Розрахунок перерізу кабелю за потужністю і струмом: таблиці
Зміст
- Чому переріз важливий
- Крок 1. Рахуємо струм лінії
- Однофазна мережа 230 В
- Трифазна мережа 400 В
- Сумарна потужність і одночасність
- Крок 2. Обираємо переріз за таблицями ПУЕ
- Скільки кіловат витримує кабель
- Алюмінієві жили
- Поправки на умови прокладання
- Крок 3. Узгоджуємо переріз з автоматичним вимикачем
- Крок 4. Перевіряємо падіння напруги
- Низька напруга, стабілізатори і резервне живлення
- Послідовність розрахунку однієї лінії
- Безпека і коли кликати електрика
- Поширені питання
Переріз кабелю підбирають у три кроки: рахують струм лінії за потужністю (у мережі 230 В це I = P / 230), за таблицями ПУЕ знаходять переріз, який витримує цей струм з урахуванням способу прокладання, а потім перевіряють падіння напруги на довжині лінії. Для квартирної проводки з міді це зазвичай 1,5 мм² на освітлення (до 10 А), 2,5 мм² на розетки (до 16 А), 4–6 мм² на варильну поверхню чи бойлер, і кожен переріз обов’язково узгоджують з номіналом автоматичного вимикача.
Коротко:
- Рахуйте струм, а не лише потужність: I = P / (U × cosφ), де U = 230 В для однієї фази.
- Допустимий тривалий струм беріть з таблиць 1.3.4–1.3.7 ПУЕ для свого матеріалу жили і способу прокладання: у трубі чи в стіні кабель охолоджується гірше, ніж відкрито.
- Автомат має бути не більшим за допустимий струм кабелю: 2,5 мм² міді в стіні — автомат 16 А, а не 25 А.
- На довгих лініях (гараж, літня кухня, генератор) переріз часто визначає не нагрів, а падіння напруги.
- Алюміній при тому самому струмі потребує більшого перерізу, ніж мідь, і не любить змішаних з’єднань з міддю.
Чому переріз важливий
Кожен провідник має опір. Струм, проходячи по жилі, нагріває її: потужність втрат зростає пропорційно квадрату струму. Якщо переріз замалий, ізоляція гріється вище допустимої температури, поступово твердне, тріскається, а в розетках і клемах з’являються підгорілі контакти. Таблиці ПУЕ розраховані так, щоб жила з полівінілхлоридною або гумовою ізоляцією не нагрівалася вище +65 °C за температури повітря +25 °C.
Завеликий переріз теж має ціну: товстий кабель дорожчий, гірше гнеться і може не влізти в клеми розетки чи автомата. Тому мета — не «з запасом у два рази», а правильний переріз під конкретну лінію і конкретний автомат.
Крок 1. Рахуємо струм лінії
Однофазна мережа 230 В
Номінальна напруга побутової мережі в Україні — 230 В, 50 Гц. Для приладів з чисто активним навантаженням (обігрівачі, чайники, електроплити, бойлери, лампи розжарювання) струм рахують просто:
I = P / U
Наприклад, бойлер на 2 кВт споживає 2000 / 230 ≈ 8,7 А.
Для приладів з двигунами, компресорами, трансформаторами та імпульсними блоками живлення струм і напруга зсунуті за фазою. Частина енергії «гуляє» між мережею і приладом, але по дротах все одно тече. Тоді в формулу додають коефіцієнт потужності:
I = P / (U × cosφ)
Значення cosφ беріть із паспорта приладу. Якщо в паспорті вказано повну потужність у вольт-амперах (ВА), ділити на cosφ не потрібно: струм дорівнює S / U.
Трифазна мережа 400 В
У приватних будинках з трифазним вводом лінійна напруга становить 400 В. Для симетричного трифазного навантаження (котел, насос, верстат):
I = P / (1,73 × 400 × cosφ)
Електрокотел на 9 кВт з чисто активним навантаженням дає близько 9000 / 692 ≈ 13 А на фазу. Однофазні прилади в трифазному будинку рахують окремо по кожній фазі; переріз загального кабелю вибирають за найбільш навантаженою фазою.
Сумарна потужність і одночасність
На групу розеток рідко вмикають усе одразу. Тому при розрахунку групи підсумовують потужності приладів і множать на коефіцієнт одночасності, який ви обираєте самі, виходячи з реального сценарію. На кухні реально одночасно працюють чайник, мікрохвильова піч і холодильник, а от духовка та варильна поверхня мають бути на окремих лініях і рахуються без знижки.
| Прилад | Типовий спосіб живлення | Що врахувати |
|---|---|---|
| Освітлення кімнати | Група освітлення | Сумарна потужність світильників, зазвичай невелика |
| Розетки кімнати | Група розеток | Обігрівач або пилосос — найпотужніші споживачі |
| Чайник, мікрохвильова піч, кавоварка | Група розеток кухні | Можуть працювати разом, рахуйте без великої знижки |
| Варильна поверхня, духова шафа | Окрема лінія | Потужність з паспорта, знижок не застосовують |
| Бойлер, пральна і посудомийна машини | Окрема лінія з ПЗВ | Волога зона, обов’язковий захист від струму витоку |
| Кондиціонер | Окрема лінія | Пусковий струм компресора |
| Електрокотел | Окрема лінія, часто трифазна | Цілодобове навантаження взимку |
Крок 2. Обираємо переріз за таблицями ПУЕ
Правила улаштування електроустановок (ПУЕ) містять таблиці допустимого тривалого струму для мідних і алюмінієвих провідників. Таблиця 1.3.4 — для проводів і шнурів з мідними жилами в гумовій або полівінілхлоридній ізоляції, 1.3.5 — те саме для алюмінію, 1.3.6 і 1.3.7 — для кабелів у повітрі та в землі.
Нижче — витяг для перерізів, які трапляються в квартирах і приватних будинках. Колонки показують, як змінюється допустимий струм залежно від прокладання: відкрито, три одножильні проводи в одній трубі та один трижильний провід у трубі.
| Переріз міді, мм² | Відкрито, А | 3 одножильні в трубі, А | 1 трижильний у трубі, А |
|---|---|---|---|
| 1,5 | 23 | 17 | 15 |
| 2,5 | 30 | 25 | 21 |
| 4 | 41 | 35 | 27 |
| 6 | 50 | 42 | 34 |
| 10 | 80 | 60 | 50 |
| 16 | 100 | 80 | 70 |
| 25 | 140 | 100 | 85 |
Для мідних кабелів, прокладених у повітрі, таблиця 1.3.6 дає для трижильного кабелю: 1,5 мм² — 19 А, 2,5 мм² — 25 А, 4 мм² — 35 А, 6 мм² — 42 А, 10 мм² — 55 А, 16 мм² — 75 А. Якщо ж трижильний мідний кабель прокладено в землі, допустимий струм вищий: 27, 38, 49, 60, 90 і 115 А відповідно.
Скільки кіловат витримує кабель
Щоб перейти від ампер до кіловат, помножте допустимий струм на напругу. Для зручності в таблиці взято найсуворіший випадок — трижильний провід у трубі чи в стіні, cosφ = 1.
| Переріз міді, мм² | Допустимий струм, А | Потужність при 230 В, кВт | Потужність при 400 В (три фази), кВт |
|---|---|---|---|
| 1,5 | 15 | 3,5 | 10,4 |
| 2,5 | 21 | 4,8 | 14,5 |
| 4 | 27 | 6,2 | 18,7 |
| 6 | 34 | 7,8 | 23,6 |
| 10 | 50 | 11,5 | 34,6 |
| 16 | 70 | 16,1 | 48,5 |
| 25 | 85 | 19,6 | 58,9 |
Алюмінієві жили
Алюміній проводить струм гірше за мідь, тому при однаковому навантаженні потребує більшого перерізу. Його досі можна зустріти в старих будинках, а також у вводах і повітряних лініях до приватних садиб.
| Переріз алюмінію, мм² | Відкрито, А | 1 трижильний у трубі, А | Потужність при 230 В, кВт |
|---|---|---|---|
| 2,5 | 24 | 16 | 3,7 |
| 4 | 32 | 21 | 4,8 |
| 6 | 39 | 26 | 6,0 |
| 10 | 60 | 38 | 8,7 |
| 16 | 75 | 55 | 12,7 |
| 25 | 105 | 65 | 15,0 |
Порівняйте: мідь 2,5 мм² і алюміній 4 мм² у трубі витримують однакові 21 А. Під час ремонту старої квартири алюмінієву проводку зазвичай повністю міняють на мідну, а не нарощують: з’єднання алюмінію з міддю без спеціальних клем окислюється і гріється.
Поправки на умови прокладання
Таблиці розраховані на звичайні умови. Допустимий струм зменшують, якщо:
- у трубі, коробі чи лотку разом лежать більше чотирьох навантажених провідників: за ПУЕ коефіцієнт 0,68 для 5–6 провідників, 0,63 для 7–9 і 0,6 для 10–12 (робочий нуль трифазної мережі та захисні провідники при цьому не рахують);
- кабель проходить через утеплювач, гаряче горище чи котельню, де повітря значно тепліше за +25 °C;
- кабелі лежать щільним пучком на довгій ділянці.
Крок 3. Узгоджуємо переріз з автоматичним вимикачем
Автомат захищає саме кабель, а не прилад. Головне правило: номінальний струм автомата не повинен перевищувати допустимий тривалий струм кабелю на найгіршій ділянці траси. Якщо поставити автомат 25 А на кабель 2,5 мм² у стіні, лінія може годинами перегріватися, а автомат не спрацює.
| Мідь, мм² | Типове призначення | Автомат, А |
|---|---|---|
| 1,5 | Освітлення | 10 |
| 2,5 | Розетки, пральна машина, бойлер до 3 кВт | 16 |
| 4 | Духова шафа, потужний бойлер, кондиціонер | 25 |
| 6 | Варильна поверхня, електроплита | 32 |
| 10 | Ввід у квартиру або будинок, електрокотел | 40–50 |
Ці пари відповідають колонкам таблиці 1.3.4 для прокладання в трубі або в стіні з невеликим запасом. Для ліній у ванній, на кухні та на вулиці додайте ПЗВ або диференційний автомат з номінальним струмом витоку 30 мА.
Ціни: автоматичні вимикачі
Індекс цін Трибуни 524 ₴ ≈ 11,5 $
| # | Модель | Ціна, ₴ | від, $ | 30 дн. | Магазинів | Індекс | Оцінка читачів |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| E.NEXT e.mcb.stand.45.2.B63 (s001023) Найкраща ціна · 10.11 | 179–184 | 3,9 | 3 | 72 | |||
| Chint NB1-63 2P 6kA C 16A 179658 | 391–419 | 8,6 | 3 | 59 | |||
| Hager SFT132 I-0-II 1P 32А/230В 1мод | 488–609 | 10,8 | 4 | 57 | |||
| 4 | Schneider Electric Resi9 40 А, 1P, кривая С, 6кА (R9F12140) | 244–305 | 5,4 | 12 | 56 | ||
| 5 | Hager 2P 6kA C-20A 2M (MCN220) | 403–663 | 8,9 | 16 | 47 | ||
| 6 | Schneider Electric Acti9 iC60N 3P 40A C (A9F79340) | 598–1 683 | 13,2 | 9 | 42 | ||
| 7 | Hager SFT140 I-0-II 1P 40А/230В 1мод | 560–735 | 12,3 | 6 | 42 | ||
| 8 | Schneider Electric Resi9 63 А, 2P, кривая С, 6кА (R9F12263) | 629–877 | 13,9 | 8 | 37 | ||
| 9 | Schneider Electric Resi9 40A 4P кривая С 6кА (R9F12440) | 1 110–1 388 | 24,4 | 4 | 33 | ||
| 10 | Schneider Electric Resi9 16А 30 мА 1P+N 6кA кривая С тип АС (R9D25616) | 1 510–1 887 | 33,3 | 10 | 32 |
Крок 4. Перевіряємо падіння напруги
На довгій лінії частина напруги «з’їдається» опором кабелю. Міжнародний стандарт IEC 60364-5-52 (в Україні діє як ДСТУ HD 60364-5-52) рекомендує для установок, що живляться від загальної мережі, не більше 3 % падіння до освітлення і не більше 5 % до інших споживачів. На практиці для квартири орієнтуються на 3–4 %.
Опір лінії з двох жил (фаза і нуль):
R = 2 × ρ × L / S
де ρ — питомий опір: для міді 0,0175 Ом·мм²/м, для алюмінію 0,028 Ом·мм²/м; L — довжина лінії в метрах (в один бік); S — переріз жили в мм².
Падіння напруги: ΔU = I × R, у відсотках — ΔU / 230 × 100.
Приклад 1. Обігрівач у гаражі. Масляний обігрівач на 2 кВт живиться мідним кабелем 1,5 мм² довжиною 30 м. Струм 2000 / 230 ≈ 8,7 А. Опір R = 2 × 0,0175 × 30 / 1,5 = 0,7 Ом. Падіння 8,7 × 0,7 ≈ 6,1 В, тобто 2,6 % — допустимо, але на межі для освітлення на тій самій лінії.
Приклад 2. Генератор під час відключень. Від генератора на 5 кВт до будинку 30 м мідного кабелю 2,5 мм². Струм 5000 / 230 ≈ 21,7 А — це вже межа таблиці для кабелю в трубі. Опір 2 × 0,0175 × 30 / 2,5 = 0,42 Ом, падіння 21,7 × 0,42 ≈ 9,1 В, або 4 %. Для такої лінії правильніше взяти 4 мм²: опір 0,26 Ом, падіння близько 5,7 В, або 2,5 %, і запас за нагрівом.
Приклад 3. Варильна поверхня. Індукційна поверхня 7,4 кВт на одну фазу дає 7400 / 230 ≈ 32 А. За таблицею трижильний мідний провід у трубі: 4 мм² витримує 27 А — мало, 6 мм² — 34 А, підходить. Автомат — 32 А. При довжині 12 м падіння на 6 мм² становить 32 × (2 × 0,0175 × 12 / 6) ≈ 2,2 В, менше 1 %.
Низька напруга, стабілізатори і резервне живлення
У приватному секторі та на дачах напруга ввечері нерідко опускається нижче 207 В, тобто більше ніж на 10 % від номінальних 230 В, особливо на довгих повітряних лініях. Це впливає на розрахунок у двох місцях.
По-перше, прилади з двигунами та імпульсними блоками при зниженій напрузі споживають більший струм, щоб отримати ту саму потужність. По-друге, стабілізатор напруги на вході будинку при низькій вхідній напрузі бере з мережі більший струм, ніж віддає на виході. Стабілізатор на 10 кВА при вхідній напрузі 160 В може споживати близько 10 000 / 160 ≈ 62 А. Кабель і автомат перед стабілізатором рахують саме на цей струм, а не на номінальні 43 А при 230 В.
Те саме стосується інверторів і зарядних станцій: кабель від них до щитка рахують на максимальну вихідну потужність, а не на середнє навантаження.
Ціни: стабілізатори напруги
Індекс цін Трибуни 3 532 ₴ ≈ 77,8 $
| # | Модель | Ціна, ₴ | від, $ | 30 дн. | Магазинів | Індекс | Оцінка читачів |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| LVT АСН-250 | 3 334–3 828 | 73,4 | 10 | 56 | |||
| Елекс АНТС У 600 (ANTS-600) | 3 000–3 450 | 66,1 | 4 | 55 | |||
| EnerGenie EG-AVR-E1000-01 Найкраща ціна · 10.11 | 1 674–3 693 | 36,9 | 12 | 52 | |||
| 4 | Kebo BDR-1500VA | 3 069–4 929 | 67,6 | 6 | 48 | ||
| 5 | LVT АСН-300 Н | 3 693–4 782 | 81,3 | 9 | 47 | ||
| 6 | NJOY Alvis 2000 (AVRL-20002AL-CS01B) | 3 370–3 759 | 74,2 | 6 | 47 | ||
| 7 | Liberty SPR-3000VA | 4 899–5 458 | 108 | 3 | 39 | ||
| 8 | Volt Polska AVR 3000 VA (5AVR3000SE) | 6 280–9 000 | 138 | 3 | 30 | ||
| 9 | Volt Polska AVR PRO 2000VA SERVO (5AVRZP2000) | 5 094–9 500 | 112 | 5 | 30 | ||
| 10 | Forte ACDR-10kVA | 20 159–23 850 | 444 | 3 | 30 |
Послідовність розрахунку однієї лінії
- Випишіть усі прилади лінії і їхню потужність з паспортів.
- Визначте, які з них реально працюють одночасно, і порахуйте розрахункову потужність.
- Порахуйте струм: I = P / (230 × cosφ) для однієї фази або I = P / (1,73 × 400 × cosφ) для трьох.
- Визначте спосіб прокладання на найгіршій ділянці: у стіні, у трубі, в утеплювачі, у землі.
- За таблицею ПУЕ оберіть найменший переріз, допустимий струм якого не менший за розрахунковий.
- Підберіть автомат, номінал якого не перевищує допустимий струм кабелю.
- Для лінії довше 20–30 м перевірте падіння напруги; якщо воно більше 3–4 %, візьміть наступний переріз.
- Переконайтеся, що жила влазить у клеми розетки, автомата і приладу.
Безпека і коли кликати електрика
Розрахунок перерізу можна зробити самостійно, але роботи в щитку, заміну вводу, підключення варильних поверхонь, котлів і генераторів довірте електрику з допуском. Обов’язково зверніться до фахівця, якщо:
- проводка алюмінієва і її потрібно частково наростити міддю;
- автомат на лінії регулярно спрацьовує або розетки й вилки гріються;
- плануєте підключити генератор: потрібен перемикач, який унеможливлює подачу напруги назад у мережу;
- у будинку немає захисного провідника PE і ПЗВ, а ви ставите бойлер чи пральну машину.
Перед будь-якою роботою вимикайте автомат лінії і перевіряйте відсутність напруги індикатором. Не міняйте автомат на більший, щоб він «не вибивав»: це прибирає захист кабелю, а не причину перевантаження.
Поширені питання
Який переріз кабелю потрібен на 3 кВт?
Для однієї фази 230 В це близько 13 А. Мідний кабель 1,5 мм² у стіні витримує 15 А, але з автоматом 10 А його не вистачить, тому для 3 кВт беруть 2,5 мм² з автоматом 16 А. Для алюмінію знадобиться щонайменше 4 мм².
Скільки кіловат витримує кабель 2,5 мм²?
Мідний трижильний кабель 2,5 мм² у трубі чи в стіні за ПУЕ розрахований на 21 А, тобто близько 4,8 кВт при 230 В. Практично лінію з таким кабелем захищають автоматом 16 А, тож тривале навантаження обмежене приблизно 3,7 кВт.
Чи можна прокласти 1,5 мм² на розетки?
Небажано. Розетки зазвичай розраховані на 16 А, і в них вмикають обігрівачі, чайники, праски. Кабель 1,5 мм² у стіні допускає лише 15 А і потребує автомата 10 А, тож лінія буде постійно спрацьовувати або залишиться без належного захисту.
Чому в розрахунку беруть 230 В, а не 220 В?
Номінальна напруга побутової мережі в Україні — 230 В. Різниця в розрахунку невелика, але при зниженій напрузі струм приладів зростає, тому для довгих ліній і мереж з просіданням напруги краще рахувати з запасом.
Як рахувати переріз для трифазного вводу в будинок?
Розподіліть однофазні прилади по фазах якомога рівномірніше, порахуйте струм кожної фази і виберіть переріз за найбільш навантаженою. Трифазні споживачі рахуйте за формулою I = P / (1,73 × 400 × cosφ). Ввід у будинок зазвичай обмежує й потужність, дозволена договором з оператором системи розподілу.