Перейти к содержанию

Сечение провода по току и падению напряжения

Укажите ток, длину линии и напряжение — калькулятор подберёт сечение медного или алюминиевого провода по нагреву и по падению напряжения. Во втором режиме он посчитает падение, сопротивление и потери для провода, заданного сечением, диаметром или калибром AWG.

Исходные данные

Что рассчитать
А
м

от источника до нагрузки

В
%
Жила
Ток течёт по
°C

для сопротивления; 20 °C — холодный провод

Результат

Сечение жилы
4 мм²
его определяет падение напряжения
AWG
12 и толще3,31 мм²
По нагреву (ПУЭ)
0,5 мм²до 11 А, открыто
По падению напряжения
2,87 мм²падение 600 мВ
Падение на 4 мм²
431 мВ3,59 %, на нагрузке 11,6 В
Потери в проводах
4,31 Вт

Провод выбирают по двум условиям: он не должен перегреваться и не должен терять слишком много напряжения. Первое условие задают таблицы допустимых токов ПУЭ, второе — сопротивление проводов и закон Ома. В сети 230 В обычно решает нагрев, в низковольтных цепях 5–24 В — падение напряжения.

Формулы

R=ρ⋅lS,ρt=ρ20⋅(1+α (t−20)),ΔU=2ρ l IS,Sмин=2ρ l IΔUдоп,R = \frac{\rho \cdot l}{S}, \qquad \rho_t = \rho_{20} \cdot \bigl(1 + \alpha \, (t - 20)\bigr), \qquad \Delta U = \frac{2 \rho \, l \, I}{S}, \qquad S_\text{мин} = \frac{2 \rho \, l \, I}{\Delta U_\text{доп}},

где l — длина линии от источника до нагрузки, м; S — сечение жилы, мм²; I — ток, А; ρ — удельное сопротивление, Ом·мм²/м; α — температурный коэффициент сопротивления; t — температура жилы, °C. Множитель 2 учитывает, что ток идёт к нагрузке по одному проводу и возвращается по другому. Если обратным проводом служит корпус, как в автомобиле, множитель убирают, а сопротивление корпуса и контактов оценивают отдельно.

Материал жилыρ при 20 °C, Ом·мм²/мα, 1/°C
Медь отожжённая0,0172410,00393
Алюминий проводниковый0,0282640,00403

Формулы верны для постоянного тока и для переменного тока с активной нагрузкой — нагревателями и лампами накаливания. Для двигателей и трёхфазных линий падение считают с учётом коэффициента мощности и реактивного сопротивления.

Допустимый ток по ПУЭ

Длительно допустимые токи для проводов с резиновой и ПВХ-изоляцией приведены в таблицах 1.3.4 (медь) и 1.3.5 (алюминий) ПУЭ. Они рассчитаны на нагрев жилы до +65 °C при температуре воздуха +25 °C. Значения для стандартных сечений:

Сечение, мм²Медь, ААлюминий, А
открытодва провода в трубедвухжильный в трубеоткрытодва провода в трубедвухжильный в трубе
0,511—————
0,7515—————
1171615———
1,5231918———
2,5302725242019
4413832322825
6504640393631
10807055605042
161008580756060
251401151001058575
3517013512513010095
50215185160165140125

Если воздух теплее +25 °C, допустимый ток уменьшают по поправочным коэффициентам таблицы 1.3.3 ПУЭ. Для кабелей в оболочке действуют другие таблицы той же главы. Для сечений, которых нет в таблице, калькулятор берёт строку ближайшего меньшего сечения: так AWG 16 (1,31 мм²) получает ток провода 1,2 мм² — 20 А при открытой прокладке.

Таблицы ПУЭ написаны для электропроводок зданий. Внутри аппаратуры провода лежат в жгутах и рядом с горячими компонентами, поэтому значения ПУЭ для них — верхняя граница. Для монтажных проводов смотрите допустимую температуру изоляции в их паспорте.

Падение напряжения

Нагрев зависит только от тока и сечения, а допустимое падение — от напряжения. Потеря 0,6 В — это 5 % от 12 В, но всего 0,26 % от 230 В. Поэтому в низковольтных цепях длинную линию приходится делать толще, чем требует нагрев.

Сколько напряжения можно потерять, решает нагрузка: посмотрите её минимальное входное напряжение и учтите, что под нагрузкой просаживается и сам источник. Для электроустановок зданий приложение G ГОСТ Р 50571.5.52-2011 рекомендует не больше 3 % для освещения и 5 % для остальных потребителей.

Сопротивление растёт с температурой: при нагреве на 10 °C медь прибавляет около 4 %, а при +65 °C, предельной для таблиц ПУЭ, её сопротивление на 18 % больше, чем при 20 °C. Если провод работает близко к допустимому току, укажите в калькуляторе температуру жилы.

Пример: светодиодная лента 12 В

Лента потребляет 10 А, блок питания стоит в 5 м от неё, линия из двух медных проводов, падение — не больше 5 %, то есть 0,6 В.

  • По нагреву хватает 0,5 мм²: при открытой прокладке ПУЭ допускает для него 11 А.
  • По падению напряжения S = 2 · 0,017241 · 5 · 10 / 0,6 ≈ 2,87 мм². Ближайшее стандартное сечение — 4 мм², среди калибров AWG подойдёт AWG 12 (3,31 мм²).
  • На проводе 4 мм² падение составит 0,43 В (3,6 %), потери в проводах — 4,3 Вт.

Провод 1,5 мм², который часто берут на глаз, потеряет 1,15 В — 9,6 % напряжения, и дальний конец ленты будет заметно тусклее. Вместо толстого кабеля можно поставить блок питания ближе к ленте или подвести питание к обоим её концам.

Калибры AWG

AWG (American Wire Gauge) — американская система калибров проводов по стандарту ASTM B258. Чем больше номер, тем тоньше провод. Диаметр калибра n задан формулой

dn=0,127 мм⋅92(36−n)/39,d_n = 0{,}127\ \text{мм} \cdot 92^{(36 - n)/39},

калибры толще AWG 0 обозначают 00, 000 и 0000 — в формуле это n = −1, −2 и −3. Каждые 6 номеров диаметр меняется примерно вдвое, каждые 3 номера — вдвое меняются сечение и сопротивление.

Калибры AWG и метрические сечения точно не совпадают: например, 1,5 мм² лежит между AWG 16 (1,31 мм²) и AWG 15 (1,65 мм²). При замене берите провод не тоньше нужного по сечению.

Таблица AWG

Сопротивление — для отожжённой меди при 20 °C:

AWGДиаметр, ммСечение, мм²Сопротивление меди, Ом/км
000011,71070,161
00010,4850,203
009,2767,40,256
08,2553,50,322
17,3542,40,407
26,5433,60,513
35,8326,70,646
45,1921,20,815
54,6216,81,03
64,1213,31,3
73,6610,51,63
83,268,372,06
92,916,632,6
102,595,263,28
112,34,174,13
122,053,315,21
131,832,626,57
141,632,088,29
151,451,6510,4
161,291,3113,2
171,151,0416,6
181,020,82320,9
190,9120,65326,4
200,8120,51833,3
210,7230,4142
220,6440,32653
230,5730,25866,8
240,5110,20584,2
250,4550,162106
260,4050,129134
270,3610,102169
280,3210,081213
290,2860,0642268
300,2550,0509339
310,2270,0404427
320,2020,032538
330,180,0254679
340,160,0201856
350,1430,0161080
360,1270,01271360
370,1130,011720
380,1010,007972160
390,08970,006322730
400,07990,005013440

Реальный провод

Калькулятор считает идеальную жилу. ГОСТ 22483-2012 ограничивает сопротивление жилы сверху: для 1,5 мм² — не больше 12,1 Ом/км у однопроволочной и 13,3 Ом/км у гибкой жилы, а расчёт для чистой меди даёт 11,5 Ом/км. Провод с заниженным сечением или с жилой из алюминия, покрытого медью (CCA), теряет ещё больше — такое сопротивление проверяйте измерением.

Сечение многопроволочной жилы — это суммарная площадь проволок, поэтому мерить его по внешнему диаметру жилы нельзя: посчитайте сечение одной проволоки и умножьте на их число.

Подобрать дорожку печатной платы под тот же ток поможет калькулятор ширины дорожки, посчитать ток и мощность нагрузки — калькулятор закона Ома.

Частые вопросы

Какое сечение провода нужно на 10 А?

По нагреву медному проводу при открытой прокладке хватает 0,5 мм²: ПУЭ допускает для него 11 А (табл. 1.3.4). Но в низковольтных цепях сечение чаще определяет падение напряжения: при 12 В и линии длиной 5 м (два провода по 5 м) для падения не больше 5 % нужно около 2,9 мм², то есть стандартные 4 мм².

AWG 18 — это сколько мм²?

0,823 мм², диаметр жилы 1,02 мм. Ближайшее метрическое сечение — 0,75 мм². Чем больше номер AWG, тем тоньше провод: каждые 3 номера сечение меняется примерно вдвое, каждые 6 номеров — диаметр.

Как перевести диаметр провода в сечение?

По формуле площади круга: S = π · d² / 4 ≈ 0,785 · d². Жила диаметром 1,38 мм имеет сечение 1,5 мм², диаметром 1,78 мм — 2,5 мм². У многопроволочной жилы измерьте диаметр одной проволоки, посчитайте её сечение и умножьте на число проволок.

Как посчитать сопротивление провода?

R = ρ · l / S. Для меди при 20 °C ρ = 0,0172 Ом·мм²/м: метр провода сечением 1,5 мм² имеет сопротивление 0,0115 Ом, сто метров — 1,15 Ом. При нагреве на 10 °C сопротивление меди растёт примерно на 4 %.

Можно ли заменить медный провод алюминиевым того же сечения?

Нет. Удельное сопротивление алюминия в 1,64 раза больше, а допустимый ток меньше: для 2,5 мм² при открытой прокладке ПУЭ даёт 24 А против 30 А у меди. По сопротивлению 4 мм² алюминия почти равны 2,5 мм² меди.

Источники

  1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Глава 1.3. Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны — табл. 1.3.4 и 1.3.5, п. 1.3.10: допустимые длительные токи при температуре жилы +65 °C и воздуха +25 °C
  2. ГОСТ 22483-2012 (IEC 60228:2004). Жилы токопроводящие для кабелей, проводов и шнуров — номинальные сечения и наибольшее сопротивление жил
  3. ГОСТ Р 50571.5.52-2011 (МЭК 60364-5-52:2009). Электроустановки низковольтные. Электропроводки — приложение G: рекомендуемое падение напряжения в электроустановках зданий
  4. ASTM B258. Standard Specification for Standard Nominal Diameters and Cross-Sectional Areas of AWG Sizes of Solid Round Wires Used as Electrical Conductors — диаметры калибров AWG
  5. IEC 60028. International standard of resistance for copper — удельное сопротивление отожжённой меди 0,017241 Ом·мм²/м при 20 °C

Обновлено . Нашли ошибку в расчёте? Напишите нам.