Содержание

Выбор сечения кабеля по току и мощности

Основополагающим документом в проведении электромонтажа является ПУЭ (привила устройства электроустановок). Я не ставлю задачу процитировать все нормы и правила, это займет массу нашего времени. Рассмотрим основное, наиболее чисто встречающееся в повседневной жизни. Одно из первых вопросов возникающие при проведении электромонтажных работ является расчет нагрузок и сечения кабеля по току. Рассмотрим несколько таблиц из ПУЭ в которых указаны допустимые токи для разного сечения кабеля.

ПУЭ Глава 1.3

Раздел: допустимые длительные токи для проводов, шнуров и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией
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, нейритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных

 

 

 

Ток *, А, для проводов и кабелей

 

Сечение токопро-водящей

одно-жильных

двух-жильных

трех-жильных

жилы, мм

 

при прокладке

 

 

 

в воздухе

в воздухе

в земле

в воздухе

в земле

___________

* Токи относятся к проводам и кабелям как с нулевой жилой, так и без нее.

 

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

Комментарий
Как мы видим из таблицы самые распространенные кабели 1,5мм2 и 2,5мм2, проложенные открыто выдерживают токи 19 и 25 ампер соответственно, а если те же кабели проложены в земле (или замоноличены в стене) токи еще более увеличиваются. По правилам для защиты групповой линии с установленным шестнадцати амперным автоматом можно использовать кабели обоих сечений.

Таблица 1.3.4. Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами

 

 

 

Ток, А, для проводов, проложенных

 

Сечение токо-

прово- дящей

 

 

 

в одной трубе

 

жилы, мм

открыто

двух одно-

жильных

 

трех одно-

жильных

четырех одно-

жильных

одного

двух-

жильного

одного трех-

жильного

1,5

 

23

19

17

16

18

16

2,5

 

30

27

25

25

25

21

4

 

41

38

35

30

32

27

6

 

50

46

42

40

40

34

10

 

80

70

60

50

55

50

16

 

100

85

80

75

80

70

25

 

140

115

100

90

100

85

35

 

170

135

125

115

125

100

50

 

215

185

170

150

160

135

Комментарий
Внимательно изучив эту таблицу видно, что токи, которые выдерживают медные провода несколько ниже. Когда мы приходим в магазин, для покупки кабеля, там висит именно эта таблица. Продавцам значительно выгоднее продать Вам кабель более большого сечения.  Однако в соответствии с правилами мы должны пользоваться первой таблицей. Именно в ней внесены нужные нагрузки! Во второй таблице прописаны максимальные токи для проводов и шнуров, это существенно отличается от кабеля!

ПУЭ Глава 7.1 

Раздел: Электропроводки и кабельные линии

В жилых зданиях сечения медных проводников должны соответствовать расчетным значениям, но быть не менее указанных в таблице 7.1.1.

Таблица 7.1.1 Наименьшие допустимые сечения кабелей
и проводов электрических сетей в жилых зданиях

Наименование линий

Наименьшее сечение кабелей и проводов с медными жилами, мм2

Линии групповых сетей

1,5

Линии от этажных до квартирных щитков и к расчетному счетчику

2,5

Линии распределительной сети (стояки) для питания квартир

4,0

 

Как правильно пользоваться таблицами ПУЭ 1.

3.4. и 1.3.5 во время выбора сечения кабеля

Таблицы из ПУЭ 1.3.4 и 1.3.5 знакомы уже многим и разжеваны сотни раз на разных форумах профессиональными электриками. В эту дискуссию хочу внести свою лепту и я. Ниже я описываю свое мнение как нужно правильно пользоваться данными таблицами. Там вы найдете ссылки и выдержки на соответствующие пункты ПУЭ, мои расчеты и примеры. Если вы еще не знаете как правильно выбирать сечение кабеля и как пользоваться этими таблицами, то вам нужно обязательно прочитать эту статью.

Вот они эти заветные таблицы ПУЭ.

Таблица 1.3.4. предназначена для выбора проводов с медными жилами.

Таблица 1.3.5. предназначена для выбора проводов с алюминиевыми жилами.

Посмотрели их внимательно? Теперь давайте подумаем, почему для кабеля одного и того же сечения допустимый длительный ток может быть разным. Например, для сечения 2,5мм2 он может быть 21А, 25А, 27А или 30А. Видите какой разброс, аж в целых 7 ампер. Из этих таблиц мы видим, что величина длительного номинального тока зависит от способа прокладки проводов. Но какая может быть разница от того если мы кабель заштукатурили в стену, проложили в кабель-канале или в землю закопали? Сопротивление же этого кабеля не может измениться от его способа прокладки. Сопротивление это параметр, который может повлиять на величину номинального тока. Когда мы увеличиваем сечение кабеля мы тупо уменьшаем его сопротивление, поэтому по более толстому проводу может протекать более высокий ток.

Итак, давайте во всем этом мы с вами вместе разберемся. Для этого открываем ПУЭ и смотрим пункт 1.3.2. Тут сказано, что все провода должны удовлетворять только требованиям предельно допустимого нагрева. Это означает, что ограничения по току выбираются исходя из нагрева токопроводящих жил, то есть при выборе сечения нам нужно исключить только перегрев кабелей.

Оказывается, что от способа прокладки кабеля зависит его естественное охлаждение. Если мы прокладываем провод открыто, то он лучше охлаждается, чем если мы его проложим в кабель-канале. Если мы кабель закопаем в землю, то он еще лучше будет охлаждаться и соответственно меньше греться, поэтому по нему допускается протекание более высокого длительного номинального тока.

Листаем ПУЭ дальше и смотрим пункт 1.3.10. Тут сказано, что все номинальные токи, указанные в таблице, рассчитаны исходя из температуры жил +65С0, окружающего воздуха +25С0 и земли +15С0. Таким образом получается, если на улице теплая погода +25С0, а мы проложили кабель сечением 2,5мм2 открыто и по нему протекает ток величиной 30А, то температура его жил должна быть +65С0. Вы представляете себе эту температуру? Ее даже не сможет выдержать ваша рука. Конечно для изоляции может эта температура и нормальная, но признаюсь честно, что я не хочу чтобы у меня дома жилы кабелей имели температуру +65С0.

Делаем вывод что, если кабель имеет хорошее охлаждение, то для того чтобы его жилу нагреть до критической температуры необходимо, чтобы по нему протекал больший ток. Поэтому в таблицах ПУЭ 1.3.4 и 1.3.5 присутствует разброс по величине номинального тока в зависимости от способа прокладки, т.е. от условий его охлаждения.

Теперь давайте разберем, что означает в столбцах таблиц прокладка кабеля в одной трубе и т.д. В том же пункте ПУЭ 1.3.10. написана следующая фраза:.

При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе (или жил многожильного проводника), нулевой рабочий проводник четырехпроводной системы трехфазного тока, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчет не принимаются.

Я ее понимаю так, что при подсчете количества проводов при использовании многожильных кабелей, нулевые защитные проводники в расчет не принимаются. Также если сеть 3-х фазная, то здесь еще не принимается в расчет нулевой рабочий проводник N.

Поэтому получаем, что когда мы используем 3-х жильный кабель у себя дома, то у него не учитывается нулевой защитный проводник. Для такого кабеля нужно смотреть столбец в таблице для "одного двухжильного". Если вы дома используете 5-ти жильный кабель для подключения 3-х фазной нагрузки, то у него уже не учитываются две жилы - это нулевой защитный и нулевой рабочий проводники. Для такого кабеля нужно смотреть в таблице столбец как для "одного трехжильного".

Нулевой защитный проводник в расчет не принимается, так как по нему не протекает ток, он соответственно не греется и не оказывает теплового влияния на свои соседние жилы. В трехфазном кабеле протекает ток в трех жилах, которые греют друг друга и поэтому жилы этого кабеля нагреваются до температуры +65С0 при меньшем токе, чем однофазный кабель.

Также если вы прокладываете провода в кабель-каналах (коробах) или пучками на лотках, то в таблицах ПУЭ это понимается как прокладка в одной трубе.

Вот вроде бы и разобрались с этими волшебными таблицами из ПУЭ )))

Теперь давайте всю полученную информацию подытожим. Для примера я возьму самый распространенный кабель в домах - это 3х2,5. Данный кабель 3-х жильный и поэтому мы у него не считаем третью жилу. Если мы его прокладываем не открыто, а в чем-нибудь (в коробе и т.д.), то значение длительного номинального тока нужно выбирать из столбца "для прокладки в одной трубе одного двухжильного". Для сечения 2,5 мм2 мы получает 25А. В принципе мы его можем защитить автоматическим выключателем на 25А, что многие и делают. Когда данный автомат сработает из-за перегрузки, то кабель будет иметь температуру выше +65С0. Лично я не хочу, чтобы кабели у меня дома могли нагреваться до такой высокой температуры. Вот из каких соображений:

  1. Автомат срабатывает от перегрузки при токе превышающем его номинал более чем на 13%, т.е 25Ах1,13=28,25А. Этот ток уже будет завышенным для кабеля сечением 2,5мм2 и соответственно жилы кабеля нагреются больше чем на +65С0.
  2. Современный кабель имеет заниженное сечение, чем заявлено на его изоляции. Если взять кабель сечением 2,5мм2, то реальное его сечение может оказаться 2,3мм2, а то и меньше. Это наша действительность. Вы сейчас уже не сможете найти в продаже кабель соответствующий заявленному сечению. Если на нем будет написано ГОСТ, то уже с большой уверенностью я могу сказать, что его сечение будет меньше на 0,1-0,2 мм2. Я делаю такой вывод, так как нами уже измерено множество кабелей и разных производителей, на которых написано ГОСТ.

Исходя из вышесказанного лично я всегда буду защищать кабель сечением 2,5мм2, автоматическим выключателем номиналом 16А. Это позволит сделать запас по току 25-16=9А. Этот запас может снизить риски перегрева кабеля из-за задержки срабатывания автомата, из-за заниженного сечения и не позволит жилам кабеля нагреться до температуры +65С0. С выбором номиналов автоматических выключателей для других сечений я поступаю аналогичным способом. Я и вам советую придерживаться такого мнения при выборе пары автомат + кабель.

Если вы не согласны с моим мнением, то пожалуйста выскажете это в комментариях. Нам всем будет полезно найти правильное решение в этом нелегком выборе )))

Допустимые длительные токи для проводов, шнуров и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией

1.3.10. Допустимые длительные токи для проводов с резиновой или поливинилхлоридной изоляцией, шнуров с резиновой изоляцией и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках приведены в табл. 1.3.4 - 1.3.11. Они приняты для температур: жил +65, окружающего воздуха +25 и земли +15 º С.

При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе (или жил многожильного проводника), нулевой рабочий проводник четырехпроводной системы трехфазного тока, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчет не принимаются.

Данные, содержащиеся в табл. 1.3.4 и 1.3.5, следует применять независимо от количества труб и места их прокладки (в воздухе, перекрытиях, фундаментах). Допустимые длительные токи для проводов и кабелей, проложенных в коробах, а также в лотках пучками, должны приниматься: для проводов - по табл. 1.3.4 и 1.3.5, как для проводов, проложенных в трубах, для кабелей - по табл. 1.3.6 - 1.3.8, как для кабелей, проложенных в воздухе. При количестве одновременно нагруженных проводов более четырех, проложенных в трубах, коробах, а также в лотках пучками, токи для проводов должны приниматься по табл. 1.3.4 и 1.3.5, как для проводов, проложенных открыто (в воздухе), с введением снижающих коэффициентов 0, 68 для 5 и 6; 0, 63 для 7 - 9 и 0, 6 для 10 - 12 проводов.

Для проводов вторичных цепей снижающие коэффициенты не вводятся.

1.3.11. Допустимые длительные токи для проводов, проложенных в лотках, при однорядной прокладке (не в пучках) следует принимать как для проводов, проложенных в воздухе.

Допустимые длительные токи для проводов и кабелей, прокладываемых в коробах, следует принимать по табл. 1.3.4 - 1.3.7, как для одиночных проводов и кабелей, проложенных открыто (в воздухе), с применением снижающих коэффициентов, указанных в табл. 1.3.12.

При выборе снижающих коэффициентов контрольные и резервные провода и кабели не учитываются.

Таблица 1.3.4.

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами

Сечение токопроводящей жилы, мм2

Ток, А, для проводов, проложенных

открыто

в одной трубе

двух одно жильных

трех одно жильных

четырех одно жильных

одного двух жильного

одного трех жильного

0,5

11

-

-

-

-

-

0,75

15

-

-

-

-

-

1

17

16

15

14

15

14

1,2

20

18

16

15

16

14,5

1,5

23

19

17

16

18

15

2

26

24

22

20

23

19

2,5

30

27

25

25

25

21

3

34

32

28

26

28

24

4

41

38

35

30

32

27

5

46

42

39

34

37

31

6

50

46

42

40

40

34

8

62

54

51

46

48

43

10

80

70

60

50

55

50

16

100

85

80

75

80

70

25

140

115

100

90

100

85

35

170

135

125

115

125

100

50

215

185

170

150

160

135

70

270

225

210

185

195

175

95

330

275

255

225

245

215

120

385

315

290

260

295

250

150

440

360

330

-

-

-

185

510

-

-

-

-

-

240

605

-

-

-

-

-

300

695

-

-

-

-

-

400

830

-

-

-

-

-

Таблица 1. 3.5.

Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами

Сечение токопроводящей жилы, мм2

Ток, А, для проводов, проложенных

открыто

в одной трубе

двух одножильных

трех одножильных

четырех одножильных

одного двухжильного

одного трехжильного

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

-

-

-

-

-

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

-

-

-

-

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

-

-

-

-

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 шнуров, проводов и кабелей

одножильных

двухжильных

трехжильных

0,5

-

12

-

0,75

-

16

14

1,0

-

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

Таблица 1.3.9.

Допустимый длительный ток для переносных шланговых с медными жилами с резиновой изоляцией кабелей для торфопредприятий

Сечение токопроводящей жилы, мм2

Ток*, А, для кабелей напряжением, кВ

0,5

3

6

6

44

45

47

10

60

60

65

16

80

80

85

25

100

105

105

35

125

125

130

50

155

155

160

70

190

195

-

Таблица 1.3.10.

Допустимый длительный ток для шланговых с медными жилами с резиновой изоляцией кабелей для передвижных электроприемников

Сечение токопроводящей жилы, мм2

Ток*, А, для кабелей напряжением, кВ

Сечение токопроводящей жилы, мм2

Ток*, А, для кабелей напряжением, кВ

3

6

3

6

16

85

90

70

215

220

25

115

120

95

260

265

35

140

145

120

305

310

50

175

180

150

345

350

Таблица 1.3.11.

Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией для электрифицированного транспорта 1, 3 и 4 кВ

Сечение токопроводящей жилы, мм2

Ток, А

Сечение токопроводящей жилы, мм2

Ток, А

Сечение токопроводящей жилы, мм2

Ток, А

1

20

16

115

120

390

1,5

25

25

150

150

445

2,5

40

35

185

185

505

4

50

50

230

240

590

6

65

70

285

300

670

10

90

95

340

350

745

Таблица 1.3.12.

Снижающий коэффициент для проводов и кабелей, прокладываемых в коробах

Способ прокладки

Количество проложенных проводов и кабелей

Снижающий коэффициент для проводов и кабелей, питающих

одножильных

многожильных

отдельные электроприемники с коэффициентом использования до 0, 7

группы электроприемников и отдельные приемники с коэффициентом использования более 0, 7

Многослойно и пучками

-

До 4

1,0

-

2

5-6

0,85

-

3-9

7-9

0,75

-

10-11

10-11

0,7

-

12-14

12-14

0,65

-

15-18

15-18

0,6

-

Однослойно

2-4

2-4

-

0,67

5

5

-

0,6

 

Таблицы токовых нагрузок

Длительно допустимый ток регламентируют Правилами устройства электроустановок.
Значения этих нагрузок приведены в таблицах из расчета нагрева жил до температуры +65°С при температуре окружающего воздуха +25°С.

Провода с резиновой и полихлорвиниловой изоляцией с медными жилами
Сечение токопроводящей жилы, мм²Сила тока, А, для проводов, проложенных
открытов одной трубе
два одножильныхтри одножильныхчетыре одножильныходин двухжильныйодин трехжильный
0.511-----
0.7515-----
1171615141514
1.5231917161815
2.5302725252521
4413835303227
6504642404034
10807060505550
161008580758070
251401151009010085
35170135125115125100
50215185170150160135
Провода с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами
Сечение токопроводящей жилы, мм²Сила тока, А, для проводов, проложенных
открытов одной трубе
два одножильныхтри одножильныхчетыре одножильныходин двухжильныйодин трехжильный
2.5242019191916
4322828232521
6393632303126
10605047394238
16766060556055
251058580707565
3513010095859575
50165140130120125105
Провода с медными жилами с резиновой изоляцией, в металлических защитных оболочках и кабели с медными жилами с резиновой изоляцией в поливинилхлоридной наиритовой или резиновой оболочках, бронированные и небронированные
Сечение токопроводящей жилы, мм²Сила тока, А, на кабели
одножильныедвухжильныетрехжильные
при прокладке
в воэдухев воэдухев землев воэдухев земле
1.52319331927
2.53027442538
44138553549
65050704260
1080701055590
161009013575115
2514011517595150
35170140210120180
50215175265145225
Кабели с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированные и небронированные.
Сечение токопроводящей жилы, мм²Сила тока, А, на кабели
одножильныедвухжильныетрехжильные
при прокладке
в воэдухев воэдухев землев воэдухев земле
2.52321341929
43129422738
63838553246
106055804270
1675701056090
251059013575115
3513010516090140
50165135205110175
Шнуры переносные шланговые легкие и средние, кабели переносные шланговые
сечение токопроводящей жилы, мм²Сила тока, А, на шнуры, провода и кабели
одножильныедвухжильныетрехжильные
0.5-12-
0.75-1614
1-1816
1.5-2320
2.5403328
4504336
5655545
10907560
161209580
25160125105
35190150130
50235185160

Подбор кабеля

Первоочередным параметром для выбора сечения кабеля (провода) является ток нагрузки.

В том случае, если в качестве входного параметра известна потребляемая мощность (P),

ток нагрузки (I) расчитывается следующим образом:

Одна фаза, либо постоянное напряжение, U:

              I = P / U

Три фазы (переменное напряжение), U:              

           I = P / (1,73*U)

* Данный алгоритм подбора сечения кабеля носит информативный характер.

Для получения более точной информации следует обратиться к специалисту.

Номинальное сечение жилы, мм2
Допустимые токовые нагрузки кабелей с алюминиевыми жилами с изоляцией
из поливинилхлоридного пластиката, напряжение до 3 кВ включительно, А
одножильныхдвужильныхтрехжильныхчетырехжильныхпятижильных
на воздухена землена воздухена землена воздухена землена воздухена землена воздухена земле
Номинальное сечение жилы, мм2
Допустимые токовые нагрузки кабелей с медными жилами с изоляцией
из поливинилхлоридного пластиката, напряжение до 3 кВ включительно, А
одножильныхдвужильныхтрехжильныхчетырехжильныхпятижильных
на воздухена землена воздухена землена воздухена землена воздухена землена воздухена земле

Выбор сечения кабелей

      Величину тока, полученного по Таблице 1 необходимо умножить на температурную поправку из Таблицы 2. Например, при температуре воздуха +40 градусов однофазный кабель с медными жилами сечением 2,5 кв. миллиметров способен длительно выдерживать ток 27Ах0,79=21,33 А.

В Таблице 3 даны снижающие коэффициенты на количество кабелей в трубе или коробе.

Таблица 3

Количество кабелей в коробе

Снижающий коэффициент (электроприемники с коэффициентом использования до 0, 7)

 4 и менее

1,0

5-6

0,85

7-9

0,75

10-11

0,7

12-14

0,65

15-18

0,6

 

    Величину тока из Таблицы 1 так же необходимо умножить на поправку из Таблицы 3. Например, при прокладке десяти кабелей с медными жилами в коробе (кабели проложены пучком и отсутствует плотное прилегание кабелей между собой по всей длине) снижающий коэффициент равен 0,7. Если, как и в первом примере, максимально – возможная температура окружающей среды равна +40 градусов, то для десяти однофазных кабелей сечением 2,5 кв. миллиметров, проложенных в коробе,  максимальный допустимый ток составит 27Ах0,79х0,7=14,9 А.

    При плотном прилегании кабелей друг к другу, например при однослойной прокладке, снижение допустимого тока может быть еще большим.

    Сейчас на рынках можно купить кабели некоторых изготовителей, сечение у которых на 10 – 20 % ниже номинального. Допустимый длительный ток у них существенно меньше расчетного.

    Как видно из приведенных примеров, если не учитывать поправки на температуру окружающей среды и на количество кабелей в трубе или коробе, то возможна значительная перегрузка кабелей излишне большим током, что может вызвать их перегрев и стать причиной пожара.

    В Таблице 4 даны зависимости допустимых длительных токов для кабелей с алюминиевыми жилами в зависимости от сечения. Кабели с алюминиевыми жилами сечением 10 и менее кв. миллиметров в настоящее время рекомендовано не использовать, поэтому они из таблицы убраны.

Таблица 4

Сечение алюминиевой токопроводящей

жилы, мм2

Ток, А, для кабелей, при:

однофазной нагрузке

трехфазной нагрузке (кабель без нулевой жилы)

при прокладке:

при прокладке:

в воздухе

в земле

в воздухе

в земле

16

70

105

60

90

25

90

135

75

115

35

105

160

90

140

50

135

205

110

175

70

165

245

140

210

95

200

295

170

255

120

230

340

200

295

150

270

390

235

335

185

310

440

270

385

Температура окружающей среды +25 градусов для воздуха и +15 градусов для земли. Указанные величины токов предполагают нагрев жил до + 65 градусов.

    В таблице 4 при однофазной нагрузке кабель содержит три жилы: фазную, рабочего нуля и защитного заземления. Токи для трехфазных кабелей с нулевой жилой выбираем из таблицы с коэффициентом 0, 92.

    Поправки на температуру окружающей среды можно взять из Таблицы 2, а снижающие коэффициенты на количество проложенных кабелей в трубе или коробе из Таблицы 3.

    При больших длинах кабелей необходимо выполнять расчеты потерь в кабеле и

сопротивление цепи фаза - ноль .

 

23 февраля 2013 г.

К ОГЛАВЛЕНИЮ

Калибр проводов, сопротивление, сечение и таблица тока

AWG СТРОИТЕЛЬСТВО ДИАМЕТР (мм) ПЛОЩАДЬ (мм²) ВЕС (г / м) R Ом макс. (Ом / 100 м) при 20 ° C
4 133 x 0,455 R 6,48 21,62 197,9 0,09
6 133 х 0.361 R 5,14 13,61 124,9 0,14
8 1 x 3,26
133 x 0,287 R
3,26
4,09
8,37
8,60
74,38
79,02
0,21
0,22
10 1 x 2,59
37 x 0,404 C
91 x 0,254 U
2,59
2,80
2,70
5,26
4,77
4,61
46,77
44,43
42.22
0,35
0,38
0,43
12 1 x 2,05
19 x 0,455 C
37 x 0,320 C
45 x 0,300 C
91 x 0,203 U
2,05
2,27
2,22
2,45
2,15
3,31
3,09
2,98
3,18
2,95
29,46
28,66
27,88
28,27
27,00
0,55
0,59
0,61
0,58
0,65
13 1 х 1,83 1.83 2,63 23,36 0,70
14 1 x 1,63
19 x 0,361 C
19 x 0,361 U
27 x 0,300 C
37 x 0,254 C
61 x 0,203 U
1,63
1,80
1,70
1,80
1,78
1,76
2,08
1,94
1,94
1,91
1,88
1,97
18,45
18,04
17,14
16,98
16,67
18,50
0,88
0,94
0,94
0,94
0.97
1,04
15 1 х 1,45 1,45 1,65 14,68 1.11
16 1 x 1,29
19 x 0,287 C
19 x 0,287 U
19 x 0,300 C
19 x 0,300 U
61 x 0,16 U
315 x 0,071 R
1,29
1,42
1,36
1,50
1,43
1,45
1,60
1,31
1,23
1,23
1,34
1,34
1,23
1,25
11.62
11,41
10,83
12,50
11,86
11,23
11,80
1,40
1,49
1,49
1,36
1,36
1,45
1,47
17 1 х 1,15 1,15 1.04 9,24 1,76
18 1 x 1,02
7 x 0,404
19 x 0,254 C
19 x 0,254 U
61 x 0,142 U
1,02
1,21
1,27
1,21
1,24
0.824
0,901
0,962
0,962
0,966
7,32
8,25
8,93
8,49
9,00
2,22
2,03
1,90
1,90
1,89
19 1 х 0,91 0,91 0,653 5,80 2,80
20 1 x 0,813
7 x 0,320
19 x 0,203 C
19 x 0,203 U
37 x 0,142 U
135 x 0,071
0,813
0,960
1.009
0,966
0,970
0,92
0,518
0,563
0,616
0,616
0,586
0,534
4,61
5,17
5,70
5,42
5,38
4,90
3,53
3,25
2,97
2,97
3,12
3,42
21 1 х 0,724 0,724 0,412 3,66 4,44
22 1 x 0,643
7 x 0,254
19 x 0,160 C
19 x 0.160 U
37 x 0,114 U
72 x 0,071
0,643
0,762
0,800
0,762
0,780
0,68
0,324
0,355
0,382
0,382
0,380
0,285
2,89
3,26
3,55
3,37
3,46
2,60
5,64
5,15
4,78
4,78
4,83
6,41
23 1 х 0,574 0,574 0,259 2,30 7,06
24 1 х 0.511
7 x 0,203
19 x 0,127 C
19 x 0,127 U
56 x 0,071 U
0,511
0,609
0,634
0,597
0,600
0,205
0,227
0,241
0,241
0,222
1,82
2,08
2,23
2,12
2,05
8,91
8,05
7,58
7,58
8,23
25 1 х 0,455 0,455 0,163 1,44 11,24
26 1 х 0.404
7 x 0,160
19 x 0,102 C
19 x 0,102 U
33 x 0,071 U
0,404
0,480
0,504
0,483
0,450
0,128
0,141
0,155
0,155
0,130
1,14
1,29
1,44
1,37
1,20
14,26
12,96
11,79
11,79
14,06
27 1 х 0,320 0,361 0,102 0,91 17,86
28 1 х 0.320
7 x 0,127
19 x 0,079 C
0,320
0,381
0,395
0,080
0,089
0,093
0,72
0,82
0,86
22,72
20,60
19,63
29 1 х 0,287 0,287 0,065 0,58 28,25
30 1 x 0,254
7 x 0,102
19 x 0,063 C
0,254
0,304
0,315
0.051
0,057
0,059
0,45
0,53
0,57
36,07
31,95
30,87
31 1 х 0,226 0,226 0,040 0,36 45,56
32 1 x 0,203
7 x 0,079
19 x 0,050 C
0,203
0,237
0,250
0,032
0,034
0,037
0,29
0,32
0,36
56,47
53.28
49,00
33 1 х 0,180 0,180 0,025 0,23 71,82
34 1 х 0,160
7 х 0,063
0,160
0,189
0,020
0,022
0,18
0,21
90,9
83,8
35 1 х 0,142 0,142 0,016 0,14 115,4
36 1 х 0.127
7 х 0,050
0,127
0,150
0,0127
0,0137
0,11
0,13
144,3
133,4
37 1 х 0,114 0,114 0,0102 0,09 179
38 1 х 0,102
7 х 0,040
0,102
0,120
0,0081
0,0088
0,07
0,0784
225
214
39 1 х 0.089 0,089 0,00622 0,06 295
40 1 х 0,079
7 х 0,031
0,079
0,090
0,00490
0,00528
0,0436
0,0469
375
350
41 1 х 0,071 0,071 0,00396 0,0352 460
42 1 х 0,063
7 х 0.025
0,063
0,075
0,00316
0,0034
0,0281
0,0318
600
536
43 1 х 0,056 0,056 0,00246 0,0219 745
44 1 х 0,050
7 х 0,020
0,050
0,060
0,00203
0,0022
0,0180
0,0196
910
836
46 1 х 0.040
7 х 0,015
0,040
0,045
0,00126
0,001372
0,0112
0,0112
1500
1492
48 1 х 0,031
7 х 0,0125
0,031
0,0375
0,00075
0,000859
0,0067
0,0077
2450
2371
50 1 х 0,025
7 х 0,0100
0,025
0,0300
0,00049
0.000550
0,0044
0,0049
3750
3872
52 1 х 0,020 0,020 0,00031 0,0028 5850
54 1 х 0,0158 0,0158 0,000196 0,00175 10441
56 1 х 0,0125 0,0125 0,000123 0,00109 16599
58 1 х 0.0100 0,0100 0,000079 0,00070 27101

Расчеты кодов | EC&M

Бывают случаи, когда нам нужно добавить проводники к существующей дорожке качения. Но знаете ли вы, как это сделать, не повредив ни существующие, ни новые проводники, ни то и другое? Вы можете обеспечить качественную установку в соответствии с Кодексом, сначала определив доступное свободное пространство в кабельном канале, а затем рассчитав количество проводов, разрешенных в этом свободном пространстве.Вот пятиступенчатый процесс, который поможет вам не сбиться с пути.

Шаг 1: Определите площадь поперечного сечения кабельного канала для заполнения проводника [Таблица 1 и Таблица 4 в Главе 9].
Шаг 2: Определите площадь существующих проводников [Таблица 5 главы 9].
Шаг 3: Вычтите площадь поперечного сечения существующих проводников (Шаг 2) из ​​площади допустимого заполнения проводов (Шаг 1).
Шаг 4: Определите площадь поперечного сечения добавляемых проводников [таблица 5 главы 9 для изолированных проводов и таблица 8 главы 9 для неизолированных проводов].
Шаг 5: Разделите площадь свободного пространства (Шаг 3) на площадь поперечного сечения добавляемых проводников (Шаг 4).

Теперь вы готовы приступить к простому расчету.

Q. Существующий 1-дюймовый EMT содержит два проводника № 12 THHN, два провода № 10 THHN и один неизолированный (многожильный) провод № 12. Сколько дополнительных проводов № 8 THHN можно добавить к этому кабельному каналу?

Ответ:
Шаг 1: Допустимая площадь поперечного сечения для заполнения проводника
Дорожка качения = 0.864 x 0,4 = 0,3456 кв. Дюйма
Ниппель = 0,864 x 0,6 = 0,5184 кв. Дюйма

Шаг 2: Площадь поперечного сечения существующих проводников
№ 10 THHN [0,0211 кв. Дюйма x 2 = 0,0422 кв. Дюйма]
№ 12 THHN [0,0133 кв. Дюйма x 2 = 0,0266 кв. Дюйма]
№ 12, без покрытия [0,0060 кв. Дюйма x 1 = 0,0060 кв. Дюйма]
Общая площадь поперечного сечения существующих проводников = 0,0748 кв. Дюйма.
Примечание: Заземляющие провода должны учитываться при заполнении кабельных каналов.

Шаг 3: Вычтите площадь существующих проводников из разрешенной площади заполнения проводов.
Raceway длиной более 24 дюймов: 0,3456 кв. Дюйма - 0,0748 кв. Дюйма = 0,2708 кв. Дюйма
Ниппель (менее 24 дюймов в длину): 0,5184 кв. Дюйма - 0,0748 кв. Дюйма = 0,4436 кв. Дюйма

Шаг 4: Площадь поперечного сечения устанавливаемых проводников.
№ 8 THHN = 0,0366 кв. Дюйма

Шаг 5: Разделите область свободного пространства (Шаг 3) на площадь проводника.
Дорожка качения = 0,2708 кв. Дюйма ÷ 0,0366 кв. Дюйма = 7,4 или 7 проводников
Ниппель = 0,4436 кв. Дюйма ÷ 0,0366 кв. Дюйма= 12,1 или 12 проводников
Мы должны округлить до 18 проводников, потому что примечание 7 к таблице 1 применяется только в том случае, если все проводники имеют одинаковый размер и одинаковую изоляцию.

Сопротивление проводника

Хотя можно использовать провод любого размера или значения сопротивления, слово «проводник» обычно относится к материалам, которые обладают низким сопротивлением току, а слово «изолятор» описывает материалы, которые обладают высоким сопротивлением току. Текущий. Между проводниками и изоляторами нет четкой разделительной линии; при определенных условиях все типы материалов проводят ток.Материалы, обеспечивающие сопротивление току на полпути между лучшими проводниками и самыми плохими проводниками (изоляторами), иногда называют «полупроводниками» и находят наибольшее применение в области транзисторов.

Лучшие проводники - это материалы, в основном металлы, которые обладают большим количеством свободных электронов; И наоборот, изоляторы - это материалы с небольшим количеством свободных электронов. Лучшие проводники - серебро, медь, золото и алюминий; но некоторые неметаллы, такие как углерод и вода, могут использоваться в качестве проводников.Такие материалы, как резина, стекло, керамика и пластмассы, являются настолько плохими проводниками, что их обычно используют в качестве изоляторов. Ток в некоторых из этих материалов настолько мал, что обычно считается нулевым. Единица измерения сопротивления называется ом. Символ ома - греческая буква омега (Ω). В математических формулах заглавная буква «R» обозначает сопротивление. Сопротивление проводника и приложенное к нему напряжение определяют количество ампер тока, протекающего по проводнику.Таким образом, сопротивление 1 Ом ограничивает ток до 1 ампера в проводнике, к которому приложено напряжение 1 вольт.

Факторы, влияющие на сопротивление

  1. Сопротивление металлического проводника зависит от типа материала проводника. Было указано, что некоторые металлы обычно используются в качестве проводников из-за большого количества свободных электронов на их внешних орбитах. Медь обычно считается лучшим доступным материалом для проводников, поскольку медная проволока определенного диаметра обеспечивает меньшее сопротивление току, чем алюминиевая проволока того же диаметра.Однако алюминий намного легче меди, и по этой причине, а также по соображениям стоимости, алюминий часто используется, когда важен весовой коэффициент.
  2. Сопротивление металлического проводника прямо пропорционально его длине. Чем больше длина провода данного сечения, тем больше сопротивление. На рисунке 12-41 показаны два проводника разной длины. Если электрическое давление 1 вольт приложено к двум концам проводника длиной 1 фут, а сопротивление движению свободных электронов предполагается равным 1 Ом, ток ограничивается 1 ампер.Если провод того же размера удвоить в длину, те же электроны, приведенные в движение под действием приложенного 1 вольта, теперь обнаруживают удвоенное сопротивление; следовательно, ток уменьшается вдвое. Рисунок 12-41. Сопротивление зависит от длины проводника.
  3. Сопротивление металлического проводника обратно пропорционально площади поперечного сечения. Эта область может быть треугольной или даже квадратной, но обычно круглой. Если площадь поперечного сечения проводника увеличивается вдвое, сопротивление току уменьшается вдвое.Это верно из-за увеличенной площади, в которой электрон может перемещаться без столкновения или захвата атомом. Таким образом, сопротивление изменяется обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника.
  4. Четвертым важным фактором, влияющим на сопротивление проводника, является температура. Хотя некоторые вещества, такие как углерод, демонстрируют снижение сопротивления при повышении температуры окружающей среды, большинство материалов, используемых в качестве проводников, увеличивают сопротивление при повышении температуры. Сопротивление некоторых сплавов, таких как константан и манганин ™, очень мало изменяется при изменении температуры.Величина увеличения сопротивления 1-омного образца проводника на один градус повышения температуры выше 0 ° по Цельсию (C), принятого стандарта, называется температурным коэффициентом сопротивления. Для каждого металла это разные значения. Например, для меди это значение составляет примерно 0,00427 Ом. Таким образом, медный провод, имеющий сопротивление 50 Ом при температуре 0 ° C, имеет увеличение сопротивления на 50 × 0,00427 или 0,214 Ом на каждый градус повышения температуры выше 0 ° C. Температурный коэффициент сопротивления необходимо учитывать там, где наблюдается заметное изменение температуры проводника во время работы.Доступны графики с указанием температурных коэффициентов сопротивления для различных материалов. На Рис. 12-42 показана таблица «удельного сопротивления» некоторых распространенных электрических проводников.
Рисунок 12-42. Таблица удельного сопротивления.

Сопротивление материала определяется четырьмя свойствами: материалом, длиной, площадью и температурой. Первые три свойства связаны следующим уравнением при T = 20 ° C (комнатная температура):

Сопротивление и связь с размером провода

Круглые проводники (провода / кабели)

Поскольку известно, что Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, и если нам дано сопротивление единичной длины провода, мы можем легко вычислить сопротивление любой длины провода из того же материала, имеющего тот же диаметр.Кроме того, поскольку известно, что сопротивление проводника обратно пропорционально его площади поперечного сечения, и если нам дано сопротивление отрезка провода с единичной площадью поперечного сечения, мы можем вычислить сопротивление такой же длины. из проволоки из того же материала любой площади сечения. Следовательно, если мы знаем сопротивление данного проводника, мы можем рассчитать сопротивление для любого проводника из того же материала при той же температуре. Из отношения:

Также можно записать:

Если у нас есть проводник длиной 1 метр (м) с площадью поперечного сечения 1 (миллиметр) мм 2 и сопротивлением 0 .017 Ом, каково сопротивление 50 м провода из того же материала, но с площадью поперечного сечения 0,25 мм 2 ?

В то время как единицы СИ обычно используются при анализе электрических цепей, электрические проводники в Северной Америке все еще производятся с использованием стопы в качестве единицы длины и мил (одна тысячная дюйма) в качестве единицы диаметра. Прежде чем использовать уравнение R = (ρ × l) ⁄A для расчета сопротивления проводника данного американского калибра проводов (AWG), площадь поперечного сечения в квадратных метрах должна быть определена с использованием коэффициента преобразования 1 mil = 0. .0254 мм. Самая удобная единица измерения длины проволоки - стопа. Используя эти стандарты, единицей измерения является мил-фут. Таким образом, проволока имеет единичный размер, если она имеет диаметр 1 мил и длину 1 фут.

В случае использования медных проводников мы избавляемся от утомительных вычислений с помощью таблицы, показанной на рис. 12-43. Обратите внимание, что размеры поперечного сечения, указанные в таблице, таковы, что каждое уменьшение на один номер датчика равняется 25-процентному увеличению площади поперечного сечения.Из-за этого уменьшение трех калибровочных чисел означает увеличение площади поперечного сечения примерно на 2: 1. Аналогичным образом, изменение десяти калибровочных номеров проводов представляет собой изменение площади поперечного сечения 10: 1 - кроме того, при удвоении площади поперечного сечения проводника сопротивление уменьшается вдвое. Уменьшение на три сечения проводов снижает сопротивление проводника заданной длины вдвое.

Рисунок 12-43. Таблица преобразования при использовании медных жил.

Прямоугольные проводники (шины)

Для вычисления площади поперечного сечения проводника в квадратных милах длина одной стороны в милах возводится в квадрат.В случае прямоугольного проводника длина одной стороны умножается на длину другой. Например, обычная прямоугольная шина (большой, специальный проводник) имеет толщину 3⁄8 дюйма и ширину 4 дюйма. Толщина 3⁄8 дюйма может быть выражена как 0,375 дюйма. Поскольку 1000 мил равняется 1 дюйму, ширину в дюймах можно преобразовать в 4000 мил. Площадь поперечного сечения прямоугольного проводника находится путем преобразования 0,375 в мил (375 мил × 4000 мил = 1 500 000 квадратных мил).

Рекомендации по полетам

Рекомендации EQUATOR

Сообщить о других выполненных анализах - e.g., анализ подгрупп и взаимодействий, а также анализ чувствительности.

В дополнение к основному анализу в обсервационных исследованиях часто проводятся другие анализы. Они могут касаться конкретных подгрупп, потенциального взаимодействия между факторами риска, расчета относимых рисков или использовать альтернативные определения переменных исследования при анализе чувствительности.

Ведутся споры об опасностях, связанных с анализом подгрупп, и множественности анализов в целом [4,104].По нашему мнению, существует слишком большая тенденция искать свидетельства ассоциаций, специфичных для подгрупп, или модификации меры воздействия, когда общие результаты показывают незначительный эффект или его отсутствие. С другой стороны, имеет смысл изучить, выглядит ли общая ассоциация последовательной для нескольких, предпочтительно заранее определенных подгрупп, особенно когда исследование достаточно велико, чтобы иметь достаточно данных в каждой подгруппе. Вторая область дискуссии связана с интересными подгруппами, возникшими в ходе анализа данных.Это могут быть важные открытия, но они могут возникать случайно. Некоторые утверждают, что нет ни возможности, ни необходимости информировать читателя обо всех проведенных анализах подгрупп, поскольку будущий анализ других данных покажет, в какой степени первые интересные открытия выдержат испытание временем [9]. Мы рекомендуем авторам сообщать, какие анализы были запланированы, а какие нет (см. Также пункты 4, 12b и 20). Это позволит читателям судить о последствиях множественности, принимая во внимание позицию исследования в континууме от открытия до проверки или опровержения.

Третья область дебатов - как следует оценивать совместные эффекты и взаимодействия между факторами риска: по аддитивной или мультипликативной шкале, или шкала должна определяться статистической моделью, которая лучше всего подходит (см. Также пункт 12b и вставку 8)? Разумный подход состоит в том, чтобы сообщить об отдельном эффекте каждого воздействия, а также о совместном эффекте - если возможно, в таблице, как в первом примере выше [183], или в исследовании Martinelli et al. [185]. Такая таблица дает читателю достаточно информации для оценки аддитивного, а также мультипликативного взаимодействия (как эти вычисления выполняются, показано во вставке 8).Доверительные интервалы для отдельных и совместных эффектов могут помочь читателю оценить достоверность данных. Кроме того, доверительные интервалы вокруг показателей взаимодействия, таких как относительный избыточный риск от взаимодействия (RERI), относятся к тестам взаимодействия или тестам однородности. Одна повторяющаяся проблема заключается в том, что авторы используют сравнения значений P по подгруппам, что приводит к ошибочным утверждениям о модификаторе эффекта. Например, статистически значимая ассоциация в одной категории (например, мужчины), но не в другой (например, мужчины).g., женщины) сам по себе не свидетельствует об изменении эффекта. Точно так же доверительные интервалы для каждой точечной оценки иногда неправильно используются, чтобы сделать вывод об отсутствии взаимодействия при перекрытии интервалов. Более достоверный вывод достигается путем непосредственной оценки того, различается ли величина ассоциации между подгруппами.

Анализ чувствительности полезен для исследования влияния выбора, сделанного в статистическом анализе, или для исследования устойчивости результатов к отсутствующим данным или возможным ошибкам (см. Также пункт 12b).Требуется суждение относительно уровня отчетности о таких анализах. Если было выполнено много анализов чувствительности, может быть непрактично представлять подробные результаты для всех них. Иногда может быть достаточно сообщить, что анализ чувствительности был проведен и что он соответствует основным представленным результатам. Подробное представление более уместно, если исследуемый вопрос вызывает серьезную озабоченность или если оценки воздействия значительно различаются [59,186].

Покок и его коллеги обнаружили, что 43 из 73 статей, посвященных обсервационным исследованиям, содержали анализ подгрупп.Большинство заявили о различиях между группами, но только в восьми статьях сообщалось об официальной оценке взаимодействия (см. Пункт 12b) [4].

Таблица удельного электрического сопротивления и проводимости

В этой таблице представлены удельное электрическое сопротивление и электропроводность некоторых материалов.

Удельное электрическое сопротивление, обозначаемое греческой буквой ρ (ро), является мерой того, насколько сильно материал противостоит прохождению электрического тока. Чем ниже удельное сопротивление, тем легче материал пропускает электрический заряд.

Электропроводность - это величина, обратная удельному сопротивлению. Электропроводность - это мера того, насколько хорошо материал проводит электрический ток. Электропроводность может быть представлена ​​греческой буквой σ (сигма), κ (каппа) или γ (гамма).

Таблица удельного сопротивления и проводимости при 20 ° C

Материал ρ (Ом • м) при 20 ° C
Удельное сопротивление
σ (См / м) при 20 ° C
Электропроводность
Серебро 1.59 × 10 −8 6,30 × 10 7
Медь 1,68 × 10 −8 5,96 × 10 7
Медь отожженная 1,72 × 10 −8 5,80 × 10 7
Золото 2,44 × 10 −8 4,10 × 10 7
Алюминий 2,82 × 10 −8 3,5 × 10 7
Кальций 3.36 × 10 −8 2,98 × 10 7
Вольфрам 5,60 × 10 −8 1,79 × 10 7
цинк 5,90 × 10 −8 1,69 × 10 7
Никель 6,99 × 10 −8 1,43 × 10 7
Литий 9,28 × 10 −8 1,08 × 10 7
Утюг 1.0 × 10 −7 1,00 × 10 7
Платина 1,06 × 10 −7 9,43 × 10 6
Олово 1,09 × 10 −7 9,17 × 10 6
Углеродистая сталь (10 10 ) 1,43 × 10 −7
Свинец 2,2 × 10 −7 4,55 × 10 6
Титан 4.20 × 10 −7 2,38 × 10 6
Текстурированная электротехническая сталь 4,60 × 10 −7 2,17 × 10 6
Манганин 4,82 × 10 −7 2,07 × 10 6
Константан 4,9 × 10 −7 2,04 × 10 6
Нержавеющая сталь 6,9 × 10 −7 1.45 × 10 6
Меркурий 9,8 × 10 −7 1,02 × 10 6
Нихром 1,10 × 10 −6 9,09 × 10 5
GaAs 5 × 10 −7 до 10 × 10 −3 5 × 10 −8 до 10 3
Углерод (аморфный) 5 × 10 −4 до 8 × 10 −4 1.От 25 до 2 × 10 3
Углерод (графит) 2,5 × 10 −6 до 5,0 × 10 −6 // базисная плоскость
3,0 × 10 −3 ⊥ базальная плоскость
от 2 до 3 × 10 5 // базисная плоскость
3,3 × 10 2 ⊥ базальная плоскость
Углерод (алмаз) 1 × 10 12 ~ 10 −13
Германий 4,6 × 10 -1 2.17
Морская вода 2 × 10 -1 4,8
Питьевая вода 2 × 10 1 до 2 × 10 3 5 × 10 −4 до 5 × 10 -2
Кремний 6,40 × 10 2 1,56 × 10 −3
Дерево (влажное) 1 × 10 3 до 4 10 −4 до 10 -3
Деионизированная вода 1.8 × 10 5 5,5 × 10 −6
Стекло 10 × 10 10 до 10 × 10 14 10 −11 до 10 −15
Твердая резина 1 × 10 13 10 −14
Древесина (сушка в духовке) 1 × 10 14 до 16 10 −16 до 10 -14
Сера 1 × 10 15 10 −16
Воздух 1.3 × 10 16 до 3,3 × 10 16 3 × 10 −15 до 8 × 10 −15
Парафин 1 × 10 17 10 −18
Плавленый кварц 7,5 × 10 17 1,3 × 10 −18
ПЭТ 10 × 10 20 10 −21
тефлон 10 × 10 22 до 10 × 10 24 10 −25 до 10 −23

Факторы, влияющие на электрическую проводимость

На проводимость или удельное сопротивление материала влияют три основных фактора:

  1. Площадь поперечного сечения: Если поперечное сечение материала велико, через него может проходить больший ток.Точно так же тонкое поперечное сечение ограничивает ток.
  2. Длина проводника: Короткий проводник позволяет току течь с большей скоростью, чем длинный провод. Это немного похоже на попытку переместить множество людей через коридор.
  3. Температура: Повышение температуры заставляет частицы вибрировать или больше двигаться. Увеличение этого движения (повышение температуры) снижает проводимость, потому что молекулы с большей вероятностью будут мешать прохождению тока.При экстремально низких температурах некоторые материалы становятся сверхпроводниками.

Ресурсы и дополнительная информация

Удельное сопротивление | Физика проводников и изоляторов

Расчет сопротивления проводов

Номинальная допустимая нагрузка проводника - это грубая оценка сопротивления, основанная на потенциальной опасности возникновения пожара по току. Однако мы можем столкнуться с ситуациями, когда падение напряжения, вызванное сопротивлением проводов в цепи, вызывает другие проблемы, кроме предотвращения возгорания.Например, мы можем проектировать схему, в которой напряжение на компоненте является критическим и не должно опускаться ниже определенного предела. В этом случае падение напряжения из-за сопротивления провода может вызвать техническую проблему, будучи в пределах безопасных (пожарных) пределов допустимой нагрузки:

Если нагрузка в приведенной выше схеме не выдерживает напряжения ниже 220 В при напряжении источника 230 В, тогда нам лучше убедиться, что проводка не упадет более чем на 10 вольт по пути.Если считать как питающие, так и обратные проводники этой цепи, это оставляет максимально допустимое падение в 5 вольт по длине каждого провода. Используя закон Ома (R = E / I), мы можем определить максимально допустимое сопротивление для каждого отрезка провода:

Мы знаем, что длина каждого куска провода составляет 2300 футов, но как определить величину сопротивления для определенного размера и длины провода? Для этого нам понадобится другая формула:

Эта формула связывает сопротивление проводника с его удельным сопротивлением (греческая буква «ро» (ρ), которая похожа на строчную букву «p»), его длиной («l») и поперечным сечением. площадь сечения («А»).Обратите внимание, что с переменной длины в верхней части дроби значение сопротивления увеличивается по мере увеличения длины (аналогия: труднее протолкнуть жидкость через длинную трубу, чем через короткую) и уменьшается по мере увеличения площади поперечного сечения ( аналогия: жидкость легче течет по толстой трубе, чем по тонкой). Удельное сопротивление является константой для типа рассчитываемого материала проводника.

Удельное сопротивление нескольких проводящих материалов можно найти в следующей таблице.Внизу таблицы мы находим медь, уступающую только серебру по низкому удельному сопротивлению (хорошей проводимости):

Удельное сопротивление при 20 градусах Цельсия
Материал Элемент / Сплав (Ом-смил / фут) (мкОм-см)
Нихром Сплав 675 112,2
Нихром В Сплав 650 108,1
Манганин Сплав 290 48.21
Константан Сплав 272,97 45,38
Сталь * Сплав 100 16,62
Платина Элемент 63,16 10,5
Утюг Элемент 57,81 9,61
Никель Элемент 41,69 6,93
цинк Элемент 35.49 5,90
молибден Элемент 32,12 5,34
Вольфрам Элемент 31,76 5,28
Алюминий Элемент 15,94 2,650
Золото Элемент 13,32 2,214
Медь Элемент 10,09 1.678
Серебро Элемент 9,546 1,587

* = Стальной сплав с содержанием железа 99,5%, углерода 0,5%

Обратите внимание, что значения удельного сопротивления в приведенной выше таблице даны в очень странной единице «Ом-см-мил / фут» (Ом-см-мил / фут). Эта единица указывает, какие единицы мы должны использовать в формуле сопротивления ( R = ρl / A). В этом случае эти значения удельного сопротивления предназначены для использования, когда длина измеряется в футах, а площадь поперечного сечения измеряется в круглых милах.

Метрической единицей измерения удельного сопротивления является ом-метр (Ом-м) или ом-сантиметр (Ом-см), при этом 1,66243 x 10 -9 Ом-метров на Ом-см-мил / фут (1,66243 x 10 -7 Ом-см на Ом-см-дюйм). В столбце таблицы Ом-см цифры фактически масштабированы как мкОм-см из-за их очень малых величин. Например, железо указано как 9,61 мкОм-см, что может быть представлено как 9,61 x 10 -6 Ом-см.

При использовании единицы измерения удельного сопротивления Ом-метр в формуле R = ρl / A длина должна быть в метрах, а площадь - в квадратных метрах.При использовании единицы Ω-сантиметр (Ω-см) в той же формуле длина должна быть в сантиметрах, а площадь - в квадратных сантиметрах.

Все эти единицы измерения удельного сопротивления действительны для любого материала (Ом-см / фут, Ом-м или Ом-см). Однако можно предпочесть использовать Ом-см-мил / фут при работе с круглым проводом, площадь поперечного сечения которого уже известна в круглых милах. И наоборот, при работе с шиной нестандартной формы или изготовленной по индивидуальному заказу шиной, вырезанной из металлической заготовки, где известны только линейные размеры длины, ширины и высоты, более подходящими могут быть единицы измерения удельного сопротивления Ом-метр или Ом-см.

Решение

Возвращаясь к нашей примерной схеме, мы искали провод с сопротивлением 0,2 Ом или меньше на длине 2300 футов. Предполагая, что мы собираемся использовать медный провод (самый распространенный тип производимого электрического провода), мы можем настроить нашу формулу следующим образом:

Алгебраически решая относительно A, мы получаем значение 116035 круговых милов. Ссылаясь на нашу таблицу размеров сплошных проводов, мы обнаруживаем, что провод «двойной длины» (2/0) с длиной 133 100 см является достаточным, тогда как следующий меньший размер, «одинарный провод» (1/0) с длиной 105 500 см слишком мал. .Имейте в виду, что ток в нашей цепи составляет скромные 25 ампер. Согласно нашей таблице допустимой токовой нагрузки для медных проводов на открытом воздухе, достаточно было бы провода калибра 14 (что касается , а не , вызывающего пожар). Однако с точки зрения падения напряжения провод 14-го калибра был бы совершенно неприемлемым.

Ради интереса, давайте посмотрим, что провод 14-го калибра повлияет на характеристики нашей силовой цепи. Глядя на нашу таблицу размеров проводов, мы обнаруживаем, что проволока калибра 14 имеет площадь поперечного сечения 4 107 круглых милов.Если мы по-прежнему используем медь в качестве материала для проволоки (хороший выбор, если только мы не действительно богаты и можем позволить себе 4600 футов серебряной проволоки 14-го калибра!), То наше удельное сопротивление все равно будет 10,09 Ом · см / фут :

Помните, что это 5,651 Ом на 2300 футов медного провода калибра 14, и что у нас есть два участка по 2300 футов во всей цепи, поэтому каждый кусок провода в цепи имеет сопротивление 5,651 Ом:

Общее сопротивление проводов нашей цепи равно 2 умноженным на 5.651 или 11,301 Ом. К сожалению, это слишком большое сопротивление, чтобы обеспечить ток в 25 ампер при напряжении источника 230 вольт. Даже если бы сопротивление нагрузки было 0 Ом, сопротивление нашей проводки 11,301 Ом ограничило бы ток цепи до 20,352 ампер! Как видите, «небольшое» сопротивление провода может иметь большое значение в характеристиках схемы, особенно в силовых цепях, где токи намного выше, чем обычно встречаются в электронных схемах.

Давайте рассмотрим пример проблемы сопротивления для отрезка сборной шины, изготовленной по индивидуальному заказу.Предположим, у нас есть кусок сплошного алюминиевого стержня шириной 4 см, высотой 3 см и длиной 125 см, и мы хотим рассчитать сквозное сопротивление по длине (125 см). Во-первых, нам нужно определить площадь поперечного сечения стержня:

Нам также необходимо знать удельное сопротивление алюминия в единицах измерения, соответствующих данному применению (Ом-см). Из нашей таблицы удельных сопротивлений мы видим, что это 2,65 x 10 -6 Ом-см. Установив нашу формулу R = ρl / A, мы получим:

Как вы можете видеть, огромная толщина шины обеспечивает очень низкое сопротивление по сравнению со стандартными размерами проводов, даже при использовании материала с большим удельным сопротивлением.

Процедура определения сопротивления шины принципиально не отличается от процедуры определения сопротивления круглого провода. Нам просто нужно убедиться, что площадь поперечного сечения рассчитана правильно и что все единицы соответствуют друг другу, как должны.

ОБЗОР:

  • Сопротивление проводника увеличивается с увеличением длины и уменьшается с увеличением площади поперечного сечения, при прочих равных условиях.
  • Удельное сопротивление («ρ») - это свойство любого проводящего материала, показатель, используемый для определения сквозного сопротивления проводника данной длины и площади в этой формуле: R = ρl / A
  • Удельное сопротивление материалов указывается в единицах Ом-см / фут или Ом-метр (метрическая система).Коэффициент преобразования между этими двумя единицами составляет 1,66243 x 10 -9 Ом-метров на Ом-см-дюйм / фут или 1,66243 x 10 -7 Ом-см на Ом-см-дюйм / фут.
  • Если падение напряжения в цепи критично, необходимо произвести точный расчет сопротивления проводов до выбора сечения проводов.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

потоковых процессов

потоковых процессов

Поток и перенос наносов

Поток скорость - скорость воды в ручье.Единицы измерения расстояние за время (например, метры в секунду или футы в секунду). Скорость потока наибольший в середине потока у поверхности и самый медленный вдоль русла ручья и банки из-за трения.

Гидравлический радиус (HR или просто R) - отношение поперечного сечения площадь, разделенная по смоченному периметру. Для гипотетического ручья с прямоугольным форма поперечного сечения (ручей с плоским дном и вертикальными сторонами) поперечное сечение Площадь - это просто ширина, умноженная на глубину (W * D).Для того же гипотетического поток смоченный периметр будет глубиной плюс ширина плюс глубина (W + 2D). Чем больше площадь поперечного сечения по сравнению со смоченным периметром, тем свободнее будет течь ручей, потому что в нем меньше воды ручей находится в непосредственной близости от ложа трения. Так как гидравлический радиус увеличивается так будет и скорость (при прочих равных).

Поток расход - количество (объем) прошедшей мимо воды заданный момент за определенный промежуток времени.Он рассчитывается как Q = V * A, где V - скорость потока, A - площадь поперечного сечения потока. Единицы расход - это объем за время (например, м 3 / сек или миллион галлонов в день, мг / сут).

При низкой скорости, особенно если русло потока ровное, потоки могут показывать ламинарный поток , в котором все молекулы воды текут параллельными путями. При более высоких скоростях в поток вводится турбулентность (турбулентная поток). Молекулы воды не идут параллельными путями.

Потоки переносят растворенные ионы в виде растворенной нагрузки , мелкой глины и частицы ила в виде взвешенной нагрузки , а также крупные пески и гравий как нагрузка на кровать. Мелкие частицы останутся взвешенными, только если поток бурно. В ламинарном потоке взвешенные частицы медленно оседают на кровать.

Диаграмма Хьюлстрома строит две кривые, представляющие 1) минимальный поток скорость, необходимая для вымывания отложений разного размера из русла ручья, и 2) минимальная скорость, необходимая для продолжения переноса отложений различной размеры.Обратите внимание, что для более крупных отложений (песок и гравий) требуется совсем немного более высокая скорость для первоначального разрушения частиц, чем требуется для продолжения транспортировки их. Для мелких частиц (глины и ила) скорости значительно выше. требуется для эрозии, чем для транспортировки, потому что эти более мелкие частицы имеют сплоченность в результате электростатического притяжения. Подумайте, какая липкая мокрая грязь является.

Поток компетенция относится к самым тяжелым частицам, которые может поток нести.Компетенция потока зависит от скорости потока (как показано на Hjulstrom диаграмму выше). Чем быстрее ток, тем тяжелее частица, которая может быть перевезен.

Поток вместимость - максимальный объем твердой нагрузки (станина и приостановлено) поток может нести. Это зависит как от расхода, так и от скорости (поскольку скорость влияет на компетентность и, следовательно, на диапазон размеров частиц которые можно транспортировать).

По мере увеличения скорости потока и расхода растут и компетентность и производительность.Но это не линейная зависимость (например, удвоение скорости и расхода не просто двойная компетентность и способность). Компетенция варьируется примерно шестая степень скорости. Например, удвоение скорости дает 64 кратное увеличение компетенции.

Емкость разряда может быть квадратной или кубической. Так утроение разряда приводит к увеличению емкости от 9 до 27 раз.

Следовательно, большая часть работы потоков выполняется во время наводнения, когда скорость потока и расход (и, следовательно, компетентность и пропускная способность) во много раз превышают их уровень в режимах с низким расходом.Эта работа имеет вид размыва дна (эрозии), переноса наносов (грунтовые и взвешенные грузы) и отложение осадка.


Динамика потока

Многолетние и эфемерные ручьи

Приемные (сточные) водотоки принимают воду из подземных вод. Другими словами, набирающий поток сбрасывает воду с уровня грунтовых вод. На с другой стороны безнадежных (притекающих) ручьев лежат над уровнем грунтовых вод (е.г., в засушливом климате), и вода просачивается через русло ручья для подпитки уровень грунтовых вод ниже. Приемные ручьи - это многолетние ручьи: они текут год. вокруг. Потерявшие потоки, как правило, являются эфемерными потоками: они не текут год. круглый. Чт. течь только тогда, когда есть достаточный сток от недавних дождей или весны таяние снега. Некоторые потоки набирают часть года и теряют часть года или только в определенные годы, поскольку уровень грунтовых вод падает во время продолжительной засухи время года.

Ручьи имеют два источника воды: штормовой сбор, с суши сток после дождя и базовый сток , обеспечен подземными водами.

Эрозия и отложение наводнений: По мере повышения паводковых вод склон потока по мере того, как он течет к своему основному уровню (например, океан или озеро), увеличивается. Кроме того, по мере увеличения глубины потока гидравлический радиус увеличивается, что делает ручей более свободный.Оба эти фактора приводят к увеличению потока скорость. Повышенная скорость и увеличенная площадь поперечного сечения означают этот разряд увеличивается. По мере увеличения расхода и скорости потока увеличивается компетентность и способность. Во время подъема паводка происходит сброс большого количества наносов. в ручьи сухопутным течением и промыванием оврагов. Это может привести к некоторому ухудшению или накопление отложений на русле ручья. Однако после пиков паводка выносится меньше наносов и происходит сильная размывка (эрозия) дна.По мере того, как паводок утихает и осадки осаждаются и снижается мощность и русло ручья снова разрастается. Хотя русло ручья может вернуться в что-то вроде того, что было до наводнения, было перенесено огромное количество наносов вниз по течению. Вероятно, на пойме было отложено много мелкодисперсных наносов.


Шаблоны потоков

Извилистые ручьи: На изгибе ручья импульс воды переносит масса воды против внешнего берега.Вода скапливается на внешнем берегу сделав его немного глубже, а внутренний берег немного мельче. Чем больше глубина на внешней стороне изгиба также приводит к более высокой скорости на внешней стороне банк. Большая скорость в сочетании с большей силой инерции на внешнем банк разрушает глубокий канал. Более глубокий канал усиливает увеличение скорости. Внутренний берег остается более мелким, увеличивая трение, тем самым уменьшая скорость.

Там, где глубина и скорость воды на внешнем берегу увеличиваются, также увеличиваются компетентность и способность.Эрозия происходит на внешнем берегу или срезанной банки. Там, где скорость воды на внутреннем берегу уменьшается, уменьшается и компетентность и емкость. Происходит осаждение, приводящее к формированию стержня точек. Со временем положение потока меняется по мере того, как изгиб перемещается в направление среза берега. Поскольку изгибы старицы подчеркивают и мигрируют, два изгиба могут размываться вместе, образуя отсечку и оставляя дугу Озеро .

Градиентные потоки: С учетом продольного (ниже по течению) профиля поток:
Там, где поток течет по крутому склону, скорость увеличится, что приведет к при повышенной эрозии. Где этот поток затем течет на более пологую скорость уменьшается, и в результате произойдет отложение. Этот процесс уменьшит наклон крутые участки и увеличивать наклон более пологих участков, в результате чего ровный уклон по течению ручья.

Идеальный градиентный профиль ручья имеет вогнутый вверх: более крутой около истока или начала и более плоский около дна или устья ручья. Причина этого в том, что в верховьях ручья расход меньше. По мере слияния потоков с другими потоками увеличивается их расход, увеличивается их площадь поперечного сечения и увеличивается гидравлический радиус. По мере того, как человек идет вниз по течению, и поток увеличивается в размерах, вода течет более свободно.В верховьях небольшой ручей должен быть круче, чтобы переносить осадки. Дополнительная гравитационная энергия на крутом склоне необходима для преодоления сил трения в мелком ручье. Если склон слишком пологий, а скорость слишком мала для переноса отложений, поступающих в результате выветривания и эрозии, осадки будут накапливаться. Это увеличивает градиент, который заставляет воду течь быстрее, что увеличивает эрозию и перенос, что затем снижает градиент. В низовьях ручья, где расход больше, поскольку трение меньше, поток не должен быть таким крутым, чтобы транспортировать груз.Если бы он был круче, чем необходимо для транспортировки, это привело бы к эрозии отложений. Но это уменьшит градиент, что приведет к уменьшению эрозии.

Это кажется нелогичным, но скорость потока обычно не уменьшается на в среднем, в больших масштабах от крутых мысов до плоских равнин, от бурный горный ручей к широкой мирной реке. Широкие равнинные реки имеют гораздо больший напор и гидравлический радиус.Они текут намного свободнее (например, вода не должна огибать валуны в ручье). Сеть в результате скорость на самом деле несколько увеличивается.

Плетеный поток выкроек встречаются там, где очень большая нагрузка на кровать там, где либо много наносов, либо ручей находится на рыхлом, рыхлый слой песка и гравия. В плетеных ручьях ручей не занимают один канал, но поток разбивается на множество отдельных лент воды с песчаными отмелями между ними.

Эволюция долины ручьев

Молодежные долины ручьев имеют крутые V-образные долины и мало или совсем нет плоской земли рядом с руслом ручья на дне долины.

Зрелые долины ручьев имеют пологие склоны и поймы; то Ширина меандрового пояса равна ширине поймы.

Долины ручьев старины имеют очень спокойный рельеф и очень широкие поймы; ширина поймы больше ширины меандрового пояса.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *