Сравнение проводниковых материалов
Алюминий является одним из наиболее распространенных материалов при изготовлении проводов и кабелей. Его проводимость составляет примерно 62% проводимости меди, но из-за малой плотности алюминия проводимость на единицу массы в два раза больше, чем у меди.
Однако, по сравнению с медью алюминий имеет невысокую механическую прочность и пониженные контактные свойства. Одним из отрицательных свойств алюминия является быстрая окисляемость при соприкосновении с воздухом и образование на его поверхности тугоплавкой (с температурой плавления около 2000°С) пленки окиси. Окисная пленка плохо проводит электрический ток и поэтому препятствует созданию хорошего контакта.
Кроме того, при контакте алюминий-медь образуется «гальваническая пара», при которой алюминий, подвергаясь электрокоррозии, разрушается. Это ведет к ухудшению соединения. В качестве электрической изоляции применяют резину и пластмассу. В целях экономии дефицитных проводов с медными жилами в настоящее время для электропроводок применяют преимущественно провода и кабели с алюминиевыми жилами.
Различия проводниковых изделий
Имеющийся ассортимент проводов, шнуров и кабелей чрезвычайно разнообразен. Они различаются:
-
материалом токопроводящих жил (медь, алюминий, алюмомедь);
-
поперечным сечением жил (от 0,75 до 800 мм );
-
числом жил (одножильные и многожильные, от 1 до 37 жил);
-
изоляцией (резина, бумага, пряжа, пластмасса);
-
оболочками (резина, пластмасса, металл),
-
покровами и т.п.
Рабочее и испытательное напряжение
Каждый провод, кабель, шнур имеет рабочее (номинальное) и испытательное напряжения. Эти величины для проводов и кабелей характеризуют электрическую прочность их изоляции.
Рабочее напряжение - это наибольшее напряжение сети, при котором провод, кабель, шнур могут эксплуатироваться.
Пример. При рабочем напряжении провода 380 В он подходит для сетей 380, 220, 127, 42, 12 В Но шнур, рабочее напряжение которого 220 В, нельзя применять в сетях 380 В и выше. В жилых зданиях применяются провода и кабели на напряжения 660, 380 и 220 В. Надписи 660/660; 380/380 и 220/220 относятся к многожильным проводам; они указывают допустимое напряжение между соседними жилами.
Испытательное напряжение - определяет запас электрической прочности примененной изоляции. Оно значительно выше рабочего.
Влияние подключаемой нагрузки
Установочные провода должны соответствовать подключаемой нагрузке. Для одной и той же марки и одного и того же сечения провода допускаются различные по величине нагрузки, которые зависят от условий прокладки а значит и возможности охлаждения.
Пример. Провода или кабели, проложенные открыто, лучше охлаждаются чем проложенные в трубах или скрыто под штукатуркой.
Сечение токопроводящих жил выбирают исходя из предельно допустимого нагрева жил, при котором не повреждается изоляция проводов. Допустимые значения длительных токов нагрузки для проводов, шнуров и кабелей рассчитаны и приведены в Правилах устройства установок (ПУЭ).
Допустимая нагрузка (при прочих равных условиях) с увеличением сечения возрастает не пропорционально сечению, а медленнее.
Пример. При сечении 1 мм2 допустим ток 17 А. При сечении 1,5мм2 - не 25,5 А, а только 23 А.
При расположении нескольких проводов в общей трубе, в канале скрытой проводки, условия их охлаждения ухудшаются, они также нагревают друг друга, поэтому допустимый ток для них должен быть уменьшен на 10...20%.
Рабочая температура проводов и шнуров в резиновой изоляции не должна превышать +65°С, в пластмассовой - +70°С. Следовательно при комнатной температуре +25°С допустимый перегрев не должен превышать температуру +40...45°С.
Изоляция проводов и кабелей
Провода изготавливаются с изоляцией на напряжение 380, 660 и 3000 В переменного тока, кабели — на все напряжения. У изолированного провода токопроводящая жила заключена в изолирующую оболочку из резины, поливинилхлорида или винипласта.
Для предохранения от механических повреждений и воздействий внешней среды изоляция некоторых марок проводов покрыта снаружи хлопчатобумажной оплеткой, пропитанной противогнилостным составом. Изоляция проводов, предназначенных для прокладки в местах, где имеется повышенная опасность их повреждения вследствие механических воздействий, защищена дополнительно оплеткой из стальной оцинкованной проволоки.
Расчет сечения жилы
Сечение жилы приблизительно определяется ее диаметром (S = 0,785d2), где d — диаметр жилы. Диаметр можно замерить штангенциркулем.
Если же под рукой нет штангенциркуля, то диаметр можно узнать следующим способом. 10...20 витков очищенной от изоляции жилы следует намотать на толстый гвоздь, отвертку или другой стержень, плотно сжать витки провода и измерить обычной линейкой длину спирали. Разделив эту длину на число витков, узнают искомый диаметр жилы.
Дня определения сечения многожильных проводов и шнуров следует замерить диаметр одной жилки, вычислить ее сечение, затем величину сечения умножить на число жилок в проводе.
Точно сечение проводов и кабелей напряжением до 1000 В определяют, исходя из двух условий.
Первое условие. По условию нагревания длительным расчетным током: Iдоп > Iр,
где Iдоп— длительно допустимый ток для принятого сечения провода или кабеля и условий его прокладки. Приводятся данные в ПУЭ или справочной литературе; Iр — расчетный ток, А.
Второе условие. По условию соответствия сечения провода классу защиты: Iдоп > Кз х Iн.пл.,
где Кз — коэффициент защиты; Iн.пл — номинальный ток плавкой вставки, А.
Кз = 1,25 при защите проводников с резиновой и пластмассовой изоляцией во взрыво- и пожароопасных, торговых и т.п. помещениях плавкими предохранителями и автоматическими выключателями; при защите этих же проводников в невзрыво- и непожароопасных помещениях Кз = 1,0.
Осветительные проводки дополнительно рассчитывают на потерю напряжения. Допустимые длительные токовые нагрузки на провода и кабели, а также выбор пусковой и защитной аппаратуры, проводов и кабелей для отдельно устанавливаемых электродвигателей находят по справочникам.
Диапазон стандартных сечений жил
Диапазон стандартных сечений жил велик: от 0,03 до 1000 мм2. Нас будут интересовать сечения от 0,35 (минимальное сечение для присоединения бытовых электроприборов) до 16 мм2. Сечения жил изменяются по стандартным рядам: 0,35; 0,5; 0,75; 1,0; 1,2 (только медные); 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 16,0 мм2 - медные, алюминиевые и алюмомедные жилы.
Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) установлены минимальные сечения применяемых жил для зданий в мм2. Они составляют:
-
1/2,5 мм2 - для линии групповой и распределительной сетей;
-
2,5/4,0 мм2 - для линии до квартирных щитков с расчетным счетчиком;
-
4,0/6,0 мм2 - для питающей сети и стояков.
Здесь в числителе указаны в мм2 сечения медных жил, в знаменателе - алюминиевых и алюмомедных.
По условиям механической прочности ПУЭ установлены также наименьшие сечения S (или диаметр d) проводов для ответвлений от воздушных линий к вводам в дома. Они равны: для медных проводов, а также для проводов с несущим тросом 4 мм2 в пролете до 10 м или 6 мм2 в пролете до 25 м. Диаметр стальных и биметаллических проводов должен быть 3 и 4 мм, соответственно. Сечение проводов из алюминия и его сплавов — 16 мм2.
При относительно малых значениях тока сечение жил определяется механической прочностью проводника, особенно в винтовых контактных зажимах. Исходя из этого, сечение медной жилы не должно быть меньше 1 мм2, алюминиевой — 2 мм2.
Совет. По сечению проводов полезно проверить, согласуются ли они с максимальной фактической нагрузкой, а также током защитных предохранителей или автоматического выключателя. При этом надо знать, что нагрузка не должна превышать 1 кВт на 1,57 мм2 сечения жилы.
Соединительные шнуры
Шнур — две или более изолированных гибких или особо гибких жил сечением до 1,5 мм2, скрученных или уложенных параллельно, поверх которых в зависимости от условий эксплуатации могут быть наложены неметаллическая оболочка и защитные покрытия.
Шнуры предназначены для подключения электрических бытовых приборов к электрической сети (например, настольных ламп, пылесосов, электробритв). Жила обязательно применяется многопроволочная, кроме того, жилы шнура соединены между собой скруткой или общей оплеткой.
Соединительные шнуры для бытовых электроприборов и светильников весьма разнообразны. Они могут иметь две, три или четыре медные жилы сечением от 0,35 до 4,0 мм2 либо нормальной, либо повышенной гибкости.
Двухжильные шнуры применяют, если корпус прибора (светильника) не требует защитного зануления (заземления). Если зануление требуется, то пользуются трехжильным шнуром. Сечение зависит от силы тока присоединенного прибора (светильника).
Пример. Сечения шнуров, применяемых с различными группами электроприборов:
-
0,35 мм2 — применяется для шнуров к электробритвам;
-
0,5мм2 — для настольных ламп, вентиляторов, телевизоров;
-
0,75 мм2 — для утюгов мощностью до 500 Вт, холодильников, пылесосов.
Наиболее распространены шнуры:
-
нагревостойкие для утюгов и электроплиток;
-
в непромокаемой оболочке;
-
в оболочке золотистого и серебристого цвета для светильников с хрустальными элементами.
Шнуры могут быть белыми, серыми, коричневыми, красными, синими, голубыми, черными, желтыми, цвета слоновой кости. Длина шнуров нормируется:
-
2м — для холодильников, утюгов и бритв;
-
3,5 м — для стиральных машин;
-
6м — для полотеров и пылесосов.
Шнуры могут быть разделаны как с одного конца, так и с обоих концов, а также армированы неразборными вилками и приборными розетками.
Как выбрать нужный провод или кабель
Сечение жил в зависимости от нагрузки и материала (медь, алюминий) выбирается согласно «Правил устройства электроустановок».
Рассмотрим вопрос замен проводов, если нет точно необходимого варианта провода, кабеля, шнура.
Учет номинального напряжения
Нужно обратить внимание на номинальное напряжение предлагаемого на замену провода: оно должно быть не меньше напряжения сети.
Примеры.
-
Если провода не выходят за пределы квартиры, то номинальное напряжение провода должно быть не ниже 220 В.
-
Если же провода выходят за пределы квартиры, то номинальное напряжение провода должно быть не ниже 380 В.
Учет материала жил
Нужно обратить внимание на материал жил, имея в виду, что алюминиевые и алюмомедные провода всегда можно заменять медными. Медные провода нельзя заменять алюминиевыми и алюмомедными в следующих случаях:
-
если требуется гибкость (гибкие провода обязательно медные);
-
если провода присоединяются пайкой, а не винтовыми зажимами.
Учет сечения жил
Нужно обратить внимание на сечение жил. Оно должно соответствовать нагрузке в амперах, т.е. быть не меньше значений, указанных в ПУЭ. С другой стороны, сечение должно быть не слишком большим, иначе провод нельзя будет надежно присоединить к выключателям и штепсельным розеткам.
Но сечение не должно быть слишком малым, так как тонкий провод трудно зажать: он будет болтаться. Поэтому установлены наименьшие сечения жил для присоединения к винтовым зажимам: 1 мм2 — для медных и 2 мм2 — для алюминиевых проводов. При сечении 0,75 мм2 нужно подложить шайбу. Сечение проводов для воздушного ввода в здание по условиям механической прочности должно быть не меньше указанного выше.
Учет дополнительных условий
Однопроволочные провода всегда можно заменить многопроволочными (гибкими). Кроме того, надо обратить внимание на соответствие вида изоляции условиям прокладки. Так, провода, предназначенные для прокладки в сырых помещениях, можно прокладывать в сухих, но ни в коем случае нельзя в сырых помещениях прокладывать провода, предназначенные только для сухих помещений.
Нагревостойкие провода, например, провод марки ПРКА, предназначенный для внутреннего монтажа электроплит, нельзя заменять «обычными» проводами: их изоляция в плите просто сгорит.
В статье использованы материалы книги Корякин-Черняк С. Л. "Справочник домашнего электрика".