Валерий Новак - Справочник мастера-электрика. Проводка, розетки, техника безопасности, инструмент

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 электрической энергии на расстояния с минимально возможными потерями. Чтобы наиболее эффективно передавать мощность от источника к потребителям, их изготавливают, учитывая два условия:

• максимальная проводимость токопроводящих магистралей;

• исключение образования случайных, несанкционированных путей стекания энергии токами утечек [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. .

Проще говоря, нужно учесть максимальные возможности материала проводника (с учетом его сечения) и обеспечить надежную изоляцию.

Только одновременное выполнение этих условий позволяет надежно и длительно передавать и получать электрическую энергию.

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).

Напомним, что этим параметром характеризуют величину электрического сопротивления металла. Сопротивление ( R ) измеряют в Омах. Удельное сопротивление ρ – это сопротивление однородного проводника длиной в 1 м с поперечным сечением 1 м². Оно выражается в Ом × м для системы СИ либо, как в технике, Ом × мм²/м, равная 10 −6 от 1 Ом × 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 × мм²/м.

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/см³ и меди – 8,92 г/см³). 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.

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 мм², а у многопроволочной жилы – от 0,52 до 0,1 мм².

Для промышленных целей выпускают провода и кабели с жилами 1,5; 2,5; 4; 6 мм² и другими стандартизированными площадями сечений, а самые распространенные в быту площади сечения 0,75; 1,5; 2,5; 4 мм².

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 = πR 2= πD 2/4

где S – площадь сечения провода, мм², π – 3,14; R – радиус токопроводящей жилы, мм; D – диаметр токопроводящей жилы провода, мм.

Либо с учетом того, что π /4 = 0,7854, получаем формулу:

S = 0,7854 D²

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.

По виду протекающей по кабелю нагрузки их классифицируют следующим образом:

• силовые кабели, передающие электрическую энергию высоких мощностей;

• контрольные, работающие в цепях измерения, защитной и коммутационной автоматики;

• управления, используемые для коммутации автоматических устройств;

• связи и телекоммуникаций;

• другого назначения.

Как выбрать сечение проводника на практике, указано в разделе «Как подобрать кабель и провод для домашней проводки» .

Движение электрических зарядов (ток) возможно в замкнутой цепи по изолированным проводникам. Если цепь разомкнуть, то ток прекращается.