Пути повышения допустимого тока
Поперечное сечение проводников
Для снижения стоимости конструкций, в которых используются медные провода и кабели или шнуры, уменьшения массы, существует несколько путей повышения допустимых значений тока:
- Улучшение охлаждения за счет обдува или конвективных потоков;
- Отвод тепла при помощи теплоотводов или радиаторов;
- Ограничение максимальных токовых нагрузок по времени.
Грамотно выполненная конфигурация обмоток и расположение трансформатора способны эффективно отводить тепло, которое выделяется при прохождении тока. Для мощных силовых трансформаторов, а это сварочные аппараты, трансформаторы подстанций, выполняется специальная обмотка с воздушными промежутками. Попадая в промежуток между отдельными частями обмоток, воздух отбирает часть тепла и выносит его наружу.
Те же цели преследует обдув нагревающихся частей машин при помощи вентиляторов. К такому решению часто обращаются производители микроволновых печей, устанавливая кулер на мощный высоковольтный трансформатор.
Обмотка с зазорами
Мощные трансформаторы силовых подстанций охлаждают обмотки при помощи трансформаторного масла, в которое погружен весь трансформатор. Обмотки выполняются с промежутками, в которых циркулирует масло.
Масло охлаждается при помощи трубчатого радиатора, который находится на боковых сторонах корпуса трансформатора. Вся конструкция выполнена полностью герметичной, поэтому для компенсации температурного расширения масла имеется расширительный бак.
Масляный трансформатор
Кратковременные токовые нагрузки не успевают в достаточной мере прогреть всю обмотку, поэтому для кратковременно работающего оборудования можно принимать плотность тока по сечению провода вплоть до 7-10А на мм2.
Оборудование, которое эксплуатируется на максимально допустимых плотностях тока, должно чередовать работу под нагрузкой с перерывом на охлаждение.
Важно! Теплопроводность меди и теплоемкость железного сердечника машин переменного тока высоки. Проходящие токи нагрузки прогревают весь объем обмоток одновременно, а охлаждение происходит только с поверхности, поэтому периоды отдыха должны превышать время работы под нагрузкой в несколько раз для достаточного охлаждения не только наружных, но и внутренних частей оборудования
Как лучше соединить алюминиевые провода между собой
Когда требуется соединить между собой 2 разных участка провода, то необходимо кроме качественного контакта, получить достаточную прочность участка, где эти провода соединяются между собой.
Если принимать во внимание нормативные документы, которые действуют на территории нашей страны, то соединять алюминиевые провода между собой допустимо с помощью различных способов:
- Сварка.
- Опрессовка.
- Спаивание.
- Соединение при помощи клемм.
Несмотря на то, что все эти способы соединения, указанные в нормативных документах, представлены в качестве универсальных, далеко не каждый из них окажется подходящим при работе с алюминиевыми проводами.
Прежде всего, это связано с особенностями такого материала, как алюминий, в частности, с его техническими характеристиками. Как известно из школьного курса химии, на поверхности алюминия всегда находится оксидная пленка, образованная вследствие прямого контакта с кислородом воздуха.
Она не способна проводить через себя электрический ток. Помимо этого, у оксидной пленки довольно высокая температура плавления – в районе 2000 градусов. Этот показатель значительно выше по сравнению с температурой плавления самого алюминия.
Если же снимать эту пленку механическим способом, то она очень быстро снова возникнет. Стоит отметить, что наличие данной пленки при паянии алюминия очень сильно мешает процессу соединения алюминиевой жилы с припоем. Также, она способна вызвать затруднения при сварке проводов, потому что вследствие ее наличия возникают различные включения, из-за которых сильно снижается качество контакта.
К дополнительным характеристикам такого материала, как алюминий, относится повышенная хрупкость и текучесть. В связи с этим, при соединении проводов из алюминия следует заранее позаботиться, чтобы они были расположены так, чтобы полностью исключалась возможность механического воздействия на данный участок.
Скрутка
Алюминиевые провода зачастую соединяют между собой при помощи скрутки. Это наиболее простой, но и самый опасный метод соединения проводов между собой.
Последовательность действий при использовании данной технологии будет следующий:
- Сначала, с проводов снимают изоляцию приблизительно по 4-5 см с каждой стороны. Удобнее всего здесь применять специальный инструмент, предназначенный именно для этой цели.
- Теперь контакты следует обезжирить. Для этого их придется протереть тряпкой, предварительно смоченной в ацетоне.
- Наждачной бумагой удаляют оксидную пленку с поверхности металла, то есть зачищают его до получения металлического блеска.
- Провода скрещивают друг с другом, после чего одна из жил максимально плотно накручивается на другую при помощи пассатижей.
- Второй провод таким же способом накручивается на первый.
- Скрутку теперь следует заизолировать при помощи изоляционной ленты. Профессиональные электрики также рекомендуют воспользоваться специальной термоусадочной трубкой или кембриком. С его помощью можно качественно предохранить оголенную область от негативного воздействия внешней среды.
В принципе, технология довольно-таки простая. Надо лишь помнить о том, что жилы требуется оголять минимум на 4-5 см, а скрутку производить не вручную, а только при помощи пассатижей, чтобы провода прилегали к другу максимально близко.
Если этого не сделать, то в результате получится неплотный контакт, из-за чего участок может сильно нагреваться. В свою очередь, такой эффект вызывает короткое замыкание, а в некоторых случаях даже пожар.
Резьбовое соединение
Данный тип соединения может быть весьма надежным, если его правильно выполнить. Стоит отметить, что алюминий обладает наибольшим линейным расширением, в связи с чем между соединенными проводами с течением времени возникает зазор, ухудшающий их контакт между собой. Чтобы не допустить короткого замыкания, нужно время от времени подкручивать эти винты.
Для избавления от этой необходимости, устанавливают специальные шайбы с разрезами или гроверами. Они выбирают образующиеся зазоры и в несколько раз увеличивают надежность соединения.
Параллельное соединение проводов электропроводки
Бывают безвыходные ситуации, когда срочно нужно проложить проводку, а провода требуемого сечения в наличии нет. В таком случае, если есть провод меньшего, чем необходимо, сечения, то можно проводку сделать из двух и более проводов, соединив их параллельно. Главное, чтобы сумма сечений каждого из них была не меньше расчетной.
Например, есть три провода сечением 2, 3 и 5 мм2, а нужен по расчетам 10 мм2. Соединяете их все параллельно, и проводка будет выдерживать ток до 50 ампер. Да Вы и сами многократно видели параллельное соединение большего количества тонких проводников для передачи больших токов. Например, для сварки используется ток до 150 А и для того, чтобы сварщик мог управлять электродом, нужен гибкий провод. Его и делают из сотен параллельно соединенных тонких медных проволочек. В автомобиле аккумулятор к бортовой сети тоже подключают с помощью такого же гибкого многожильного провода, так как во время пуска двигателя стартер потребляет от аккумулятора ток до 100 А. А при установке и снятии аккумулятора необходимо провода отводить в сторону, то есть провод должен быть достаточно гибким.
Способ увеличения сечения электропровода путем параллельного соединения нескольких проводов разного диаметра можно использовать только в крайнем случае. При прокладке домашней электропроводки допустимо соединять параллельно только провода одинакового сечения, взятые из одной бухты.
Основные недостатки «старой проводки»
Старая алюминиевая проводка прокладывалась во времена, когда в квартирах советских граждан не было мощных энергопотребителей: стиральных машин, кухонных комбайнов, пылесосов, микроволновок и прочей современной техники. Таким образом, сечение жил просто не предназначено для таких нагрузок, что и становится частой причиной пожаров.
Эксплуатация также опасна по причинам:
- Высокому показателю «ползучести».
- Низкой пластичности.
- Высокому температурному порогу.
- Склонности к вступлению контактов в химическую реакцию.
- Возникновению коррозии при соединении с некоторыми другими материалами (сталью, латунью).
Ползучесть
Старые алюминиевые сплавы марки 1350 от нагрузок «ползут». Здесь подразумевается медленный процесс деформации.
Ползучесть алюминия и ослабление контакта Источник elec.ru
Современная алюминиевая жила отличается большей стойкостью к ползучести, близкой показателям, присущим меди. Такой эффект получается благодаря повышенному содержанию частиц железа.
Пластичность
Алюминиевая проводка марки 1350 применялась строго в состоянии нагартованности Н19. Находясь в таком состоянии сплав приобретает значение предела прочности, которое лишь не на много выше предела текучести. Кроме того, величина относительного удлинения лишь 1,5-2%. Этим и объясняется повышенная «хрупкость» алюминиевых жил и их чувствительность к надрезу и вмятине на поверхности.
Изменение пределов прочности и пластичности при нагартовке и отжиге алюминия Источник Spkab.ru
Расчет сечения провода
Начнем не с таблицы, а с расчета. То есть, каждый человек, не имея под рукой интернет, где в свободном доступе ПУЭ с таблицами имеется, может самостоятельно определить сечение кабеля по току. Для этого потребуется штангенциркуль и формула.
Если рассмотреть сечение кабеля, то это круг с определенным диаметром. Существует формула площади круга: S= 3,14*D²/4, где 3,14 – это Архимедово число, «D» — диаметр измеренной жилы. Формулу можно упростить: S=0,785*D².
Если провод состоит из нескольких жил, то замеряется диаметр каждой, вычисляется площадь, затем все показатели суммируются. А как вычислить сечение кабеля, если каждая его жила состоит из нескольких тоненьких проводков?
Процесс немного усложняется, но не сильно. Для этого придется подсчитать количество проводков в одной жиле, измерить диаметр одного проводка, вычислить его площадь по описанной формуле и умножить данный показатель на количество проводков. Это и будет сечение одной жилы. Теперь необходимо это значение умножить на количество жил.
Если нет желания считать проводки и измерять их размеры, надо просто замерить диаметр одной жилы, состоящий из нескольких проводов. Снимать размеры надо аккуратно, чтобы не смять жилу
Обратите внимание, что этот диаметр не является точным, потому что между проводками остается пространство
Соотношение тока и сечения
Чтобы понять, как работает электрический кабель, необходимо вспомнить обычную водопроводную трубу. Чем больше ее диаметр, тем больше воды через нее будет проходить. То же самое и с проводами.
Чем больше их площадь, тем большей силы ток, через них пройдет, тем большую нагрузку такой провод выдерживает. При этом кабель не будет перегреваться, что является самым важным требованием правил пожарной безопасности.
Поэтому связка сечение – ток является основным критерием, который используется в подборе электрических проводов в разводке. Поэтому вам необходимо сначала разобраться, сколько бытовых приборов и какой общей мощности будет подключены к каждому шлейфу.
| Сечение жилы провода, мм2 | Медные жилы | Алюминиевые жилы | ||
|---|---|---|---|---|
| Ток, А | Мощность, Вт | Ток, А | Мощность, Вт | |
| 0.5 | 6 | 1300 | ||
| 0.75 | 10 | 2200 | ||
| 1 | 14 | 3100 | ||
| 1.5 | 15 | 3300 | 10 | 2200 |
| 2 | 19 | 4200 | 14 | 3100 |
| 2.5 | 21 | 4600 | 16 | 3500 |
| 4 | 27 | 5900 | 21 | 4600 |
| 6 | 34 | 7500 | 26 | 5700 |
| 10 | 50 | 11000 | 38 | 8400 |
| 16 | 80 | 17600 | 55 | 12100 |
| 25 | 100 | 22000 | 65 | 14300 |
К примеру, на кухне обязательно устанавливается холодильник, микроволновка, кофемолка и кофеварка, электрочайник иногда посудомоечная машина. То есть, все эти прибору могут в один момент быть включены одновременно. Поэтому в расчетах и используется суммарная мощность помещения.
Узнать потребляемую мощность каждого прибора можно из паспорта изделия или на бирке.
- Для примера обозначим некоторые из них:
- Чайник – 1-2 кВт.
- Микроволновка и мясорубка 1,5-2,2 кВт.
- Кофемолка и кофеварка – 0,5-1,5 кВт.
- Холодильник 0,8 кВт.
Узнав мощность, которая будет действовать на проводку, можно подобрать ее сечение из таблицы. Не будем рассматривать все показатели данной таблицы, покажем те, которые преобладают в быту.
Соединение алюминиевого и медного провода: в чем риски
Иногда бывает, что при прокладывании алюминиевых проводов избежать соединения с медными не удается. Но, как известно, прямое контактное соединение меди и алюминия в электрической проводке не рекомендуется и даже опасно. Что же делать?
Скручивать между собой провода из двух разных металлов нельзя, потому как алюминий и медь отличаются по своим свойствам, химической структуре, по величине токопроводимости, к тому же удельное сопротивление алюминиевого провода отличается от значения медного.
Также это касается и защитной пленки, которая образуется после окисления: на медных изделиях она проводит электрический ток, а на алюминиевых пленочка имеет настолько сильное сопротивление, что практически не пропускает ток и, соответственно, практически не поддается нагреву. А после того, как в местах соединения медных и алюминиевых проводов несколько раз подряд происходит нагрев и охлаждение, то они сильно ослабляются, что может привести к перегреву, искрению и даже возгоранию.
Также в местах, где соединяются медная и алюминиевая проводки, может возникнуть гальваническая пара. Она вызывает диссоциацию окислов электрических проводников, способствует разрушению металлической структуры и образованию в ней пустот и раковин, которые в свою очередь способствуют уменьшению их поперечного сечения и ухудшению их способности пропускать электроток.
Одним словом, соединение алюминиевых проводников с медными приводит к электрокоррозии металла и его разрушению.
Но если нужно соединить разные провода, то в этом случае должна использоваться не пайка алюминиевых проводов и медных, а болтовые их соединения и клеммы. Благодаря этому можно добиться более высокой безопасности, чем при использовании метода обычного скручивания.
Правила использования алюминиевых проводов
Исходя из вышесказанного, алюминиевые жилы не считаются наиболее оптимальными для разводки в жилых домах. Но использовать их можно при соблюдении следующих правил:
- при необходимости соединения алюминиевых проводов необходимо использовать исключительно механический метод, блокировку контактов и специально разработанную смазку, которая снизит вероятность окисления контактов;
- не подключайте алюминиевые кабели напрямую к меди;
- периодически подтягивать винтовые соединения – в процессе эксплуатации алюминий начинает «подтекать» из-под точки зажима, а это может привести к уменьшению площади контакта и подгоранию мест соединения проводов;
- следить за сроком полезного использования.
Если вы планировали поменять медную проводку в доме и уложить алюминиевую, но не во всех комнатах, а частично, то знайте, что это можно сделать, но с учетом некоторых нюансов:
Стоит ли менять старую проводку
На этот вопрос ответим однозначно – Да! Одним из нюансов, которые говорят в поддержку замены алюминиевой проводки, является максимальная нагрузка, которую она может выдержать. Даже стопроцентно функциональная проводка, которая применялась раньше, в современном мире не выдержит нагрузок. И устанавливать более мощную электропроводку (с большим сечением) запрещено, поскольку это может привести к возгоранию.
Медный кабель может выдержать современные нагрузки, более надежен и пожаростойкий. Поэтому замена алюминиевой проводки конечно дело стоящее. Тем более, если вы выберете самый оптимальный вариант.
Еще одним затрудняющим процесс моментом может стать финансовая сторона вопроса. Замена всей электропроводки в доме или квартире может вылиться в кругленькую сумму. Также для полной замены старой проводки будет необходимо пересверлить все жилые помещения. Если вы не «мастер на все руки» и сами не справитесь с заданием, в этом случае есть выход – можно сделать пару отдельных линий с медным кабелем, чтобы они взяли на себя основную нагрузку электросети, а оставшиеся алюминиевые линии – использовать только на освещение. К тому же новые провода можно спрятать под плинтусом или в косяках дверей. Таким образом, вы снизите нагрузку на алюминиевую электропроводку и сделаете ее более безопасной и надежной.
Если же вы возьметесь сами за этот трудоемкий процесс, готовьтесь к немалым растратам. Во-первых, необходим инструмент для электромонтажа. Хорошо, если у вас таков имеется или есть у друзей/родственников. В противном случае – это снова траты. Во-вторых, выделите на это время. В современном мире даже это бывает трудно. И, в-третьих, будьте готовы к тому, что вы можете потратить меньше времени на ремонт, чем на уборку после него.
Но все же бывают жизненные ситуации, когда невозможна полная или частичная замена электропроводки. В этом случае необходимо знать самые важные правила по использованию алюминиевой проводки.
Как соединить алюминий с медью. Видео
Допустимо прямое соединение только если между металлами показатель электрохимического потенциала не превышает 0,6 милливольт. К примеру, соединяя медь и нержавеющую сталь, потенциал составит 0,1 мВ — это качественное соединение. Для сравнения: медь/серебро — 0,25 мВ, медь/золото — 0,4 мВ. Тоже неплохо. Медь/алюминий — 1,5 мВ — это уже недопустимо. Поэтому, для соединения алюминиевых контактов с медными, существуют специальные соединяющие приспособления.
Существует и такое наблюдение: любой токопроводник имеет конкретный электрохимический потенциал. По этому принципу работают батарейки и аккумуляторы. В местах соединений разнородных металлов, при попадании воды, образуется короткозамкнутый гальванический компонент; разрушается один из металлов. Дабы определить какой металл с каким можно соединять, необходимо знать степень электрохимического потенциала соединяемых проводников тока.
Алюминий имеет свойство текучести при повышении температуры, поэтому при соединении с медью само соединение постепенно ослабляется и начинает все больше греться, создавая опасность возгорания. А также, как указано выше, имеют разную электропроводимость и гальваническую совместимость.
Также алюминий имеет оксидную пленку, которая образуется при взаимодействии с воздухом. Поэтому перед скруткой и любым соединением, советуем обработать кварцевовазелиновой пастой. К слову, она уже есть в оригинальных клеммах Wago, что ускоряет монтаж. Но они подходят для слаботочек.
Соединение 2 разных типов проводки производится всегда через третий металл. Это могут быть:
- Клеммы самозажимные, например Wago;
- Обычная клммная колодка тоже подходит, но их качество желает желать лучшего — не советую, часто плавятся;
- Лужение (третий металл — олово, свинец) с последующей опрессовкой. Перед началом обязательно обработать флюсом, чтобы снять оксидную пленку;
- Болтовое соединение. Разделяем проводники шайбами. Желательно поставить ещё и гравер, чтобы не раскрутилось;
- Сжим «Орех».
Например, болтовое соединение
Если вам нужно сделать быстро и под рукой ничего нет, то подойдет и болтовое соединение. Как его сделать показано в видео ниже. Но настоятельно советую заменить на самозажимные клеммы, или опрессовку. Ну а в идеале поменять всю проводку на медную и спать спокойно.
Что учесть при выборе проводки
Медь и алюминий хорошо проводят электрический ток. Большая часть существующей проводки производится из этих металлов. Но между ними существуют отличия. Чтобы решить, какая проводка нужна в вашем случае, необходимо учесть следующие факторы:
- Медный провод выдерживает больший ток, если говорить о равном сечении.
- Алюминий обладает более высоким удельным электрическим сопротивлением. При одинаковых пропускаемых мощностях он нагревается сильнее меди.
- Кабеля из меди стоят дороже. Этот металл менее распространен в природе.
- Алюминий ломкий. Это вызывает трудности при монтаже.
Кабель алюминиевый АПВ 2х2,5
Расчет сечения медных проводов и кабелей
Подсчитав нагрузку и определившись с материалом (медь), рассмотрим пример расчета сечения проводов для отдельных групп потребителей, на примере двухкомнатной квартиры.
Как известно, вся нагрузка делится на две группы: силовую и осветительную.
В нашем случае основной силовой нагрузкой будет розеточная группа, установленная на кухне и в ванной. Так как там устанавливается наиболее мощная техника (электрочайник, микроволновка, холодильник, бойлер, стиральная машина и т.п.).
Для этой розеточной группы выбираем провод сечением 2.5мм2. При условии, что силовая нагрузка будет разбросана по разным розеткам. Что это значит? Например, на кухне для подключения всей бытовой техники нужно 3-4 розетки подключенных медным проводом сечением 2.5 мм2 каждая.
Если вся техника подключается через одну единственную розетку, то сечения в 2.5 мм2 будет недостаточно, в этом случае нужно использовать провод сечением 4-6 мм2. В жилых комнатах для питания розеток можно использовать провод сечением 1.5 мм2, но окончательный выбор нужно принимать после соответствующих расчетов.
Питание всей осветительной нагрузки выполняется проводом сечением 1.5 мм2.
Необходимо понимать, что мощность на разных участках электропроводки будет разной, соответственно и сечение питающих проводов тоже разным. Наибольшее его значение будет на вводном участке квартиры, так как через него проходит вся нагрузка. Сечение вводного питающего провода выбирают 4 – 6 мм2.
При монтаже электропроводки применяют провода и кабели марки ПВС, ВВГнг, ППВ, АППВ.
Выбор сечения кабеля по мощности
Вот мы добрались и до сути нашей статьи. Однако всё, что было выше, упускать нельзя, а значит и мы умолчать не могли.
Если попытаться изложить мысль логично и по-простому, то через каждое условное сечение проводника может пройти ток определенной силы. Заключение это вполне логичное и теперь лишь осталось узнать эти соотношения и соотнести для разных диаметров провода, исходя из его типоряда.
Также нельзя умолчать, что здесь, при расчете сечения по току, в «игру вступает» и температура. Да, это новая составляющая – температура. Именно она способна повлиять на сечение. Как и почему, давайте разбираться.
Все мы знаем о броуновском движении. О постоянном смещении ионов в кристаллической решетке. Все это происходит во всех материалах, в том числе и в проводниках. Чем выше температура, тем больше будут эти колебания ионов внутри материала. А мы знаем, что ток — это направленное движение частиц.
Так вот, направленное движение частиц будет сталкиваться в кристаллической решетке с ионами, что приведет к повышению сопротивления для тока.
Чем выше температура, тем выше электрическое сопротивление проводника. Поэтому по умолчанию, сечение провода для определенного тока принимается при комнатной температуре, то есть при 18 градусах Цельсия. Именно при этой температуре приведены все справочные значения в таблицах, в том числе и наших.
Несмотря на то, что алюминиевые провода мы не рассматриваем в качестве проводов для электропроводки, по крайней мере, в квартире, тем не менее, они много где применяются. Скажем для проводки на улице. Именно поэтому мы также приведем значения зависимостей сечения и тока и для алюминиевых проводов.
Итак, для меди и алюминия будут следующие показатели зависимости сечения провода (кабеля) от тока (мощности). Смотрите таблицу.
Таблица проводников под допустимый максимальный ток для их использования в проводке:
С 2001 года алюминиевые провода для проводки в квартирах не применяются. (ПЭУ)
Да, здесь как заметил наш читатель, мы фактически не привели расчета, а лишь предоставили справочные данные, сведенные в таблицу, на основании этих расчетов. Но смеем вас замерить, что для расчетов необходимо перелопатить множество формул, и показателей. Начиная от температуры, удельного сопротивления, плотности тока и тому подобных.
Поэтому такие расчеты мы оставим для спецов. При этом необходимо заметить, что и они не являются окончательными, так как могут незначительно разнится, в зависимости от стандарта на материал и запаса провода по току, применяемого в разных странах.
А вот о чем мы еще хотели бы сказать, так это о переводе сечения провода в диаметр. Это необходимо, когда имеется провод, но по каким-то причинам маркировки на нем нет. В этом случае по диаметру провода можно вычислить сечения и наоборот из сечения диаметр.
Алюминиевый кабель
, работая на отечественном рынке с 2000 года, сегодня прочно занимает лидерские позиции в области производства кабельно-проводниковой продукции. Предприятие предлагает своим клиентам широкий ассортимент и постоянное высокое качество всех выпускаемых кабелей и проводов. Одно из направлений деятельности завода — выпуск различных видов алюминиевого кабеля, соответствующего всем требованиям ГОСТов.
Силовой кабель алюминиевый сегодня пользуется большим спросом ввиду своей экономичности.
Кабель с алюминиевыми жилами характеризуется меньшим удельным весом, чем кабель с медными жилами. Кабель силовой с алюминиевыми жилами может иметь разную конструкцию в зависимости от условий эксплуатации. Например, если оболочка алюминиевого кабеля может часто подвергаться механическим ударам, трению и вибрации, в его структуру должна входить специальная броня (такой кабель нередко кладут в зонах, где сейсмическая активность более высока или сам грунт очень подвижен). В условиях постоянно/переменно низких температур, когда кабель алюминиевый должен выдерживать перепады до -60 градусов по Цельсию, используется кабель с поливинилхлоридной оболочкой, гарантирующей стойкость к сильному холоду (исполнение типа -ХЛ).
Кабель из алюминия эксплуатируется в различных схемах для распределения тока в классических установках стационарного типа, если частота тока составляет не более 100 Гц, а напряжение — не более 1000 Вт.
