Справочник мастера-электрика. Проводка, розетки, техника безопасности, инструмент
Шрифт:
Кабельно-проводниковые, крепежные и электроизолирующие материалы
Какие технические характеристики кабелей и проводов важно учитывать для надежной эксплуатации
Любые промышленные изделия, включая кабельную и проводную продукцию для энергетики, принято классифицировать и описывать по определенным критериям, которые называют техническими характеристиками. Они позволяют выбрать оптимальную конкретную модель из большого разнообразия имеющихся изделий, обеспечить ее длительную и бесперебойную работу.
Кабели и провода создают для передачи
• максимальная проводимость токопроводящих магистралей;
• исключение образования случайных, несанкционированных путей стекания энергии токами утечек [3] .
Проще говоря, нужно учесть максимальные возможности материала проводника (с учетом его сечения) и обеспечить надежную изоляцию.
3
Следует пояснить, что ток утечки обусловлен несовершенством изоляции. В сети с изолированным нейтральным проводом или в сети постоянного тока это ток, протекающий между находящейся под напряжением фазой (полюсом) и землей в результате снижения сопротивления изоляции.
Только одновременное выполнение этих условий позволяет надежно и длительно передавать и получать электрическую энергию.
Как обеспечивается высокая проводимость токопроводящих жил
Потери мощности при прохождении тока в металле проводника напрямую связаны с величиной его электрического сопротивления (R). При увеличении сопротивления потери возрастают.
Чтобы улучшить прохождение электрического тока по проводам и кабелям, величину сопротивления снижают:
• за счет правильного подбора материала проводника по величине удельного сопротивления металлов и сплавов;
• правильного подбора поперечного сечения жилы в зависимости от допустимой величины токовой нагрузки;
• учета температуры рабочей среды (для проводников первого рода, которыми являются металлы, сопротивление возрастает с увеличением температуры, а проводимость (G), соответственно, падает);
• времени протекания максимального тока (протекание тока по проводнику сопровождается выделением тепла в соответствии с законом Джоуля – Ленца; если проводник подобран неправильно, при длительном воздействии тока он может попросту расплавиться вместе с изоляцией);
• ограничения общей протяженности магистралей электрической цепи (чем короче проводник, тем меньше значение его сопротивления).
Выбор проводника по удельному сопротивлению материала жил
Напомним, что этим параметром характеризуют величину электрического сопротивления металла. Сопротивление (R) измеряют в Омах. Удельное сопротивление – это сопротивление однородного проводника длиной в 1 м с поперечным сечением 1 м^2. Оно выражается в Ом x м для системы СИ либо, как в технике, Ом x мм^2/м, равная 10– 6 от 1 Ом x м и составляет для меди, стали, латуни и алюминия соответственно 0,01724:0,018; 0,103:0,137; 0,025:0,108; 0,0262:0,0295 Ом x
Учитывая этот показатель, медь используют там, где требуется максимально снизить потери тока на преодоление сопротивления цепи. Как правило, ее чаще всего применяют в кабелях или шнурах питания с многопроволочными жилами.
Показатели алюминия и его сплавов несколько хуже по проводимости, зато алюминий дешевле как по стоимости, так и в производстве, а провода имеют сравнительно меньшую массу (сравните плотность алюминия – 2,6989 г/см^3 и меди – 8,92 г/см^3). Поэтому алюминиевые проводники используют на длинных магистралях, которые к тому же подняты на большую высоту посредством специальных опор и системы изоляторов.
Проволоку из стальных сплавов или латуни используют для повышения жесткости и прочности длинных трасс, чтобы исключить обрывы проводов при повышенных нагрузках, создаваемых порывами мощного ветра, наносами снега и т. д.
Выбор токопроводящих жил по площади поперечного сечения
Для проведения электротехнических расчетов при проектировании систем электроснабжения используют стандартное оборудование, которое удобно выбирать из таблиц.
Жилы проводов и кабелей изготавливают с калиброванной площадью поперечного сечения. Например, для средств связи и телефонных линий диаметр круглого сечения одной проволоки может быть 1,2; 0,9; 0,7; 0,64; 0,5; 0,4; 0,32 мм^2, а у многопроволочной жилы – от 0,52 до 0,1 мм^2.
Для промышленных целей выпускают провода и кабели с жилами 1,5; 2,5; 4; 6 мм^2 и другими стандартизированными площадями сечений, а самые распространенные в быту площади сечения 0,75; 1,5; 2,5; 4 мм^2.
Одножильный провод – это провод, для которого справедливо условие, что на расстоянии менее 5 диаметров провода нет других проводов.
Многожильный провод – это свитые вместе одножильные проводники. При эксплуатации такого провода возникает более тяжелый тепловой режим, поэтому максимальный ток для двужильного провода должен быть меньше.
И чем больше проводов в пучке, тем меньше должен быть максимальный ток из-за возможного взаимного нагрева.
Что делать, если вы не знаете значение площади сечения провода? В этом случае нужно измерить диаметр провода и вычислить площадь сечения по формуле:
S = R2 = D2/4
где S – площадь сечения провода, мм^2, – 3,14; R – радиус токопроводящей жилы, мм; D – диаметр токопроводящей жилы провода, мм.
Либо с учетом того, что /4 = 0,7854, получаем формулу:
S = 0,7854D^2
Для вычисления сечения многожильного провода нужно вычислить сечение одной жилы, а результат умножить на число жил.
Допустимая нагрузка, создаваемая мощностями, проходящими по жилам кабеля, зависит от марки металла, площади его сечения и условий эксплуатации, обеспечивающих баланс между нагревом провода и отводом тепла в окружающую среду.