидка 10. (По 0,9).
По температуре окружающей среды, по условиям лета самый жаркий месяц, средняя максимальная температура. На самом деле температура переменная, в нормальных условиях она влияет на ток проводника не очень сильно.Поэтому только для какого-то высокотемпературного цеха или более жарких мест более 25 градусов учитывайте только скидку.
Также существует ситуация, когда оба условия меняются (выше в трубе и температуре). По расчету после 20% скидки, скидка 10%. Или просто дюжина шансов (например, 0,8 × 0,9 = 0,72, около 0,7). Также можно сказать, что температура трубки в восемьдесят девять раз больше значения.
Например: (изолированный провод с алюминиевым сердечником) 10 квадратных миллиметров, через трубку (скидка 20%) 40 А (10 × 5 × 0.8 = 40)
Трубка и высокая температура (30%) 35A (1O × 5 × 0,7 = 35)
95 квадратных миллиметров, сквозная трубка (скидка 20%) 190 Ann (95 x 2,5 x 0,8 = 190)
Высокая температура (скидка 10%), 214 утра (95 x 2,5 x 0,9 = 213,8)
Трубка и высокая температура (Qizhe). 166A (95 x 2,5 x 0,7 = 166,3)
Для допустимой токовой нагрузки неизолированного алюминия, код горловины плюс половина неизолированной линии, то есть на после расчета половины (на 1,5). Это относится к тому же сечению изолированного провода с алюминиевым сердечником по сравнению с алюминиевым неизолированным проводом, пропускная способность может быть увеличена вдвое.
[Пример 1] Квадратный неизолированный алюминиевый провод 16 мм, 96 А (16 x 4 x 1,5 = 96). Высокотемпературный, 86 А (16 × 4 × 1,5 × 0,9 = 86,4)
[Пример 2] Алюминиевый провод без покрытия, 35 квадратных миллиметров, 150 А (35 × 3 × 1,5 = 157,5)
[Пример 3] Оголенный алюминиевый провод 120 квадратных миллиметров, 360 А (120 × 2 × 1,5 = 360)
③ для определения допустимой токовой нагрузки медного провода, формулы, которые рассчитывает оператор медной линии. То есть поперечное сечение медного провода для повышения порядка ряда, а затем в соответствии с соответствующими условиями алюминия.
[Пример 1] 35 квадратный неизолированный медный провод 25 градусов, увеличение до 50 квадратных миллиметров, а затем на 50 квадратных миллиметров неизолированный алюминиевый провод, 25 градусов, рассчитанный для 225 An (50 × 3 × 1,5)
[Пример 2] Проволока с медной изоляцией размером 16 квадратных мм, 25 градусов, в соответствии с теми же условиями, для 25 квадратных миллиметров алюминиевой изоляции, рассчитывается как 100 А (25 × 4)
[Пример 3] 95 квадратных миллиметров медного изолированного провода под углом 25 градусов через 120 квадратных миллиметров алюминиевого изолированного провода при тех же условиях, рассчитанных как 192 An (120 × 2 × 0.8).
Калькулятор размера провода– Как рассчитать калибр провода
Сечение жилы кабеля следует выбирать в соответствии с потребляемым током подключенных нагрузок. Эта статья расскажет, как рассчитать размер и сечение провода. Онлайн-калькулятор размеров проводов поможет вам рассчитать размеры после ввода данных.
Общие сведения о сечении провода кабеля
Электрическое напряжение – это разделение электрических зарядов и электрического тока за счет направленного движения электронов между двумя точками.Это движение электрона всегда вызывает тепло . Чем больше электронов приводится в движение, тем сильнее становится ток и выделяется больше тепла. Правильное сечение кабеля важно для безопасной эксплуатации электроприборов и машин. В этом отношении решающее значение имеет размер электрического провода.
Линия для раструба имеет меньшее поперечное сечение, чем соединительная линия токарного станка. Однако управление ТЭЦ сильнее, чем у токарного станка. Если бы мы управляли ТЭЦ через токарный станок или колокол, из-за чрезмерного нагрева возник бы пожар в кабеле.
Поперечное сечение относится к площади каждого провода кабеля, и его размер зависит от нескольких факторов. С одной стороны, есть электрические данные подключенной машины и конструктивные условия, такие как длина кабеля и тип установки , с другой стороны. Мы хотим объяснить, как эти факторы влияют на сечение и как рассчитать сечение провода. Кроме того, мы предлагаем калькулятор размера провода .
Функция поперечного сечения
Каждая линия имеет сопротивление, даже если оно очень маленькое. Каждое сопротивление означает выделение тепла , и это тепло преобразуется в электрическую энергию. Проще говоря, мы могли бы назвать это потраченное впустую тепло «потерей», потому что оно не используется по назначению. Этот эффект легко наблюдать при использовании старых лампочек: уже через несколько секунд после включения стекло становится слишком горячим, чтобы дотронуться до него.
Провод должен обеспечивать прохождение тока с минимально возможным сопротивлением. Обычно действует следующее: с увеличением поперечного сечения кабеля сопротивление уменьшается.Особенно это актуально при очень сильной жаре. Увеличение поперечного сечения нейтрализует это тепло. Это снижает риск чрезмерного нагрева и предотвращает возгорания.
Взаимосвязь между температурой и сопротивлением
Из-за химических процессов, происходящих в материале, электрическое сопротивление кабеля увеличивается с температурой. Вот почему мы измеряем сопротивление, близкое к 0, с помощью холодной лампочки. При включении генерируется очень сильный ток, который стабилизируется из-за нагрева в течение доли секунды.Вот почему лампы накаливания обычно горят с большим взрывом при включении, а не во время работы.
Проволока меньшего диаметра нагревается быстрее при том же токе. Нагрев увеличивает сопротивление проволоки, что, в свою очередь, приводит к ее более быстрому нагреву. Этот круг предотвращает отказ некоторых систем в течение некоторого времени после включения, потому что нагревание линии увеличивает сопротивление.
Формулы для расчета сечения провода
DC расчет поперечного сечения линии:
$$ A = \ frac {2 \ cdot l \ cdot I} {\ gamma \ cdot U_a} $$
Однофазный переменный ток Расчет проводов:
$$ A = \ frac {2 \ cdot l \ cdot I \ cdot \ cos \ varphi} {\ gamma \ cdot U_a} $$
Трехфазный переменный ток (трехфазный ток) Формула поперечного сечения линии:
$$ A = \ frac {\ sqrt {3} \ cdot l \ cdot I \ cdot \ cos \ varphi} {\ gamma \ cdot U_a} $$
Формулы сечения кабеля на первый взгляд выглядят довольно сложными.Поэтому в следующих нескольких разделах мы объясним, как достигаются эти размеры. Значения просто нужно ввести в калькулятор размера провода .
Описание компонентов
\ (l \) = длина линии в метрах\ (I \) = номинальный ток в амперах
\ (\ sqrt {3} \) = коэффициент объединения трехфазного тока
\ (\ cos \ varphi \) = электрический КПД системы
\ (\ gamma \) = проводимость материала линии в Сименсах / м
\ (U_a \) = Допустимое падение напряжения кабеля в%
Получение требуемых значений
Номинальный ток \ (\ mathbf {I} \) и КПД \ (\ mathbf {\ cos \ varphi} \) можно найти в руководстве или на паспортной табличке машины.В качестве альтернативы, ток можно рассчитать, используя известные мощность и напряжение. Для установок постоянного тока \ (\ cos \ varphi \) не указывается. Это 1.0, и его можно не учитывать при расчетах.
Длина линии \ (\ mathbf {l} \) измеряется точно вдоль линии и указывается в метрах. Для постоянного и однофазного переменного тока рассчитывается длина, умноженная на два, потому что ток через + и – или L и N течет вперед и назад.
Коэффициент переключения трехфазного тока \ (\ mathbf {\ sqrt {3}} \) – фиксированное значение.Он возникает из-за взаимодействия трех фаз, потому что здесь ток не просто течет туда-сюда. Это значение всегда остается неизменным.
Проводимость \ (\ mathbf {\ gamma} \) зависит от используемого материала и составляет 58 для меди. Серебро имеет самую высокую проводимость при 62, в то время как более старые алюминиевые выводы при 37 значительно ниже. Как правило, чем выше проводимость материала, тем ниже его электрическое сопротивление.
Допустимое падение напряжения \ (\ mathbf {U_a} \) обозначает долю входного напряжения, которая может упасть выше максимального значения линии.Это максимальное падение напряжения обычно устанавливается на уровне 3% в Германии, если для установки не предусмотрены специальные условия. 2 \).2 \). В смысле резерва, здесь следует использовать следующий размер. Большее поперечное сечение имеет только преимущества с точки зрения электричества. Единственные недостатки – немного более высокая стоимость и больший размер.
Расчет сечения провода – прочие факторы
Допустимая допустимая нагрузка по току также зависит от температуры окружающей среды . Нагрузки кабеля могут отличаться при разных температурах. Высокие температуры имеют первостепенное значение, поскольку они снижают грузоподъемность.Низкие температуры увеличивают допустимую нагрузку.
Режим прокладки кабеля ограничивает ток в зависимости от материалов, окружающих кабель. Существуют типы установки от A1 до E. Они зависят от того, проложен кабель на стене, в стене или свободно. Как правило, расчетное сечение жилы будет намного ниже предельного значения, основанного на типе прокладки.
Если используется более одного кабеля, необходимо также отрегулировать допустимую нагрузку. Это связано с тем, что несколько плотно уложенных кабелей больше не могут беспрепятственно излучать свое тепло.Существуют факторы, зависящие от количества кабелей с “ шапкой ”, с помощью которых снижается допустимая нагрузка по току.
Расчет сечения провода для нескольких потребителей
Сложнее рассчитать сечение проводника при подключении нескольких нагрузок. В принципе, можно сложить все токи и измерить длину общего участка линии. Исходя из этого, можно рассчитать большое сечение. Однако в большинстве случаев размер этой линии будет значительно превышен, поскольку не все потребители обычно получают электроэнергию одновременно.Здесь обычно ожидается коэффициент одновременности . Нет четкого способа определить это.
1, 1,5, 2,5, 4, 6 квадратных проводов
Насколько 1, 1,5, 2,5, 4, 6 квадратных проводов могут нагружать кВт?При покупке электропровода многие спросят о нагрузке проводов с разным сечением. Есть 1 квадратный провод, 1,5 квадратных провода, 2,5 квадратных провода, 4 квадратных провода, 6 квадратных проводов и так далее. Ниже приводится краткое описание того, сколько ватт могут быть нагружены этими проводами.
1 квадратная линия: поперечное сечение составляет 1 квадратный миллиметр проволоки
Если мы основываемся на формуле: площадь = 2 * 3,14 радиуса
Итак, 1 квадратная линия составляет примерно = 1,13 мм
Сколько ватт может нагрузить один или 1 квадратный провод?
Электрик обычно использует «формулу»: если длина медного провода, площадь поперечного сечения на квадратный миллиметр может безопасно проходить через номинальный ток 4-5 А; 220В в однофазной цепи, мощность на 1кВт, сила тока около 4.5А; в трехфазной симметричной схеме 380В, мощность на 1кВт, ток около 2А. Приведенные выше значения могут быть очень близки к рассчитанным по формуле физических расчетов. Поэтому, чтобы избежать этих «утомительных» формул, мы должны помнить об этих вещах.
Тогда согласно этому алгоритму мы знаем: медный провод на 1 квадратный миллиметр площади, если 220 В используется в однофазной цепи, он может безопасно пропускать ток нагрузки через 1 кВт; при использовании в цепи трехфазной сбалансированной нагрузки (например, двигателя) может выдерживать нагрузку по току на 2.5кВт.
Сколько ватт могут нагружать два и 1,5 квадратных провода?
Если линия электропередачи представляет собой линию из медного провода, максимально допустимый рабочий ток составляет 20А или 4400 Вт; два – скрытая стальная гильза, сила тока 16А, мощность 3520 Вт; тройка скрытая ПВХ, ток 14А, потом мощность 3000 Вт.
Сколько ватт могут нагружать три и 2,5 квадратных провода?
2,5 квадратный провод Cheng на сколько киловатт электроэнергии, положения национального стандарта GB4706.1-1992 / 1998 значение тока нагрузки провода, медный провод 2,5 мм 16 А 25 А до примерно 5500 Вт, провод с алюминиевым сердечником 2,5 мм 13 А ~ 20 А около 4400 Вт 220 В переменного тока длительное напряжение не превышает 10 А, стандартное время не превышает 15 А безопасно.
сколько ватт может потреблять кабель 2,5 мм?
1 квадратная линия = 8A, 8A × 2,5 квадрат = 20 ампер, по формуле: P = U × I, 220V × 20A = 4.4кВт
Таким образом, можно использовать провод 2,5 квадрата BV с максимальной мощностью 4,4 кВт.
Сколько ватт могут нагружать четыре и четыре квадратных провода?
Однофазный источник питания 1 кВт составляет около 4,5 А, а 8 кВт – около 36 А. Пропускная способность 4 квадратных проводов (одиночный пластиковый провод) составляет около 30 А, некоторых небольших, 6 квадратных линий (мощность одного прохода). Вы должны изменить стол и ворота. Не используйте такую большую линейку мощности, даже самую маленькую 4KW. 4 квадратных провода Cheng по тому, сколько киловатт мощности зависит от вашей домашней мощности 220 В или заводской мощности 380 В, если 4 квадратных провода 220 могут нагружать от 6 до 8 кВт.
Сколько ватт могут нагрузить пять и шесть квадратных проводов?
Квадратный провод 6 не может быть напрямую связан с тем, сколько киловатт линии электропередачи и мощность передачи. В общем, для кондиционирования 6 квадратных квадратов более чем достаточно. Для электроснабжения на стройплощадке обычно используется кабель 10×6 + 1×4. Что касается силы тока, то, согласно моему опыту в строительстве, этот кабель обычно управляется воздушным выключателем на 63 А. Алюминиевый провод 6 квадратного сечения может нагружать 6 кВт медного провода 6 квадратного сечения для нагрузки 10 кВт.
В качестве первоклассного китайского предприятия по производству кабельных проводов и кабелей SANHENG, в основном производство силовых кабелей, кабелей управления, кабеля с ПВХ-изоляцией, строительного провода, кабелей с ПВХ-изоляцией и оболочкой, резиновых кабелей, воздушных кабелей, неизолированных проводов 8-й серии. можно разделить на более чем 50 разновидностей, подразделенных на 1000 спецификаций.
Вся продукция сертифицирована обязательной сертификацией Китая, сертификацией BV, сертификатом SONCAP Нигерии, лицензией на промышленное производство в Китае и другими национальными сертификатами.У нас также есть возможность производить продукцию, соответствующую международным стандартам, таким как IEC, CE, RoHS и так далее.
Henan Sanheng Cable Co., Ltd, основанная в 2000 году, уже почти 20 лет является одним из ведущих производителей проводов и кабелей в китайской кабельной промышленности. Компания имеет более 5 производственных линий .
Производственный кабель можно разделить более чем на 50 разновидностей и подразделить на 1000 спецификаций. Все продукты прошли национальную сертификацию, такую как обязательная сертификация в Китае, сертификация bv, нигерийский сертификат SONCAP, национальная промышленная сертификация Китая и т. Д. Китайская национальная лицензия на промышленное производство и т. Д. Он также имеет возможность производить продукцию, соответствующую международным стандартам, таким как IEC, CE, RoHS и т. Д.
Если вы хотите купить провода и кабели, вы можете спросить у сотрудников службы поддержки клиентов и мы свяжемся с вами как можно скорее.
- Алюминиевый кабель с ПВХ изоляцией
Проводник: Алюминиевый проводник класса 1/2 (сплошной)
Изоляция: компаунд ПВХ
Цвет изоляции: красный, синий, зеленый, желтый, коричневый, черный, серый, белый, розовый, оранжевый, желтый / зеленый
- Гибкий плоский кабель
Проводник: многожильный медный провод класса 5/6 (гибкий)
Изоляция: компаунд ПВХ
Цвет изоляции: красный, синий, желтый / зеленый или по запросу
- Одноядерный гибкий кабель
Проводник: многожильный медный провод класса 5 (гибкий)
Изоляция: компаунд ПВХ
Цвет проводника: красный, синий, зеленый, желтый, коричневый, черный, серый, белый, розовый, оранжевый, желтый / зеленый
- Двойной и заземляющий кабель
Проводник: медный провод класса 1/2 (сплошной)
Изоляция: компаунд ПВХ
Цвет изоляции: красный, синий, желтый / зеленый или по запросу
Что нужно знать о площади поперечного сечения нейтральных проводников?
В этой статье технической группы ECA даются простые и понятные технические советы по сечению нейтральных проводников.
Как правило, схемы конструируются с использованием нейтральных проводников той же площади поперечного сечения, что и линейный провод.
Действительно, BS7671: 2008 Регламент 524.2.1 гласит:
«Нейтральный проводник, если таковой имеется, должен иметь площадь поперечного сечения не меньше, чем у линейного проводника:
- В однофазных двухпроводных цепях любого сечения
- В многофазных и однофазных трехпроводных цепях, где размер линейных проводов меньше или равен 16 мм 2 для меди 25 мм 2 для алюминия
- В цепях, где это требуется в соответствии с Правилом 523.6.3. »
Настоящие Правила фактически требуют, чтобы нейтральный проводник имел одинаковую площадь поперечного сечения в однофазных системах. Однако в многофазных системах можно использовать нейтральный проводник с уменьшенной площадью поперечного сечения.
Правило 524.2.2 гласит:
«Если общее содержание гармоник из-за тройных гармоник превышает 33% основного тока линии, может потребоваться увеличение площади поперечного сечения нейтрального проводника (см. Правило 523.6.3 и Приложение 4, раздел 5.5) ».
Это требует от проектировщика установки обеспечения того, чтобы содержание гармоник было ниже 33% от основной гармоники линейного тока, в противном случае следует изучить возможность обеспечения нейтрального проводника с большей площадью поперечного сечения.
Правило 524.2.3 гласит:
«Для многофазной цепи, в которой каждый линейный провод имеет площадь поперечного сечения более 16 мм 2 для меди 25 мм 2 для алюминия, нейтральный провод может иметь меньшую площадь поперечного сечения, чем у одновременно выполняются линейные проводники, обеспечивающие следующие условия:
- Ожидаемый максимальный ток, включая гармоники, если таковые имеются, в нейтральном проводе при нормальной работе не превышает допустимую нагрузку по току уменьшенной площади поперечного сечения нейтрального проводника, и
ПРИМЕЧАНИЕ: нагрузка, которую несет цепь при нормальных условиях эксплуатации, должна практически равномерно распределяться между линиями
- Нейтральный провод защищен от сверхтоков в соответствии с Правилом 431.2 и
- Размер нейтрального проводника должен быть не менее 16 мм 2 для меди и 25 мм 2 для алюминия с учетом Положения 523.6.3 ».
Настоящий Регламент предлагает некоторую возможность иметь нейтраль с уменьшенной площадью поперечного сечения при условии соблюдения трех требований.
Ниже приведены некоторые практические советы по выполнению этих трех пунктов:
Ожидаемый максимальный токЕсли система устроена таким образом, что ожидаемый ток в нейтрали должен быть больше, чем токонесущая способность уменьшенной нейтрали, то можно просто заявить, что нейтральный провод не будет соответствовать требованиям и должен быть увеличенным.
Нейтраль защищена от сверхтоковПравило 431.2.1 требует, чтобы в системе TN или TT, где площадь поперечного сечения нейтрали меньше, чем у линейного проводника, требовалось устройство обнаружения перегрузки по току. Для этого не требуется, чтобы нейтраль имела устройство защиты от перегрузки по току, только датчик, который вызовет отключение линейных проводов. По сути, это устройство будет контролировать ток в нейтрали, и если он достигнет уровня, который может вызвать повреждение проводника, линейные проводники будут отключены.
Минимальный размер и регулировка 523.6.3
Минимальный требуемый размер должен быть не менее 16 мм, 2 для медных и 25 мм 2 для алюминиевых кабелей. Правило 523.6.3 требует, чтобы проектировщик рассмотрел количество третьей гармоники в кабеле с дополнительной информацией, содержащейся в Приложении 4, раздел 5.5.
Таким образом, при соблюдении всех соответствующих критериев можно спроектировать и установить цепь, в которой нейтраль имеет площадь поперечного сечения меньше, чем у линейных проводов.
Загрузка открытых канатных линий | Песня об открытом проводе
Нагрузка: открытый провод по сравнению с кабелем. Приложения
Редкая фотография конструкции с оттяжками, оснащенной загрузочными катушками с верхним рычагом (черные ящики). Обратите внимание на использование утюгов, чтобы замкнуть пары контуров в тупик для каждого узла катушки в металлическом корпусе. Оригинальные катушки были помещены в деревянные ящики и окружены воздухом, в отличие от указанных выше, внутренние части которых были изолированы и охлаждались маслом. Считалось, что древесина смягчает паразитные магнитные эффекты, ведущие к возможным потерям энергии.Дата фото: вскоре после Первой мировой войны или в начале 1920-х годов (обратите внимание на автомобильный стиль на заднем плане). Источник фото и местонахождение неизвестны.
Введение
Многие из вас видели очень большие ящики или «резервуары», прикрепленные к столбу на кабельной трассе. Они отделены друг от друга значительным расстоянием. При осмотре наземный наблюдатель увидит оголенный отрезок кабеля, ведущий от основного антенного кабеля, или подвешенный кабель в пластиковой оболочке, сращенный с жгутом резервуарного устройства.Это «загрузочные катушки» разных размеров. Некоторые из них, проложенные на кабеле «A&B» между Чикаго и Омахой на трансконтинентальном маршруте, были размером с электрические полюсные трансформаторы мощностью 50 и 100 кВА. Их корпуса устанавливались на двухполюсной конструкции с двумя стальными двутавровыми балками между полюсами. Ранние модели были квадратными; поздние 1920-е годы и позже, раунд. Они могли быть от пары дюймов в диаметре до полуфута в длину.
Нагрузочные катушки не были размещены последовательно с кабельными парами для украшения или для снижения энергопотребления потребителей.Вместо этого они были «индукционными устройствами», как обычные распределительные трансформаторы переменного тока, но сделали несколько вещей в отношении исправности телефонных цепей постоянного тока:
- Кабельные цепи проходят через нагрузочную катушку, что вызывает эффект «полосового фильтра».
- Каждая установка увеличивает последовательное сопротивление и индуктивность проводов (пар).
- Размещение нагрузочных катушек в кабельных цепях увеличивает индуктивность, тем самым снижая скорость передачи голоса и несущих токов.Фактически, для цепей с тональной частотой нагрузка применяется обильно. К сожалению, для несущей это ухудшает сигналы там, где они работают выше, чем частота среза схемы нагрузки.
Итак, зачем говорить о кабеле вместо открытого провода для введения в эту тему? Принципы загрузки телекоммуникационных цепей тональной частоты сегодня хорошо изучены. Однако сегодня можно увидеть только катушки с нагрузкой на кабельную антенну, под землей или под землей. После середины 1920-х годов нагрузка с открытого троса была снята, хотя первоначально она применялась в первые дни на некоторых протяженных маршрутах.Сегодня кабели часто подвергаются нагрузке во многих ситуациях. Однако воздействие устройства индуктивности, такого как катушка нагрузки, на цепи с разомкнутыми проводами открыло значительные «банки с червями» для их эффективной работы и развития. Итак, хотя мы видим, что многопарные медные кабельные линии загружены (POTS), чтобы открыть провод, нужно сказать: «Нет, нет!»
Давайте вернемся в историю и рассмотрим, почему открытая проволока изначально казалась такой многообещающей с этими катушками, но была быстро удалена и вместо этого стала стандартом работы с качественной кабельной парой.
Давайте «загрузим» основы затухания
Что такое «затухание»? Это, в общем, пятидолларовое слово для обозначения вмешательства. Помехи на открытом проводе намного меньше, чем при заключении в оболочку в виде пар кабелей. Кабели были инструментом, даже в первые дни, позволяя передавать сигналы открытого провода в центральные офисы (C.O.s) и различные хижины ретрансляторов. Железные дороги, их гражданские коллеги в телекоммуникационных и других транспортных организациях использовали кабели, потому что они были менее подвержены воздействию элементов, позволяли использовать ограниченный зазор и пространство и могли быть закопаны или помещены в подземные трубопроводы.Ясно, что кабели должны сыграть важную роль не только в будущем, но даже в первые дни применения открытых проводов.
Открытый завод по взиманию платы за проезд по кабелю к 1880 году увеличился почти до 50 миль, в то время как его конкурент, кабель в 1883 году, увеличился до более чем одной четверти мили в Бостоне. Эту важную инициативу быстро превзошла 10-мильная канатная дорога между Нью-Йорком и Ньюарком в 1902 году.
Открытый провод мчался на запад, поскольку открытый провод 1893 года обеспечивал ежедневное сообщение между Чикаго и Нью-Йорком.Эта линия в девятьсот миль была новаторской, но также и душераздирающей, поскольку это, казалось, был самый длинный участок линии, на котором речь могла удовлетворительно распространяться без ущерба для фатальных электрических потерь.
По заявке на патент США 0-652-230, поданной 14 декабря 1899 г. Михайло. И. Пупин, загрузочная катушка стала практичной, однако Пупин только усовершенствовал мышление более раннего ученого Оливера Хевисайда. Хевисайд был блестящим математиком, который применил вычисления для анализа элементов схем.Изучив используемые телеграфные кабели, он обнаружил, что существуют способы увеличения индуктивности, тем самым подчеркивая дальнейшую эффективность работы.
Хевисайд искал линию передачи без искажений, но обнаружил, что это может произойти только при сочетании нескольких факторов. Он называл их «условием Хевисайда». Последовательное сопротивление (Z) должно быть пропорционально полному сопротивлению шунта (Y) на всех частотах. Ни одна линия передачи в то время не характеризовалась таким идеальным положением, потому что изоляторы протекают (низкая стоимость), будь то стеклянные или пластиковые (в кабелях).Чтобы исправить эту ситуацию, Хевисайд рассмотрел вопрос об улучшении индуктивности за счет:
- большого расстояния между каждым линейным проводом
- пропитки изоляторов железной пылью
Это было довольно непрактично в конце 1880-х годов, поэтому Хевисайд предложил разместить разнесенные устройства индуктивности вдоль линии передачи. линии через равные промежутки времени. Это была замечательная идея, но сильные мира сего ее не поддержали. Поскольку его идеи основывались на теории, а не на практическом запатентованном устройстве, его предложения вежливо игнорировались.
Примерно в середине 1890-х годов Джон С. Стоун, инженер AT&T, предложил идею «непрерывной нагрузки», аналогичную теориям Хевисайда о индукции кабеля, но она так и не нашла прямого применения. Более поздние элементы его мышления нашли свое отражение в других формах производства и проектирования кабелей.
Там, где разомкнутый провод мог зайти в тупик, погрузка принесла облегчение телефонным инженерам, которые теперь могли расширить западные платные маршруты. Вскоре последовали некоторые рекордные достижения после изобретения загрузочной катушки в 1900 году:
- Завершение строительства трассы Бостон-Вашингтон, округ Колумбия.C. Подземный кабель (455 миль) в 1913 году.
- Бостон – Сан-Франциско, открытый провод (3650 миль) в 1915 году.
Как сообщает H.M.S. Строительство «Титаника» и подготовка к его первому и последнему рейсу подходили к концу, было загружено 85 000 миль открытого провода в Соединенных Штатах. Кабель тоже был загружен на расстояние более 170 000 миль. Как мы уже говорили в Song в другом месте о платных входных кабелях , мы уточним тот факт, что большинство этих нагруженных кабелей были соединительными линиями между офисами.В то время использовалось более 125 000 погрузочных катушек.
Использование загрузочных катушек в сочетании с появлением телефонного повторителя сделало возможной дальнейшую значительную загрузку открытого провода. К президентским выборам 1924 года было загружено 200 000 миль открытого провода и 135 000 миль кабеля. В сумме более 777 000 перегрузочных катушек использовались в системе Bell (согласно их записям), из которых полмиллиона катушек находились на межведомственных магистральных линиях. 1 240 000 загрузочных катушек Western Electric были внедрены в различных операционных компаниях Bell System и ее подразделения длинных линий.Это НЕ включает различные тысячи независимых компаний (как, например, в Айове, где насчитывается более 800 независимых компаний!), Использующих нагрузку на свои меньшие системы, в которых эффективно применялись и активировались системы обмена и взимания платы за проезд на короткие расстояния. Похоже на то, что уважительное дело должно продолжаться. . . навсегда . . . верно?
Итак, почему нагрузка осталась на кабеле и снята с открытого провода, начиная с 1926 года? Давайте посмотрим на основы кабелей и антенных проводов. Если вы перейдете к разделу Некрологов с данными о платных дорогах , вы найдете поперечное сечение оригинального кабеля A&B, который использовался из Чикаго в Омаху, заменяя исходный открытый провод в 1936 году.В вашем районе найдите антенный кабель, и если вы разрежете его, то на нем будут четко видны проводники разного цвета с изоляцией. Обычно такие кабели содержат жилы сечением 19, 22, 24 или 26 калибра. Очевидно, это довольно маленькие калибры. По мере того, как они удаляются от C.O., RST или RT (удаленного абонентского терминала), их диаметр увеличивается.
Однако при использовании платных кабелей, где между городом и городом проходит некоторое расстояние, две пары с идентичными электрическими характеристиками перемещаются (витые пары), образуя четырехпроводную группу, или «четырехпроводную».«Они направленные; означает, что одна пара передает одно направление «Восток», а другая – «Запад». Вы обнаружите, что это называется «четырехпроводной схемой», и в этих парах чаще всего используется несущая.
Конденсаторы образуются, когда изолятор разделяется на проводящие материалы и подается электричество. Воздушные пары открытых медных проводов ничем не отличаются. Два провода (и на больших платных проводах) пары выше, ниже и рядом с ними выполняют этот эффект, поскольку проводники разделены изоляцией-воздухом.Поэтому, если провод длинный, емкость увеличивается. Хорошие изоляторы уменьшают емкость, а плохие – увеличивают ее.
Кабельные цепи страдают гораздо большим затуханием или потерями от помех, чем открытый провод, по множеству практических и важных причин. Когда вы объединяете несколько пар, так плотно упакованных в одну оболочку, получается более высокое затухание. Теперь, если мы введем несущую с ее более высокими частотами, то потери резко возрастут. Но обо всем по порядку.. .
Вы спросите: «Но разве оператор связи не был впервые разработан для открытой связи?» Да, было. Развитие несущих проводов открытого типа привело к использованию систем несущих проводов с согласованным импедансом для кабелей. Однако загрузочные катушки имели тенденцию блокировать более высокие частоты, как это было сделано в несущей с открытым проводом. Кроме того, в схемах высокоскоростной телеметрии возникли проблемы с нагруженными цепями. Когда была нагружена цепь с разомкнутым проводом на большие расстояния, даже в идеальных условиях скорость передачи существенно снижалась. Одной из основных проблем с этими длинными линиями с открытыми проводами были эффекты эха.В то время как эхоподавители были позже применены к платному кабелю, продвижение перевозчика на платную перевозку существенно сделало погрузочную катушку ненужной на длинных маршрутах. Пригородные и обменные операторы пока их используют, но их использование сокращается.
Вот как размер проводника, сопротивление, частотное затухание и емкость повлияли на конструкцию кабеля:
Очевидно, что кабели показали более высокие потери, чем открытые проводные линии. Хотя попытка уменьшить распределенное сопротивление за счет увеличения размера поперечного сечения металлической пары может сработать (и работает), теперь у вас есть очень тяжелый кабель и меньшее количество пар, содержащихся в оболочке того же размера.Это непрактичное усовершенствование имеет свои преимущества: распределенная емкость сокращается за счет увеличения пространства между ними и, в свою очередь, снижает емкость также на всем протяжении кабеля. Однако вместо 300-парного кабеля вдоль дорогостоящей полосы отвода / сервитута у вас есть гораздо менее эффективный обходной путь для телекоммуникаций. Помните: в телекоммуникационной сфере эффективность трафика – приоритет номер один.
Например, если бы в первые годы погрузочные катушки никогда не размещались на внешнем заводе, на их месте должны были быть инвестиции компаний дальней связи и проводники большего диаметра, то, по оценкам, инвестиции в завод к 1930 году были бы больше, чем треть миллиарда долларов! Подумайте об объектах с открытой проводкой! Например, использование проводов калибра 16 потребует механической устойчивости траверсы.Для этого потребуются более тяжелые штифты и рычаги. Там накапливаются большие расходы.
Какая альтернатива схеме «меньше пар – лучше»? Загрузка. За счет увеличения распределенной индуктивности значительно снижается затухание. Нагрузка преобразует кабель с определенными отрицательными характеристиками в кабель с улучшенными электрическими характеристиками. Самым важным словом является «постоянный». Нагрузка в кабельных парах тональной частоты позволяет сохранять статичность всей длины на единицу; предсказуемо по качеству во всем.Между различными голосовыми частотами может происходить максимальная передача мощности, поскольку выполняется нагрузка.
Теперь откройте проводные линии. . . не имеют значительных потерь или затухания, которые испытывают пары переполненных медных кабелей. Да, убытки есть, но они совершенно разные и со временем меняются. Мы говорили о «постоянных» электрических характеристиках многопарного кабеля с нагрузкой. Но открытый провод не защищен оболочкой, и в этом заключается проблема. На открытом воздухе эти неизолированных проводников , как правило, страдают от капризов климата: дождь, мокрый снег, снег (мокрый снег проводит ; сухой снег действует как изолятор ), ветер (который приводит к разделению пар от одного. другой, а также отклоняя их в точках контакта с изоляторами), пары висели над и под другими цепями, а также электрическая мощность A.C. потенциальная индукция и контакт, просто не допускайте нагрузки открытого провода.
Вот еще одна опасность: загрузочные катушки непрактичны для увеличения индуктивности открытого провода в качестве метода повышения эффективности, потому что мы знаем, как влажные изоляторы влияют на затухание, особенно на более высоких частотах, и ни один изолятор не является полностью «изолятором». У всех есть потери от утечки той или иной формы. Этот «дисбаланс» между электрическими характеристиками и кабельными парами, защищенными оболочкой, делает нагрузку действительно непрактичной.
Еще одной особенностью, ограничивающей их использование на открытом проводе, было уменьшение эффектов линейных искажений. Чтобы объяснить это, загрузка открытого провода выявила потребность в гораздо более совершенных изоляторах на каждом полюсе, а также в новых процедурах, в которых разделение между физическими парами было решающим. Напряженная линия работала при более высоком напряжении, чем ненагруженная. Поскольку все изоляторы «протекают», все изоляторы склонны терять небольшое напряжение по бокам до штифта, плеча и полюса, когда идет дождь.Другие загрязнения также отомстили открытым проводам, например, пыль, соляные брызги океанов и промышленные загрязнения. Главными виновниками последних были паровозы, выхлопные газы черного дыма вырывались из стеков двигателей и оседали на изоляторах, неизолированных соединительных проводах и шпильках траверсы.
Когда в начале ХХ века строилась трансконтинентальная (исходная) линия в США, загрузка открытого провода давала достаточно «Умм!» для повышения эффективности передачи данных из Нью-Йорка в Денвер.Однако загрузка открытого провода существенно отличалась от существующих кабельных линий того времени.
Открытый трос был загружен, но расстояния между загрузочными катушками были намного ближе, что делало эти воздушные пары очень тяжелыми. Кроме того, как показано на фотографии, приведенной в заголовке этой главы, ящики нагрузочной катушки были большими, поэтому в них можно было разместить очень большие катушки – намного больше, чем у кабелей, установленных аналогичным образом.
Открытый провод был гораздо более восприимчив к ударам молнии, чем кабель, поэтому они прошли испытание на «пробой» в начале прошлого века при напряжении 8 кВ.Каждая катушка была защищена грозозащитными разрядниками на каждой боковой паре.
Также открытый провод, который вначале считался гораздо более эффективным при передаче голоса, чем кабель. Это подсказало экспертам, что в тот ранний момент времени требовалось, чтобы открытые катушки нагрузки с проводом имели меньшие потери, чем катушки подземного кабеля.
Интересно, однако, что эффекты задержки передачи весьма заметны. По кабелю звуковые волны медленнее, чем в открытых проводах. По платному кабелю на большие расстояния голос будет передаваться на скорости 30 000 км / сек, тогда как скорость открытого провода составляет 300 000 км / сек.Если они загружены, скорость заметно снижается.
Технически мы говорим, например, о «последовательном сопротивлении» на милю петли в кабелях. Это сопротивление зависит от поперечного сечения открытого провода или диаметра кабеля. Сопротивление уменьшается при увеличении площади провода. В отличие от энергетики, где линии передачи сверхвысокого напряжения (сверхвысокого напряжения) имеют двойные, трех- или четырехпроводные провода, к телефонным парам относятся несколько иначе. Итак, нельзя ли уменьшить сопротивление телефонной цепи, соединяя два провода (совмещая их размер в поперечном сечении)? К несчастью .. . нет . . . поскольку в обоих проводах протекает одинаковый ток, в результате чего он выходит из одного провода и меняет направление на другой. Вот почему сопротивление на милю петли в два раза больше, чем у одиночного проводника.
Перевозчик. Теперь вы открыли еще одну пивоварню, добавив более высокие частоты. Даже с кабельными парами цепи, передающие сигналы свыше 15 000 циклов, не нагружаются. Особые схемы требуют исследования, когда конкретная пара выбирается для «разгрузки» обслуживания.Инженер по локальному шлейфу проверяет MPLR (записи механизированных полюсов) или аналогичную документацию, определяя, какие пары необходимо исключить из нагрузочных катушек вдоль предложенного маршрута, и переворачивает завершенный рабочий заказ, чтобы соединители освободили эти пары от нагрузочных катушек.
Некоторые из вас, возможно, слышали выражение «H-88» для загрузки. Кратко остановимся на этой фигуре речи. Нагрузка кабельных пар за тысячу циклов создает различные электрические эффекты в зависимости от размера проводника.Я помню, как проектировал проекты в соответствии с предпочтениями по загрузке H-88, поскольку оборудование было указано для обслуживания подземным многопарным медным кабелем. Просто чтобы вы могли взглянуть на другие типы загрузки:
- H-31
- H-44
- H-135
- H-172
- B-88
- M-88
- B-135 и конечно
- H-88
Ладно, ладно. . . Да . . . что означают приставки «H», «B» и «M»? Когда я работал с Southwestern Bell, этот вопрос возник несколько лет назад.Давайте раскроем тайну. Великий сторонний инженер по трансмиссии, с которым я работал, подарил мне старую диаграмму. Я поделюсь этим с вами, но сначала сделаю несколько замечаний.
Во-первых, когда открытая проволока, а затем и кабели были впервые представлены с учетом нагрузки на них, было множество типов нагрузки. Когда я работал над дизайном кабеля, мы предпочитали H-88, поскольку большинство устройств на медном парном кабеле работали на тональной частоте. Наши основные колеи в пригороде Далласа, Форт.Районы Уорт, Уичито-Фолс, Хьюстон были 24-го и 26-го калибра. Поскольку открытый провод был в смертельном броске, а оставшиеся открытые провода были простыми однопарными нетронутыми проводами с кронштейном без какой-либо нагрузки в глухих местах, подавляющее большинство этих других стилей загрузки просто перестали использоваться. Следовательно, H-88 стал «предпочтительным» стилем загрузки для большинства телекоммуникационных компаний, таких как Independent, GTE или Bell.
Итак, вот что: буква обозначает расстояние на фут; числовое обозначение показывает значение индуктивности Миллигенри (ожидаемое).
- A = 700 футов
- B = 3000 футов
- C = 929 футов
- D = 4500 футов
- E = 5575 футов
- F = 2287 футов
- H = 6000 футов
- J = 640 футов
- X = 680 футов
- Y = 2130 футов
Итак. . . что означает «88»? Эти числа являются значениями индуктивности: следовательно,
- 18 = 18 Миллигенри
- 22 = 22 Mh
- 25 = 25 Mh
- 31 = 31 Mh
- 44 = 43 Mh *
- 50 = 50 Mh
- 63 = 63 Mh
- 66 = 66 Mh
- 88 = 88 Mh
- 106 = 107 Mh *
- 172 = 170 Mh *
- 174 = 171 * Mh
* обозначает границы применения, а не ошибочная цифра.
Чем больше катушка, тем больше расстояние между ними. Некоторые из этих конфигураций, показанных выше, использовались с открытым проводом и, мягко говоря, являются «старинными». Сокращенным до наиболее полезного и практичного обозначения стал Н-88. Мы использовали его, потому что он обладал меньшей полосой пропускания (для использования голосовой частоты), меньшей скоростью распространения, меньшими потерями и более высоким импедансом.
Например: с «LC» для обозначения катушки нагрузки упрощенная конструкция однолинейного кабеля будет выглядеть следующим образом:
[ C.О. ] 0 ′ <————– 6,000 ′ —————- [ LC ] —— 3,000 ′ —— [ LC ] —— 3,000 ′ —– [ LC ] -> конец
Поскольку калибры в платных кабелях обычно больше, например, 19, а иногда и 16 калибра, используются только H-31, H-44, H-88, H-172 и B-88. Эта загадочная номенклатура показывает, что нагрузка не является окончательным решением проблемы затухания и что существует практический предел приложения нагрузки к кабелю. Поскольку каждая катушка периодически вставляется в длину кабеля, последовательное сопротивление и индуктивность вдоль проводников увеличивается.Если вы увеличили сопротивление до такой степени при чрезмерной нагрузке, значит, вы превзошли всю цель этих устройств. При проектировании кабельной нагрузки я понял, что 18 000 футов – это самая большая допустимая длина. Это было связано с тем, что максимальные значения усиления передачи превышали эффективную работу кабельных пар.
Каким образом располагались загрузочные катушки? Это зависело от калибра кабеля и длины от одного конца до другого. Если бы мы использовали загрузку H-88, например, на АТС (возле пригородной С.O.), и это был калибр 24, расстояние между загрузочными катушками от C.O. до первой катушки составляло 6000 футов. Частота среза составит 3700 гц. Ожидается, что затухание составит всего 1,13 децибела на милю. Для калибра 22 расстояние в 6000 футов останется прежним, однако частота отсечки будет меньше: 3500 гц и 0,79 децибела на милю понесенных потерь. Телефонисты называют предел установки «меткостью ручной гранаты». Это означает, что буфер расстояния между установками должен был (в первые годы) оставаться ниже 2% отклонения.Позже загрузочные катушки стали намного эффективнее, и было разрешено 5%. Точки нагрузки открытого провода были расположены очень критически; кабель намного меньше, да и запас прочности был больше.
Еще одно примечание. На заре кабельной индустрии, с момента ее появления примерно до 1940-х годов, кабели не обязательно, как сегодня, были заполнены медными парами одного калибра, то есть там, где ANTW-200 (заглубленный) или BKTS-200 (опорная антенна) ) кабеля были все пары 26-го калибра. Если вы обратите внимание на пример кабеля A&B в «Некрологах открытого провода» на этом веб-сайте, поперечное сечение показывает несколько различных размеров.Это больше не делается и к 1940-м годам вышло из употребления. Я работал только над несколькими кабелями, которые отражали эту характеристику.
И. . . вот самый недооцененный факт, касающийся нагрузки кабельных пар по сравнению с разомкнутым проводом. Помимо устранения «эффекта отсечки» (в прежние времена это называлось «комковатость» загрузки катушки в открытом проводе) и там, где «разгрузка» позволяла более высокую скорость передачи по антенному проводу, большую стабильность при длительной транспортировке с разомкнутым проводом было достигнуто.Это произошло потому, что, как правило, открытый провод имел более низкий волновой импеданс и большую свободу от искажения речи. Одна из проблем, связанных с загрузкой, заключалась в том, что когда вы «загружаете» или повторно генерируете мощность сигнала пары, вы также повторно генерируете шум статических помех. Именно здесь были введены ретрансляторы для цифровых систем, которые в последующие годы были весьма многообещающими. Эффекты эха и скоростные искажения тоже доставляли неудобства в первые годы. Благодаря усовершенствованиям в новых материалах, используемых для загрузки катушек, таких как пермаллой, представленный Bell Laboratories в середине 1920-х годов, был полностью реализован весь потенциал распространения телекоммуникаций по всему континенту и снижения затрат – для кабелей .
Еще один момент: на начальном этапе разработки систем нагружения инженеры спорили: «В каком диапазоне частот следует передавать?» Этот фундаментальный вопрос был рассмотрен, и была принята «стандартная» частота среза 2,3 кгц.
Внешний вид загрузочной катушки
Давайте посмотрим, как устроены эти маленькие жукеры. В нашем сегодняшнем уроке мы также познакомимся с некоторыми другими функциями, которые делают их весьма полезными устройствами для обеспечения качества сигнала, а также для повышения эффективности количества сигнала (например, позволяя практически разместить как можно больше пар кабелей в изолированной оболочке с ограниченной окружностью).
Для обеспечения эффективных свойств загрузочной катушки, чем меньше сопротивление обмотки, тем лучше. Катушка нагрузки должна иметь катушку с очень низкими потерями, а идеальное равновесие должно быть создано за счет индуктивности. Чтобы прояснить это, рассмотрим загрузочную катушку, разделенную на две части. Так как один намотанный провод под напряжением представляет собой «говорящую цепь», против него на другой стороне намотанного бублика будет аналогичная намотанная цепь. Оба имеют равное количество (соотношение) витков. Вокруг сердечника перемещалось магнитное поле, созданное двумя обмотками.Когда происходит реверсирование тока, цепь испытывает «инерцию» или индуктивность цепи. Форма тороида облегчает намагничивание катушки с минимальными потерями.
Между прочим, каждый «котел» был не только установлен с катушками, но и окружен и залит изолирующим минеральным маслом, как и другое электрооборудование, имеющее подобное применение. Они были герметично закрыты, и внутрь не допускалось проникновение влаги. Вокруг верхнего корпуса была прокладка, а на более крупных устройствах крышка удерживалась несколькими болтами.Меньшие по размеру блоки, смонтированные на опоре, были заключены в свинцовый кожух, без возможности открывать или проверять внутренние катушки.
Каждый «горшок» содержал веретено, на которое были наложены эти многочисленные отдельные катушки. Иногда катушки нагрузки помещали в кабельные сращивания. Могу также добавить, что на длинных участках C-Rural Wire были установки нагрузки. Позвольте мне выкопать одну из коллекции, мы сфотографируем ее для вас. C-Rural Wire в значительной степени заменил провода кронштейнов открытого типа.
C-Rural Wire Loading
Это вид спереди (резиновое покрытие снято) Western Electric , модель 178A1, кожух катушки.Они были очень распространены в 1960-х годах, когда C-Wire начал заменять провода с открытыми проводами. Обратите внимание на ремешок для крепления устройства к столбу с помощью двух верхних и нижних шурупов. Овальные отверстия на каждой стороне диска предназначены для протягивания C-Wire сзади, перекрещивания и последующего сращивания напротив входа в направлении провода, чтобы избежать деформации провода. Штыри крепления фиксировали пары С-образных проводов (наконечник и кольцо), когда провод был зачищен и затянут.
Раз уж мы говорим о нагрузке, это может быть выполнено на самых минимальных схемах, а не только на многопарных кабелях.Так как C-Wire (который представляет собой спаренный провод отводного типа с пластиковой оболочкой, очень прочный, похожий на обычный отводной провод, но достаточно прочный для длинных пролетов) используется для замены многих проводов с открытыми проводными скобами, мы обсудим, как это было. загружен. GTE, независимые компании и транспортные компании имели аналогичный тип «провода» и применяли его в аналогичных ситуациях, когда открытый провод был удален и заменен им. Если C-Rural Wire следовал по особенно длинному маршруту, применение одиночной парной нагрузочной катушки было указано сторонним инженером завода.Bell использовала загрузочную катушку Western Electric 178A1. Он широко применялся в C-Rural Wire, поскольку я считаю, что у Reliable было что-то очень похожее на него для использования независимыми компаниями.
Вид сбоку той же загрузочной катушки для C-Wire. Диаметр устройства составлял примерно три с четвертью дюйма. Все устройство, сверху вниз, составляло пять с половиной дюймов. Крышка была сделана из гибкого неопренового каучука и просто прижималась к твердой сердцевине. Никакие винты не удерживали его на месте.
Маленькая, заполненная смолой загрузочная катушка, предназначенная для одной пары, имела вид большого печенья. Он был около шести дюймов в диаметре и имел резиновую крышку, которую нужно было снять, чтобы получить доступ к внутренним соединениям. Монтажный кронштейн образует заднюю часть опоры устройства. Два монтажных винта, сверху и снизу, одиночный металлический кронштейн устройства позволил бы прикрепить его к стороне опоры, непосредственно под приводным крюком, где провод C-Rural был замкнут на «предварительно сформированных концах C-Wire».Петли как входящей, так и исходящей пары были разрезаны, а затем пропущены через входные отверстия для провода. Это позволило создать «капельные петли» на каждой стороне входов в змеевик.
На резиновом покрытии была отпечатана номенклатура для быстрой идентификации и правильный размер, выбранный для конкретного размещения C-Wire.
Это вид сзади того же устройства. Обратите внимание, что весь блок был заполнен смолой и не имел доступа к металлическому сердечнику и проводникам в пластмассовом корпусе.
Уникальность этой небольшой катушки нагрузки заключалась в «встроенной» или интегральной защите от любых импульсных токов от молнии или силовых контактов пролетов C-Rural Wire. Два блока защиты пропускают случайные токи вокруг катушки. Они не были заземлены на полюс.
Раньше их видели довольно часто, но сегодня нужно поискать, чтобы найти C-Rural Wire с загрузкой. Это там, где вы, возможно, видели обрыв провода бывшего кронштейна. Если вы заметите это, миниатюрные черные загрузочные катушки в форме Oreo быстро появятся на виду там, где особенно длинные маршруты пересекают фермы.Я мог бы также добавить: открытые проводные линии часто поддерживали C-Rural Wire на траверсах. Довольно часто можно было увидеть опору C-Wire или «D-Wire Bracket» с предварительно сформированными спиралями, сформированными над траверсой, и C-Rural Wire, подвешенный непосредственно под траверсой с десятью штырями – обычно между 3-м и 4-м или напротив, 7-й и 8-й контакты, если используются два или более C-Wires. Никаких болтов, ламелей или предварительно отформованных стяжных материалов не использовалось, просто C-образный элемент из высокопрочной стали.
C-Wire был быстрым и грязным решением, позволяющим избежать размещения другого плеча или вывода кронштейна с минимальным зазором до земли или другого плеча под верхним рычагом.
По моему опыту, белки никогда не касались открытого провода. Все было по-другому, когда вместо него был установлен C-Wire. В Техасе мы обнаружили, что белки ОБОЖАЮТ жуют его! Из-за этой проблемы было вызвано больше отключений, чем нам когда-либо представляла открытая проводка! Маленькие резцы этих грызунов нашли утепленные куртки C-Wire лучшим выбором, когда нужно стереть их постоянно растущие зубы. Еще одна причина, по которой открытая проволока во многих случаях превосходила эту альтернативу. Немного пожевать и.. . поп! . . . у вас была короткая пара.
А как насчет загрузки телеграфных цепей?
Какой отличный вопрос! Давайте вернемся в 1920-е годы, когда телефонная и телеграфная промышленность развивалась. Телефонные компании, а также железные дороги, которые сдали в аренду большую часть своих открытых проводов телеграфным компаниям, таким как Overland, Postal и Western Union, четко обозначили достоинства композитинга. Многие из этих каналов в первые дни были загружены, и одновременная передача телеграфа и телефона по одним и тем же проводам имела большой экономический смысл.Однако через несколько лет после внедрения этого процесса был обнаружен уникальный электрический эффект: «трепетание».
Флаттер создавался сердечниками нагрузочных катушек, приложенных к схемам. То, что произошло при совмещении телеграфных и телефонных сигналов, было эффектом «модуляции» тока. Впервые это было обнаружено примерно в 1921 году, и гонка за устранением этой проблемы продолжалась. Поскольку проблема заключалась не в физической линии передачи, а в самой катушке, очевидно, что конструкция катушки имела свои недостатки.
Когда вы исследуете нагрузочную катушку, у нее есть «сердечник» из железа. Когда эксперименты проводились с железом с высокой и низкой проницаемостью, «низкий» тип показал лучшую эффективность работы. Это, в свою очередь, позволило установить нагрузочные катушки с меньшей проницаемостью на основных платных цепях, где калибры проводов были значительно больше. Опыт использования сердечников с низкой проницаемостью был значительным улучшением кабеля и исключен из использования открытых проводов. Несколькими годами позже, к середине 1920-х годов, загрузочные катушки с воздушным зазором были приняты в качестве дальнейшего усовершенствования их конструкции, и «флаттер» был существенно уменьшен с наложением телеграфных и телефонных систем почти на всех междугородных телефонных маршрутах.
Порошковое железо использовалось в ранней загрузке катушек и с длинными повторяющимися линиями работало успешно. Это осажденное электролитическим способом железо, измельченное до плотности талька, было изолировано промышленным способом перед сжатием до его характерной кольцевой формы. Эта твердая форма была результатом сжатия под высоким давлением, но имела небольшую прочность на разрыв. Поскольку твердые железные сердечники не использовались, эти порошковые сердечники имели микроскопические маленькие отверстия для воздуха. Несмотря на то, что они не являются механически прочными, эта характеристика позволяет им быть очень магнитно-стабильными, тем самым устраняя эффекты магнитной утечки.Будучи очень стабильными, значения индуктивности поддерживались постоянными, даже когда внешние индукционные воздействия соседних силовых цепей переменного тока, эффекты грозы и незначительные короткие замыкания передавались близко к цепям.
Эта фотография, сделанная в 1903 году, иллюстрирует проблему индукции в близлежащих электрических и телекоммуникационных / сигнальных цепях.
Позже выяснилось, что эти стабильные ядра могут временно выдерживать значительное количество постоянного тока.
Фактическое производство этих небольших узлов активной зоны было уникальным.Частицы железа были разделены катодными пластинами, подвешенными в резервуарах, чистейшее железо удалено, раздроблено на мелкие частицы размером в квадратный дюйм и измельчено. На каждую частицу железа нанесено оксидное покрытие и немного шеллака. После ста тонн давления эти кольца вышли из прессования, где 35000000000 частиц содержались всего в семи (7!) Маленьких кольцах! Это значительно уменьшило магнитную нестабильность, и импеданс был очень однородным благодаря этому уплотнению.
Кольца были собраны одно на другое, соблюдая размеры, соответствующие их электрическому применению.Обычно для защиты между проводниками катушки применялось бумажное покрытие из крафт-бумаги или аналогичного материала. В большой сборке, плотно заключенной внутри, были сотни этих единиц, все они были индивидуально подключены к своим парам в рамках соединения медного кабеля. Излишне говорить, что эти очень тяжелые агрегаты занимали много места и были чрезвычайно тяжелыми. Вы можете увидеть их на столбах или H-образных креплениях, или, если вам повезет, посетить хранилище или люк, глубоко в полу отверстия.
Обрыв провода освобожден от нагрузки
Обеспокоенность по поводу нагрузки в цепи создала проблемную ситуацию.М. И. Пупин, признанный профессор инженерии Колумбийского университета, в начале 1900-х годов изобрел ранний способ загрузки рулонов. Он и доктор Г. А. Кэмпбелл из исследовательского подразделения AT&T достигли того, что, если катушки индуктивности будут размещены равномерно вдоль провода, эта «сосредоточенная индуктивность» сделает электрические характеристики по всей его длине в значительной степени одинаковыми. Вот где совпали длина электрических волн и конструкция размещения катушки нагрузки.
Одной из самых больших проблем с катушками была эффективность.К 1904 году первые сердечники были спроектированы и изготовлены из железных сердечников, изготовленных из пряденной железной проволоки. Одна жила была намотана примерно с десятью милями проводника для единственной жилы! Каждый провод был покрыт лаком для изоляции. Это предотвратило вихретоковые потери. Затем на каждой половине бублика была проложена медная обмотка с выводами, выходящими для соединения с парами ВОСТОК – ЗАПАД.
Другие, такие как Томас Шоу, усовершенствовали эту технику проектирования примерно в 1900 году. Когда возник вопрос о фантомной загрузке и возникли опасения, что загрузка может затруднить ее использование, первые установки между Бостоном и Непонсетом на многопарном медном кабеле в 1910 году. , проблем не возникло.
Между 1904 и 1916 годами многие новые достижения в создании более эффективных катушек и сердечников превзошли предыдущие менее эффективные конструкции. В 1916 году использование тонкодисперсного порошка железа, спрессованного в кольца, а затем вставленных друг над другом, было обычным процессом производства. Затем пришла Первая мировая война. Интересно, что война в Европе заблокировала импорт алмазов для использования в штампах. Эти матрицы позволяли протягивать тонкую проволоку через железные сердечники.Проблема стала настолько серьезной, что дальнейшее производство ранее произведенного типа оказалось невозможным.
К 1926 году разработчики платных открытых проводов отказались от дальнейших установок для их загрузки. Белл и другие крупные перевозчики исключили его из строящихся новых объектов канатной дороги. В те дни основными калибрами проводов для взимания платы за проезд с открытым проводом были в первую очередь высокопрочная медь на 165 и 104 мил. Ретранслятор впервые появился к 1915 году, и впервые медленно вводились открытые проводные носители.К 1922 году некоторые передовые работы по авианосцу уже велись. При более высоких частотах несущих систем нагрузка мешала эффективной передаче несущих по разомкнутому проводу. Еще одно препятствие на пути к дальнейшему применению этого метода для взимания платы за проезд.
Ранние сведения о фантомных цепях, подверженных воздействию повторителей, и их влиянию, 1927 год.
Разработка повторителей позволила предложить первую электронику, значительно превышающую длину традиционно построенного открытого платного провода.Репитеры также с удивительным успехом были внедрены в кабельные цепи. При их первых прокладках кабелей длины кабелей были довольно короткими, они содержали пары проводов большого сечения, а на телефонные пары накладывался заземленный телеграф. Тогда катушки нагрузки были достаточными, чтобы повлиять на эффективное использование этих линий многократного использования. И позвольте мне предположить, что даже с появлением первых электронных повторителей не произошло никаких фундаментальных изменений в конструкции существующих нагрузочных катушек, за исключением более точных промежуточных физических местоположений при установке на эти первые короткие кабельные вводы.
Эффекты искажения, обычно вызываемые заземленными телеграфными цепями, постепенно устранялись при использовании сердечников с низкой магнитной проницаемостью. Дальнейшее развитие устройств с воздушным зазором также сделало их установку в США и Канаде подходящей.
Еще один фактор, влияющий на свободу открытого провода от нагрузки: последовательная индуктивность. Когда были построены открытые проводные линии, в зависимости от их цели передачи, раннее расстояние между парами было одинаковым почти повсюду на основе проекта 1885 года.Позже, с развитием авианосца, была обнаружена эффективность, когда изменение этого расстояния было необходимо для правильной работы. Оригинальные открытые проводные линии, 12 дюймов между парами и 16 дюймов между парами полюсов, были само собой разумеющимся. Позже требования к более высокой эффективности продиктовали использование 8- и 6-дюймовых интервалов и исключение пар полюсов и фантомных пар. Кабель был совсем другим. В оболочку были вложены пары, которые обычно вдвое превышали толщину изоляции. Таким образом, изменение индуктивности на милю контура потребовало инженерных решений для работы с несущей и без нее.
Нагрузочные катушки из пермаллоя
Эффективность, создаваемая использованием загрузочных катушек, была хорошо известна, но по мере того, как в начале 1900-х годов на большие расстояния за пределами завода было введено больше кабеля, он также применялся для межведомственных магистралей от открытых платных проводов, новаторская работа дальше начал доводить загрузочную катушку.
На открытом кабельном канале Трансконтиненталь в США ящики загрузочной катушки для этих прядей на западе США были значительными по весу и размеру. Компания Pacific Telephone & Telegraph регулярно устанавливала электролизеры, содержащие три загрузочные катушки: две для боковых цепей и одну для фантома всех четырех проводов.
Но к 1926 году размер змеевика был значительно уменьшен, а экономия была достигнута за счет меньших размеров корпуса, который крепился к кабельным опорам, люкам и H-образным креплениям. Это произошло из-за того, что Bell Laboratories представила инновационный пермаллой.
По сути, «Пермаллой» – это запатентованное торговое название AT&T специального биметаллического материала, сочетающего 80% никеля и 20% соединений железа. Его обнаружил парень из Bell Labs по имени Дж. У. Эльмен. Он решил попробовать практическое применение и нашел применение при загрузке трансокеанских телеграфных линий.Здесь коэффициент проницаемости, который у пермаллоя имел очень развитые магнитные свойства, был концентрически намотан вокруг телеграфного провода в подводном кабеле. При установке между побережьями Атлантики и нагревании, телеграфисты сразу же обнаружили, что скорость передачи сигналов резко возросла. В таком нагруженном состоянии проходило больше телеграфного трафика, что делало возможным гораздо больше коммуникаций, чем ранее проложенные обычные подводные кабели.
Инженеры пришли к выводу, что использование пермаллоя в обычных наземных кабельных маршрутах может дать аналогичное преимущество параллельности.Перспектива загрузки материала была очевидна. Однако очевидно, что процесс создания подводных кабелей имел много изменений, прежде чем их можно было применить к наземным пересечениям воздушных кабелей. Такое положительное мнение вызвали низкие потери материала, особенно форма потерь «гистерезис». Гистерезис означает, что когда в сердечнике возникает намагничивание, происходит запаздывание или замедление относительно силы намагничивания.
Вскоре, к середине 1920-х годов, было разработано и промышленно произведено практическое устройство, в котором использовался пермаллой, для применения в воздушных кабельных линиях значительной длины.По мере того, как многие платные цепи с разомкнутыми проводами были преобразованы в кабельные, их применение для загрузки разомкнутых проводов просто уменьшилось. . . и исчез.
Цепи «лягушки»
Давайте перейдем к относительно юмористической теме – но практической – созданию электрического эквивалента открытых проводов или проводов кабеля линейными монтажниками, монтажниками и монтажниками. Я часто слышал этот термин от старых линейных монтажников, монтажников, монтажников и железнодорожных связистов. Спросив, что означало это странное выражение, я могу заверить вас, что оно древнее, чем холмы, но сохранилось и сегодня как обычная дневная фраза! То, что сращиватель делает с кабельной парой путем «перегиба», может быть, например, на конечных участках повторителя, когда расстояние между повторителями превышает желаемое полусечение.Возможно, в этой ситуации схемы 19-го калибра можно было бы использовать вместо схем 16-го калибра в этой последней секции репитера. В открытом проводе калибр 12 может быть «перебран» калибром 8 в тех случаях, когда может встречаться длинная секция повторителя, и использование калибра 12 не обеспечивает необходимого эквивалента.
Ниже приведен интересный пример «Загрузка» в раннем радио. Эта страница из каталога Ohio Brass Company за 1926 год.
Бегущие волны по линиям передачи: индуктивная нагрузка
Том Хаген
Введение
Эта статья является продолжением второй статьи о линиях передачи, в которой конкретно рассматриваются вопросы, влияющие на передачу частот по открытым проводным телефонным линиям.
Информация, с которой я хочу познакомить вас с помощью этой статьи:
Дополнительные результаты моделирования передачи бегущей волны:
- бегущие волны в линиях передачи
- Проблемы фазовых искажений в линиях передачи
- Линии без потерь; линии без искажений
Некоторые практические примеры:
- Михаил Пупин и другие
- Нагрузочные катушки на телефонных линиях
- Распределенная индуктивность для повышения скорости телеграфного кабеля
Предпосылки
В предыдущих статьях я писал о том, как Развитие протяженных подводных телеграфных линий привело к необходимости иметь дело с эффектами, ухудшающими распространение сигнала на длинных линиях (см. главу «Телеграф на открытых проводных линиях».Развитие теории электромагнитного поля «максвеллами» сыграло важную роль в продолжении этой работы в области телефонной техники. Звуковые переменные частоты передаются по телефонным линиям для представления речи в диапазоне частот 300–3000 Гц. Теория электромагнитного поля показывает, что эти сигналы переменного тока на самом деле представляют собой электромагнитные волны, распространяющиеся в пространстве между проводами, а не как напряжения и токи, текущие по проводам.
Одним из результатов этой новой теории было то, что более высокие частоты передаются по телефонным линиям быстрее, чем на более низких частотах.Этот эффект называется «фазовой задержкой» или «фазовым искажением». На более длинных линиях это вызывает искажение голосового сигнала, потому что временные отношения исходного сигнала теряются, вызывая фазовое искажение. Для устранения этого состояния применяются средства защиты в виде катушек индуктивной нагрузки. Нагрузочные катушки размещаются на телефонных линиях через равные промежутки времени, чтобы уменьшить как фазовые искажения, так и ослабление высоких частот в голосовом диапазоне. Другой желательный эффект нагрузки катушек – уменьшение затухания или уменьшение мощности сигнала по длине длинной пары открытых проводов.Теория, лежащая в основе этого развития, была впервые разъяснена Оливером Хевисайдом. Михаил Пупин запатентовал загрузочную катушку.
Бегущие волны по линиям передачи
Одночастотный синусоидальный сигнал, скажем, с частотой 1 кГц, проходит по открытой линии передачи пары проводов и может быть представлен как на диаграмме ниже:
Магнитное поле от Ток, протекающий по проводам линии передачи, во всех точках перпендикулярен силовым линиям электрического поля от противоположных зарядов в паре линий.В этих условиях математика, объясняющая полевые условия на линии передачи, показывает, что энергия передается по линии в форме бегущих волн. Эти волны движутся со скоростью, близкой к скорости света, или около 186 000 миль в секунду. Обратите внимание, что свободные электроны в проводах просто создают условия для существования бегущей волны. Сами электроны просто дрожат взад и вперед по линии, пока проходят волны. Я хотел бы сравнить это с ударом по линии бильярдных шаров.Импульс пробивает линию шаров, но сами шары едва двигаются из-за импульса.
Не вдаваясь в сложную математику (дифференциальные уравнения, действительные, комплексные и мнимые числа и т. Д.), Я просто представлю результаты. Есть множество источников в Интернете и в книгах по теории линий электропередачи, если вы хотите глубже погрузиться в математику линий электропередачи.
Но сначала нам нужно изучить схемную модель линии передачи. Самая простая линия передачи – это пара параллельных проводов.Токи текут в противоположных направлениях по каждому проводу, и между этими проводниками существует разность потенциалов или напряжение.
Схема ниже представляет собой крошечный кусок этой линии передачи. В каждом проводе есть последовательная индуктивность, создающая магнитное поле вокруг провода (магнитные поля образуются вокруг токоведущих проводов), емкость между проводами (электрические поля образуются между проводами, когда к ним приложены противоположные потенциалы напряжения). Затем есть последовательное сопротивление самих проводов, представленное на схеме последовательным резистором.И, наконец, между проводами возникает ток утечки, представленный резистором, подключенным к паре линий передачи. Константы представлены символами L, C, R и G соответственно. L – индуктивность, единица Генри, C – емкость в Фарадах, R – сопротивление в Ом, G – проводимость в Симене. Элемент «dx» представляет бесконечно малое расстояние, так как длина элемента линии передачи очень и очень мала. Линия по всей длине состоит из бесконечного числа этих бесконечно маленьких кусочков, соединенных последовательно.Четыре параметра равномерно распределены по длине линии и указаны как «Генри / метр», «Ом / метр», «Фарад / метр» и «Симен / метр». Поведение бегущих волн на линии этого типа определяется величиной этих распределенных параметров.
Один из интересных результатов этой теории заключается в том, что если линия «с потерями» (или имеет значения R&G больше нуля), то более высокие частоты перемещаются по линии быстрее, чем более низкие частоты. Это вызывает фазовые искажения.Другой эффект линии с потерями заключается в том, что более высокие частоты ослабляются сильнее, чем более низкие частоты. Напомним: затухание – это потеря сигнала по длине линии.
Индуктивная нагрузка на линии передачи
Математика, доказывающая эти утверждения, о которых я упоминал ранее, была разработана на основе простой модели с распределенными параметрами и является нетривиальной (см. Статью в Википедии о линиях передачи, чтобы разобрать математические детали). Оливер Хевисайд и Максвеллианцы, помимо разработки математики линий передачи, пришли к решению проблем затухания и фазовых искажений, предложив так называемое «условие Хевисайда для« линии без потерь »».
Уравнения показывают, что если
, скорость и затухание больше не зависят от частоты, что определенно имеет место для линии с потерями.
Обычно в реальном мире
для линии с потерями, так что, если L каким-либо образом увеличивается вдоль телефонной линии, член R / L уменьшается по значению и может быть равен G / Термин C.
Еще одно преимущество этого метода заключается в том, что затухание остается постоянным во всем частотном диапазоне линии.
Теперь, когда мы прояснили концепцию линейного затухания и фазового искажения, давайте поговорим о том, как исправить эту ситуацию. Майкл Пупин из Колумбийского университета запатентовал равномерно распределенные загрузочные катушки и заработал на этом состояние. В 1900 году он опубликовал значительную статью, в которой подробно описывал использование загрузочных катушек, а также запатентовал эти катушки в 1899 году.
Майкл Пупин (1858-1935)
Он стал богатым человеком, когда AT&T выкупила его патент на загрузочную катушку, чтобы Избегайте патентного вмешательства в собственные разработки Bell.
Как катушки индуктивной нагрузки используются на телефонных линиях? На рисунке ниже катушки изготовлены из тороидального ферромагнитного материала, и оба провода пары намотаны вокруг сердечников, чтобы обеспечить последовательную индуктивность через равные промежутки времени. Расстояние между катушками на длинных телефонных линиях может составлять порядка 6000 футов.
См. Множество прекрасных ссылок и изображений реальных нагрузочных катушек в других разделах веб-сайта Song.
Проблема с использованием загрузочных катушек заключается в том, что они заставляют телефонную линию вести себя как фильтр нижних частот.Когда значения катушек и расстояние между катушками оптимизированы для минимизации искажений и затухания в диапазоне голосовых частот (приблизительно 300–3000 Гц), частоты выше 3 кГц резко ослабляются, и линия не может передавать частоты выше 3 кГц. Обычно это не представляет проблемы, но когда телефонные компании начали предоставлять цифровые услуги через цифровую абонентскую линию (DSL), эти линии оказались неадекватными для передачи требуемых более высоких частот. DSL может использовать частоты до 4 мГц, и для того, чтобы DSL функционировал, необходимо удалить из линий загрузочные катушки.
Другая услуга, цифровая абонентская линия с очень высокой скоростью передачи данных (VDSL), требует полосы пропускания до 12 мГц для максимальной скорости передачи данных 52 Мбит / с. Примечание: самые высокие скорости VDSL могут быть достигнуты только на расстоянии примерно 1000 футов от подставки / терминала телефонной линии. Этот предел устанавливается потерями в линии, которые на более высоких частотах вызваны в основном проводимостью утечки и диэлектрическими потерями в изоляции между двумя проводниками пары телефонных линий.
Кроме того, подводные телеграфные кабели использовали непрерывную индуктивную нагрузку, чтобы преодолеть те же эффекты искажения, что и телефонные линии.Без загрузки скорость кабеля была ограничена до 400-500 букв в минуту.
Индуктивная нагрузка была выполнена с использованием материала, называемого мю-металлом, имеющего очень высокую магнитную проницаемость. Это свойство позволяет мю-металлу гораздо легче поглощать и удерживать магнитные поля, чем воздух или другой немагнитный материал, окружающий проводник, вокруг которого он намотан. При намотке проволоки из мю-металла вокруг центрального проводника значительно увеличивается последовательная индуктивность и выполняется условие Хевисайда:
.
