Объяснение площади поперечного сечения провода: формула, расчет, AWG и выбор кабеля

Какова площадь поперечного сечения провода?

Представьте себе спецификацию проекта, в которой говорится: «Подходит медный проводник сечением 2,5 мм²». Легко предположить, что диаметр 2,5 мм. Это не. Площадь поперечного сечения провода — это площадь круглой поверхности, которую вы получаете, если аккуратно разрезать проводник, и 2,5 мм² относятся к этой площади, а не к ширине кабеля. Это различие имеет значение, поскольку площадь проводника определяет сопротивление, допустимую нагрузку по току, падение напряжения и безопасность работы кабеля под нагрузкой.

В этом руководстве объясняется, что означает площадь поперечного сечения провода, как ее рассчитать и как использовать ее при выборе кабелей.

Эти значения описывают только оголенный проводник. После добавления изоляции и оболочки общий диаметр кабеля становится намного больше, поэтому внешний размер кабеля не следует использовать для определения площади проводника.

Как рассчитать площадь сечения провода по диаметру

Если у вас сплошной провод и вам нужно знать его площадь, процесс прост:

1. Снимите короткий участок изоляции, не порезав медь.
2. Измерьте диаметр оголенного проводника микрометром.
3. Разделите диаметр на два, чтобы получить радиус, или используйте диаметр напрямую.
4. Вычислите площадь, используя A = π × d²/4.
5. Округлите результат до ближайшего стандартного метрического размера.

Например, сплошной медный провод измеренным диаметром 1,78 мм дает А = 3,1416×1,78²/4 = 2,49 мм². Ближайший стандартный размер – 2,5 мм².

Для многожильного проводника общая площадь металла представляет собой сумму площадей отдельных жил. Если проводник имеет n одинаковых жил, каждая диаметром d, общая площадь равна примерно A = n × π × d² / 4. Не применяйте эту формулу к диаметру сверхпучка, поскольку из-за промежутков между жилами пучок кажется больше, чем фактическая площадь металла.

Почему площадь поперечного сечения имеет значение?

Связь между площадью проводника и электрическими характеристиками прямая. Для любого металлического проводника сопротивление зависит от удельного сопротивления, длины и площади:

R = удельное сопротивление × длина/площадь

Это означает, что если вы увеличите площадь поперечного сечения вдвое, вы уменьшите вдвое сопротивление проводника той же длины. Более низкое сопротивление дает кабелю три практических преимущества:

• Меньшее падение напряжения на длинных кабелях.
• Меньшее выделение тепла при том же токе.
• Более высокая допустимая токовая нагрузка до того, как изоляция достигнет номинальной температуры.

Существует также преимущество безопасности. Проводник, который слишком мал для тока нагрузки, нагревается быстрее и может повредить изоляцию, создать опасность возгорания или вызвать нежелательное отключение. Выбор правильной зоны является одним из первых решений при проектировании любого кабеля.

В Северной Америке размеры проводников часто выражаются в AWG. Грубо говоря, 10 AWG имеет площадь поперечного сечения около 5,26 мм², а 12 AWG — около 3,31 мм². В отличие от мм², числа AWG не пропорциональны площади, что приводит к частым ошибкам преобразования, когда в проекте используется одно соглашение, а поставщик - другое.

Многожильный провод, разрывы и что на самом деле означает эта область

В промышленных и коммунальных кабелях большинство проводников являются многожильными, а не одножильными. Скрутка делает кабель достаточно гибким, чтобы его можно было протягивать в кабелепроводы, огибать кабельные лотки и заканчивать в распределительном устройстве. Однако при многожильной конструкции возникает важная проблема измерения: общий диаметр жгута включает в себя воздушные зазоры между круглыми прядями.

Таким образом, заявленная площадь поперечного сечения многожильного проводника не равна площади круга с диаметром, равным жгуту. Вместо этого это эквивалентная металлическая площадь. Многожильный провод сечением 16 мм² имеет примерно такое же сопротивление и постоянную токовую нагрузку, что и одножильный провод сечением 16 мм², но из-за зазоров диаметр его пучка превышает 4,51 мм. Для более глубокого сравнения см. наш Руководство по выбору многожильного и одножильного проводов .

Воздушные линии являются хорошим практическим примером. Голые проводники, такие как Воздушные проводники AAAC, AAC и ACSR скручены слоями для прочности и гибкости, но их номинальный ток рассчитывается по поперечному сечению металла, а не по наружному диаметру готового проводника. Если вы видите толстый верхний проводник, полезная площадь алюминия все равно может быть меньше, чем предполагает общий профиль, поэтому всегда проверяйте заявленную площадь проводника, а не измеряйте штангенциркулем внешний диаметр.

Поставщики AAAC, AAC и ACSR, Компания - Jiangsu Dongfeng Cable Co., Ltd. Dongfeng Китай оптовые поставщики AAAC、AAC & ACSR и компания AAAC、AAC & ACSR, подробности: Справочный стандартЭтот продукт производится с использованием ... Посмотреть продукт →

Выбор подходящего сечения проводника

При выборе кабеля для установки площадь жилы выбирается таким образом, чтобы она удовлетворяла одновременно нескольким условиям:

• Непрерывный ток нагрузки не должен превышать допустимую нагрузку кабеля для выбранного метода установки.
• Падение напряжения на фактической длине кабеля должно оставаться в пределах проектных ограничений.
• Проводник должен выдерживать ток короткого замыкания до тех пор, пока устройство защиты не устранит повреждение.
• Группировка, температура окружающей среды, а также захоронение или воздействие солнечных лучей должны быть включены в расчет снижения номинальных характеристик.
• Оставьте хотя бы некоторый запас для будущего роста нагрузки или ожидаемых изменений нагрузки.

Вот почему один и тот же номинальный ток может привести к разным площадям проводников в разных установках. Кабель на открытом воздухе охлаждается меньше, а для пяти кабелей, сгруппированных в кабелепроводе, может потребоваться проводник большего размера, чтобы достичь той же мощности.

Для типичного распределения зданий низкого напряжения: Силовые кабели из сшитого полиэтилена/ПВХ 0,6/1 кВ являются одними из наиболее распространенных вариантов, поскольку они обеспечивают высокие электрические и механические свойства при доступной цене. Выбор площади проводника должен быть подтвержден на основании графика нагрузки и расчета падения напряжения. Если вы сравниваете изоляционные материалы для проекта, наш выбор низковольтного кабеля между сшитым полиэтиленом и ПВХ руководство объясняет различия.

Силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена / ПВХ для номинального напряжения 0,6 / 1 кВ, поставщики, компания - Ji Dongfeng Китай оптовые поставщики силового кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена/ПВХ для номинального напряжения 0,6/1 кВ и силового кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена/ПВХ для номинального напряжения ... Посмотреть продукт →

Большие поперечные сечения и применение при высоком напряжении.

По мере повышения уровня мощности растет и поперечное сечение проводников. Большие проводники уменьшают потери, но создают свои проблемы: они тяжелее, их сложнее сгибать, их труднее заделывать и они дороже в установке. Изготовление проводника большого поперечного сечения также требует тщательной скрутки и уплотнения, поскольку обычная конструкция с круглыми жилами может привести к получению излишне толстого кабеля.

Для подземных линий электропередачи и промышленных цепей высокого напряжения выбранная площадь проводника часто сочетает в себе большое поперечное сечение меди с прочной системой изоляции и оболочки. Кабели силовые высоковольтные из сшитого полиэтилена с медными жилами и алюминиевой гофрированной оболочкой. являются практичным решением, поскольку большая металлическая площадь удерживает сопротивление и диэлектрические потери в допустимых пределах. Механическая конструкция гофрированной металлической оболочки также помогает защитить кабель во время установки и эксплуатации. Более подробно о том, что происходит с большими проводниками и как производители решают эти проблемы, читайте в нашей статье. инженерные проблемы для проводников большого сечения раскрывает тему более глубоко.

Оболочка Alminum кабеля изоляции СЛПЭ гофрировала для номинального напряжения 290/500кВ с Dongfeng Китай оптовая продажа изоляционного кабеля из сшитого полиэтилена с гофрированной алюминиевой оболочкой для номинального напряжения 290/500 кВ поставщиков и изоляционной кабины из сшитого полиэтилена ... Посмотреть продукт →

Практический вывод

Площадь поперечного сечения провода является наиболее полезным числом для прогнозирования электрических характеристик. Для сплошных круглых проводов рассчитайте его непосредственно по диаметру. Для многожильных кабелей вместо измерения внешнего пучка полагайтесь на заявленную производителем площадь и сопротивление на единицу длины. Чтобы выбрать правильный размер, учитывайте ток нагрузки, длину цепи, условия установки и настройки защиты. Площадь проводника — это техническая спецификация, но это также один из самых простых способов обеспечить безопасность, эффективность и экономичность электроустановки.