|
Выбор сечения жил проводов
Провода электрической проводки при протекании по ним тока
всегда имеют температуру большую, чем температура окружающей
среды.
Высокая температура не оказывает отрицательного воздействия
на металл жил проводов, но разрушительно действует на их
изоляцию, которая при нагреве постепенно утрачивает свои
первоначальные качества, то есть стареет. Ухудшаются ее
электроизоляционные свойства, она становится хрупкой,
трескается и осыпается, оголяя жилы.
Рассмотрим подробнее факторы, влияющие на процесс нагрева и
требующие учета при выборе сечения жил проводов.
Электрический ток вызывает нагрев проводов в соответствии с
физическим законом Ленца—Джоуля: количество теплоты Q,
выделяющейся в проводнике при протекании по нему
электрического тока, прямо пропорционально квадрату величины
тока I, сопротивлению R проводника и времени t, в течение
которого протекает ток в проводнике: Q = I2Rt.
Ток I определяется мощностью потребителя, получающего
электроэнергию по проводнику. Увеличение мощности
потребителя например вдвое вызывает такое же увеличение тока
и четырехкратное возрастание теплоты, выделяющейся в жиле
проводника.
Сопротивление R зависит от удельного электрического
сопротивления р материала, из которого выполнена жила, от ее
длины L и площади S поперечного сечения: R = pL/S.
Удельное сопротивление меди примерно в полтора раза меньше,
чем алюминия, поэтому ток меньше нагреет провод с медной
жилой, чем такой же провод с жилой из алюминия. Медь, кроме
того, более механически прочна и технологична при выполнении
проводок в индивидуальном строительстве.
Чем меньше сечение жилы, тем выше ее сопротивление и тем
большее количество теплоты выделится при протекании по ней
тока.
Изложенное позволяет сделать вывод, что количество теплоты,
выделяющееся на каждом метре провода зависит и от материала
жилы, и от ее сечения, и особенно от протекающего тока.
Естественно, чем длинней проводка, тем большая энергия
расходуется на ее нагрев.
Чем дольше по проводнику протекает ток, тем большее
количество теплоты выделяется, и температура провода,
казалось бы, должна становиться все выше и выше. Но
одновременно с Процессом нагрева протекает и процесс
охлаждения провода окружающей средой. При некоторой
температуре провода по мере pro разогрева наступает момент
равновесия: сколько теплоты выделяется в жиле провода,
столько же и отдается окружающей среде. Увеличение
температуры провода прекращается. Важно, чтобы
установившаяся температура не превысила допустимую для
материала изоляции провода.
Интенсивность процесса охлаждения зависит от разницы
температур провода и окружающей среды, теплопроводных
свойств изоляции, площади поверхности провода, с которой
теплота отдается в окружающую среду.
Способ прокладки проводов, количество проводов, размещенных
рядом и подогревающих друг друга, материал изоляции Провода
— все эти факторы должны учитываться при решении Вопроса о
выборе такого сечения жил проводов, которое бы позволило
обеспечить питание потребителя электроэнергией и провода при
этом не перегревались бы.
Применительно к различным способам прокладки проводов
«Правила устройства электроустановок» оговаривают наименьшее
допустимое сечение жил проводов по условию их механической
прочности.
Из двух величин сечения жил проводов, полученных по условию
нагрева длительно протекающим током и по условию
механической прочности для исполнения принимается
наибольшая.
Произведем выбор сечения жил проводов проводки жилого дома.
Исходные данные: токи на участках проводки — по расчетной
схеме (рис. 52); провод — АПРФ с 2 или 3 алюминиевыми жилами
в резиновой изоляции в фальцованной оболочке из алюминия;
способ прокладки — непосредственно по поверхности стен и
потолков.
Выбор по условиям н а г р е в а. Сечение жил проводов ввода
от изоляторов на наружной стороне стены дома до счетчика —
2,5 мм2 (длительно допустимый ток — 21 А, расчетный ток —
18,21 А). Сечение жил проводов от щитка до розеток XS3, AW—2,5
мм2 (длительно допустимый ток — 21 А, расчетный ток — 11,76
А). Провод АПРФ выпускается с жилами сечением не менее 2,5
мм2, поэтому он применим и на всех прочих участках проводки,
где токи явно меньше, чем в проводах головного участка
первой линии.
Выбор по условиям механической прочности. Наименьшее
допустимое сечение жил защищенных проводов с жилами из
алюминия, присоединяемыми к винтовым зажимам —- 2 мм2.
Наименьшее допустимое сечение алюминиевых жил проводов ввода
в здание — 4 мм2.
Результаты выбора.
1. Сечение жил проводов ввода в здание выбираем по условию
механической прочности равным 4 мм2.
2. Сечение жил проводов от щитка до розеток XS3, XS4 — 4
мм2. Такое решение может показаться нерациональным, так как
провода с жилами сечением 2,5 мм2 допускают длительное
протекание тока до 21 А без нагрева выше 65°С, а расчетный
ток не превышает 12 А. Но если уж придется добывать провода
с жилами сечением 4 мм2 для выполнения ввода в дом, то есть
смысл и самый нагруженный головной участок проводки от щитка
до розетки электрической плиты выполнить проводами
увеличенного сечения, что снизит их нагрев и уменьшит
колебания напряжения в сети при ее включении.
3. Для выполнения остальных участков проводки используем
провод с жилами сечением 2,5 мм2.
|
|
