Cálculo da seção transversal do cabo por potência e corrente: como calcular corretamente a fiação

Tipos de fios para fiação elétrica

Basicamente, os fios são divididos em cobre e alumínio. Recentemente, os cabos de cobre tornaram-se cada vez mais populares porque têm uma resistência bastante baixa. Com uma seção transversal igual, um cabo de cobre pode passar mais corrente e gerar mais energia.

O cabo de cobre tem uma vida útil mais longa. Mas os produtos de alumínio são muito mais baratos, então muitas vezes as pessoas os preferem.

Além disso, o cabo de fiação pode ser dividido em:

• sólido. Ásperos e não flexíveis, eles são colocados principalmente de maneira oculta. Não há necessidade de alterá-los constantemente, eles são de alta qualidade e duráveis. Não é permitido dobrar;
• encalhado. Macio, proporcionam flexão constante. Suficientemente elásticos, são adequados para uso em eletrodomésticos, para cabos de extensão, transporte.Os cabos multipolares são usados ​​​​ao instalar a fiação elétrica usando um método aberto. Portanto, eles precisam fazer dupla proteção.

O seguinte descreve em detalhes o que é mais adequado para o sistema de fiação em uma casa particular.

Seleção e cálculo da seção transversal de cabos com tensão de até 1 kV (para um apartamento, casa)

As redes elétricas de até 1 kV são as mais numerosas - é como uma teia que envolve toda a indústria de energia elétrica e na qual há tantos autômatos, circuitos e dispositivos que a cabeça de uma pessoa despreparada pode girar. Além das redes de 0,4 kV de empreendimentos industriais (fábricas, usinas termelétricas), essas redes também incluem fiação em apartamentos e chalés. Portanto, a questão de escolher e calcular a seção transversal do cabo também é feita por pessoas que estão longe da eletricidade - simples proprietários de imóveis.

O cabo é usado para transferir eletricidade da fonte para o consumidor. Nos apartamentos, consideramos a área desde o painel elétrico, onde está instalado o disjuntor introdutório do apartamento, até as tomadas nas quais nossos aparelhos estão conectados (TVs, máquinas de lavar, chaleiras). Tudo o que se afasta da máquina para o lado do apartamento no departamento da organização de serviços, não temos o direito de subir lá. Ou seja, estamos considerando a questão de colocar os cabos da máquina introdutória para tomadas na parede e interruptores no teto.

No caso geral, 1,5 quadrados são usados ​​para iluminação, 2,5 para tomadas, e o cálculo é necessário se você deseja conectar algo fora do padrão com alta potência - uma máquina de lavar, uma caldeira, um elemento de aquecimento, um fogão.

Fiação aberta e fechada

Dependendo da localização, a fiação é dividida em 2 tipos:

• fechado;
• abrir.

Hoje, a fiação oculta está sendo instalada nos apartamentos.Nas paredes e tetos são criados recessos especiais, projetados para acomodar o cabo. Após a instalação dos condutores, os recessos são rebocados. Fios de cobre são usados. Tudo é planejado com antecedência, porque com o tempo, para construir a fiação elétrica ou substituir elementos, você terá que desmontar o acabamento. Para acabamentos ocultos, fios e cabos com formato plano são mais usados.

Com a colocação aberta, os fios são instalados ao longo da superfície da sala. As vantagens são dadas aos condutores flexíveis, que têm uma forma redonda. São fáceis de instalar em canais a cabo e passam pela corrugação. Ao calcular a carga no cabo, eles levam em consideração o método de instalação da fiação.

Cálculo da seção transversal do cabo por potência

Depois de calcular a energia para uma sala separada ou grupo de consumidores, você deve calcular a intensidade da corrente em uma rede doméstica com uma tensão de 220 V. Para isso, existe uma fórmula:

I = (P1 + P2 + ... + Pn) / U220, onde: I - intensidade de corrente desejada; P1 ... Pn é a potência de cada consumidor de acordo com a lista - do primeiro ao enésimo; U220 - tensão da rede, no nosso caso é 220 V.

A fórmula de cálculo para uma rede trifásica com uma tensão de 380 V é assim:

I = (P1 + P2 + .... + Pn) / √3 / U380 onde: U380 é a tensão na rede trifásica, igual a 380 V.

A intensidade da corrente I, obtida nos cálculos, é medida em Amperes, denotada por A.

As tabelas são compiladas de acordo com o rendimento do metal no condutor. Para cobre, esse valor é 10 A por 1 mm, para alumínio - 8 A por 1 mm.

Determine a seção transversal de acordo com a vazão seguindo a seguinte fórmula:

S = I/Z, onde: Z é a capacidade do cabo.

Tabela da relação entre a magnitude da corrente e a seção transversal mínima do cabo

Tabela de potência, corrente e seção de fios de cobre

De acordo com o PES, é permitido calcular a seção transversal do condutor dependendo da potência dos consumidores. Para o núcleo de cobre do cabo, consulte a tabela de cálculos para uma rede com tensão de 380 V e 220 V.

De acordo com este documento, recomenda-se a colocação de cabos com condutores de cobre em edifícios residenciais. Para fornecer energia a alguns tipos de equipamentos de engenharia, é permitido através de fiação de alumínio com seção transversal mínima de pelo menos 2,5 metros quadrados. milímetros.

Tabela de potência, corrente e seção de fios de alumínio

De acordo com a tabela, para determinar a seção transversal do núcleo de alumínio da fiação, os seguintes fatores de correção devem ser levados em consideração: de acordo com a localização (no solo, oculto, aberto), de acordo com o regime de temperatura, dependendo da umidade, etc NO tabela de cálculo abaixo válido para fios com isolação de borracha ou plástico dos tipos APPV, VVG, AVVG, VPP, PPV, PVS, VVP, etc. Cabos com blindagem de papel ou sem isolação devem ser calculados de acordo com as tabelas correspondentes ao seu tipo.

Seção transversal do cabo de entrada para o apartamento

O consumo total de energia do apartamento é sempre limitado pela quantidade de energia alocada, que é regulada pela instalação do disjuntor de entrada. A máquina introdutória é projetada para uma certa corrente, se for excedida, desligará o fornecimento de eletricidade.

Simplificando, a empresa de fornecimento de energia permitiu que você use eletricidade, com um consumo máximo de energia de, digamos, 5,5 kW, este é o valor de carga de pico, você pode ligar simultaneamente aparelhos elétricos, cujo consumo total de energia não excederá este valor. Para garantir que esses valores não sejam ultrapassados, é instalado um disjuntor de 25A na entrada, que interromperá o circuito elétrico quando for detectada uma corrente maior.

Na maioria das vezes, em um prédio de apartamentos, uma máquina introdutória é instalada no painel elétrico no corredor comum no patamar, do qual um cabo de alimentação já foi lançado em seu apartamento - isso é para o cabo introdutório.

Toda a carga elétrica do seu apartamento recai sobre o cabo de entrada, por isso tem a maior seção transversal. Sua escolha deve ser levada o mais a sério possível e é melhor prever imediatamente uma reserva de energia.

Na maioria das vezes, de acordo com o SP31-110-2003, a potência alocada de apartamentos modernos com fogões elétricos é de 10 kW e, mesmo se você tiver uma casa antiga, mais cedo ou mais tarde a rede elétrica será atualizada e ao colocar o cabo de entrada para o apartamento, é melhor estar preparado para isso e colocar a seção apropriada.

Os apartamentos utilizam cabos de entrada das seguintes seções:

Para uma rede monofásica: Cabo de cobre (por exemplo, VVGng-lS) 3 x 10 mm.kv. , disjuntor 50A

Para uma rede trifásica: Cabo de cobre (por exemplo, VVGng-lS) 5 x 4 mm.kv. , disjuntor 25A

A potência nominal que estes cabos podem suportar ultrapassa os 10 kW, que é uma margem necessária, dada a lógica de trabalho inerente à automação de proteção.

Na prática, a maioria dos apartamentos aloca energia elétrica de 3 kW a 15 kW, tudo depende do ano em que a casa foi construída, da presença de um fogão a gás ou elétrico e alguns outros indicadores. Em casas antigas, com fogão a gás, a potência alocada raramente excede 3-5 kW, enquanto em apartamentos modernos com fogão elétrico varia de 8 a 15 kW.

Indiretamente, a denominação da máquina introdutória ao apartamento, instalada na placa do piso, pode informar sobre a potência alocada. Mas de qualquer forma, se você escolher os fios recomendados acima, não perderá.

Isso é interessante: Fiação oculta em uma casa de madeira - vídeo, foto, regras de instalação

Como determinar a seção transversal do fio para a corrente

Considerando que os equipamentos domésticos modernos são bastante espaçosos em termos de consumo de energia, deve-se lembrar que uma seção transversal insuficiente do fio com uma grande corrente passando por ele pode causar superaquecimento do cabo. As consequências são uma interrupção no circuito, difícil de detectar, e uma desenergização de parte do apartamento. Ainda mais frequentemente, em um local onde a seção transversal é especialmente pequena ou os fios são torcidos, ocorre um incêndio como resultado do superaquecimento.

Em geral, a intensidade da corrente na rede é determinada para uma rede monofásica pela fórmula

• Onde P é a potência total dos dispositivos de consumo, em watts;
• U - tensão na fiação, 220 ou 380 Volts;
• Para_E - o coeficiente de simultaneidade de ligar, geralmente tomo CI = 0,75;
• cos(φ) é uma variável para equipamentos elétricos domésticos, tomada igual a um.

Para fiação elétrica trifásica, a fórmula muda:

Aqui, o coeficiente de simultaneidade de ativação não é levado em consideração, as informações são inseridas na presença de três fases

Exemplo de cálculo

Em uma casa particular, a iluminação LED é usada, a potência total de todas as luminárias é de até 1 kW. Uma caldeira de aquecimento elétrico com potência nominal de 12 kW, dois aquecedores de água instantâneos com potência de 4 e 8 kW, um frigorífico (1,2 kW), uma máquina de lavar e secar roupa com potência máxima de 2 kW e outros equipamentos de grande e pequeno porte com uma potência de pico de 3 kW foram instalados. A fiação é dividida em quatro linhas - iluminação (geral), três linhas de energia (para caldeira, aquecedores de água, máquina de lavar, geladeira e ferro), para um grupo de tomadas comuns. A intensidade da corrente em cada um dos circuitos será determinada pela fórmula acima.

• Para as duas linhas de energia mais poderosas (12 kW cada), calculamos a força atual I \u003d 12000 / (√3 × 220 × 1) \u003d 31 A
• Para a terceira linha de energia 6,2 kW I= 6200/(√3×220×1)=16,2 A
• Para soquetes do tipo comum I= 3000/(√3×220×1)=7,8 A
• Para iluminação I= 1000/(√3×220×1)=2,6

Da tabela da seção de fios de cobre e alumínio abaixo, selecionamos o tamanho normal da seção do fio de cobre para corrente, tomando o maior valor mais próximo. Obtemos para:

• as duas primeiras linhas de energia têm uma seção transversal de 4 mm quadrados, um diâmetro de núcleo de 2,26 mm;
• terceira potência - 1 sq. mm, 1,12 mm de diâmetro;
• tomadas e iluminação - uma seção de 0,5 mm quadrados e um diâmetro de 0,8 mm.

Interessante: muitas vezes, ao calcular pela força da corrente, é usada a regra “mais 5 A”, ou seja, 5 A é adicionado ao valor obtido pelo cálculo e o tamanho da seção transversal é selecionado de acordo com o aumento da corrente.

Na prática, são aceitos fios com seção transversal de 1,5 mm² para a linha de iluminação e 2,5 ... 4 mm² para tomadas.Para os dispositivos mais "pesados", como caldeiras e aquecedores elétricos, a seção transversal pode ser aumentada para 6 mm quadrados.

Um aumento na seção transversal e no diâmetro do núcleo é feito com uma diminuição no número de soquetes. Portanto, se você precisar ligar uma geladeira, uma chaleira e um ferro ao mesmo tempo (usando um tee), é melhor usar fiação de diâmetro maior do que ao conectar aparelhos elétricos em três tomadas diferentes.

Interessante: para cálculos acelerados, você pode determinar a seção transversal do núcleo como a força da corrente na linha dividida por 10. Por exemplo, para a linha de energia 1 com uma corrente de 31 A, obtemos 3,1 mm quadrados, o maior mais próximo da tabela é de 4 mm quadrados, o que é bastante consistente com os cálculos.

Por que o cálculo é feito?

Fios e cabos através dos quais a corrente elétrica flui são a parte mais importante da fiação elétrica.

O cálculo da seção transversal do fio deve ser feito para garantir que o fio selecionado atenda a todos os requisitos para a confiabilidade e operação segura da fiação elétrica.

A operação segura reside no fato de que, se você escolher uma seção que não corresponde às suas cargas atuais, isso levará ao superaquecimento excessivo do fio, derretimento do isolamento, curto-circuito e incêndio.

Portanto, a questão da escolha da seção transversal do fio deve ser levada muito a sério.

O que você precisa saber

O principal indicador pelo qual o fio é calculado é sua carga de corrente permissível a longo prazo. Simplificando, esta é a quantidade de corrente que é capaz de passar por um longo tempo.

Para encontrar o valor da corrente nominal, é necessário calcular a potência de todos os aparelhos elétricos conectados na casa.Considere um exemplo de cálculo da seção transversal do fio para um apartamento comum de dois quartos.

Tabela de consumo de energia / força atual de eletrodomésticos

Depois que a potência é conhecida, o cálculo da seção transversal de um fio ou cabo é reduzido para determinar a intensidade da corrente com base nessa potência. Você pode encontrar a força atual pela fórmula:

1) A fórmula para calcular a intensidade da corrente para uma rede monofásica 220 V:

cálculo da intensidade da corrente para uma rede monofásica

onde P é a potência total de todos os aparelhos elétricos, W; U é a tensão da rede, V; KI= 0,75 — coeficiente de simultaneidade; cos para eletrodomésticos - para eletrodomésticos. 2) A fórmula para calcular a intensidade da corrente em uma rede trifásica de 380 V:

cálculo da força atual para uma rede trifásica

Conhecendo a magnitude da corrente, a seção transversal do fio é encontrada de acordo com a tabela. Se os valores calculados e tabulares das correntes não corresponderem, nesse caso, o valor maior mais próximo é escolhido. Por exemplo, o valor calculado da corrente é de 23 A, de acordo com a tabela, selecionamos o maior 27 A mais próximo - com seção transversal de 2,5 mm2.

Qual fio é melhor usar

Hoje, para instalação, tanto a fiação aberta quanto a oculta, é claro, os fios de cobre são muito populares.

• O cobre é mais eficiente que o alumínio
• é mais forte, mais macio e não quebra em locais de inflexão em relação ao alumínio;
• menos suscetível à corrosão e oxidação.Ao conectar o alumínio em uma caixa de junção, os pontos de torção oxidam com o tempo, levando à perda de contato;
• a condutividade do cobre é maior que a do alumínio, com a mesma seção transversal, um fio de cobre é capaz de suportar uma carga de corrente maior que o alumínio.

A desvantagem dos fios de cobre é o seu alto custo. Seu custo é 3-4 vezes maior que os de alumínio. Embora os fios de cobre sejam mais caros, eles são mais comuns e mais populares que os fios de alumínio.

Tipos de fiação

Antes do procedimento de cálculo da seção transversal do cabo, é necessário determinar o material do qual ele será feito. Pode ser alumínio-cobre ou híbrido - alumínio-cobre. Descreveremos detalhadamente as características de cada produto, bem como suas vantagens e principais desvantagens:

• Fiação de alumínio. Comparado ao cobre, pode ser adquirido a um preço mais baixo. Ela é muito mais leve. Além disso, sua condutividade é quase 2 vezes menor que a da fiação de cobre. A razão para isso é a possibilidade de oxidação ao longo do tempo. Vale ressaltar que esse tipo de fiação precisa ser substituído após algum tempo, pois gradualmente perderá sua forma. A soldagem de um cabo de alumínio pode ser feita de forma independente, sem a ajuda de um especialista;
• Fiação de cobre. O custo de tal produto é várias vezes maior que um cabo de alumínio. Ao mesmo tempo, de acordo com especialistas, sua característica distintiva é a elasticidade, além de uma força significativa. A resistência elétrica nele é bem pequena. Soldar esse produto é bastante fácil;
• Fiação de alumínio-cobre. Em sua composição, a maior parte é reservada para o alumínio e apenas 10 a 30% é o cobre, revestido externamente por um método termomecânico.É por esta razão que a condutividade do produto é ligeiramente inferior à do cobre, mas superior à do alumínio. Pode ser adquirido a um custo menor do que o fio de cobre. Durante todo o período de operação, a fiação não perderá a forma e não oxidará.

É este tipo de fiação que é recomendado para ser usado em vez de alumínio. Nesse caso, seu diâmetro deve ser exatamente o mesmo. No caso de você mudar para cobre, essa proporção deve ser 5:6.

Se a escolha da seção do fio for necessária para a colocação em condições domésticas, os especialistas recomendam o uso de fios trançados. Neste caso, garantem-lhe flexibilidade.

Seleção de cabos

É melhor fazer a fiação interna de fios de cobre. Embora o alumínio não ceda a eles. Mas há uma nuance associada à conexão correta das seções na caixa de junção. Como mostra a prática, as juntas muitas vezes falham devido à oxidação do fio de alumínio.

Outra dúvida, qual fio escolher: sólido ou trançado? Single-core tem a melhor condutividade de corrente, por isso é recomendado para uso em fiação elétrica doméstica. O Stranded possui alta flexibilidade, o que permite que ele seja dobrado em um só lugar várias vezes sem comprometer a qualidade.

Núcleo único ou encalhado

Ao instalar a fiação elétrica, geralmente são usados ​​fios e cabos das marcas PVS, VVGng, PPV, APPV. Esta lista inclui cabos flexíveis e núcleo sólido.

Aqui gostaríamos de lhe dizer uma coisa. Se sua fiação não se move, ou seja, não é um cabo de extensão, nem uma dobra que muda constantemente de posição, é preferível usar um monocore.

Como resultado, se houver muitos condutores, a área de oxidação é muito maior, o que significa que a seção transversal condutora “derrete” muito mais. Sim, este é um processo demorado, mas não achamos que você vá mudar a fiação com frequência. Quanto mais ela trabalhar, melhor.

Especialmente este efeito de oxidação será fortemente manifestado nas bordas do corte do cabo, em salas com mudanças de temperatura e alta umidade.

Portanto, recomendamos fortemente que você use um monocore! A seção transversal de um cabo ou fio monocore mudará um pouco ao longo do tempo, e isso é tão importante em nossos cálculos posteriores

Cobre ou alumínio

Na URSS, a maioria dos edifícios residenciais era equipada com fiação de alumínio; isso era uma espécie de norma, padrão e até dogma. Não, isso não significa que o país era pobre e não tinha o suficiente para o cobre. Mesmo em alguns casos é o contrário.

Mas, aparentemente, os projetistas de redes elétricas decidiram que poderiam economizar muito economicamente se usassem alumínio em vez de cobre. De fato, o ritmo de construção foi enorme, basta lembrar os Khrushchevs, nos quais metade do país ainda vive, o que significa que o efeito de tais economias foi significativo. Não pode haver dúvida sobre isso.

No entanto, hoje as realidades são diferentes, e a fiação de alumínio não é usada em novas instalações residenciais, apenas cobre. Isso se baseia nas normas do PUE parágrafo 7.1.34 "Cabos e fios com condutores de cobre devem ser usados ​​em edifícios ...".

Portanto, não recomendamos que você experimente e experimente o alumínio. Suas desvantagens são óbvias. Os fios de alumínio não podem ser soldados, também é muito difícil soldar, como resultado, os contatos nas caixas de junção podem quebrar com o tempo.O alumínio é muito frágil, duas ou três dobras e o fio caiu.

Haverá problemas constantes ao conectá-lo a soquetes, um interruptor. Novamente, se falamos de energia conduzida, um fio de cobre com a mesma seção transversal do alumínio é de 2,5 mm2. permite uma corrente contínua de 19A, e para cobre 25A. Aqui a diferença é superior a 1 kW.

Então, mais uma vez, vamos repetir - apenas cobre! Além disso, já partiremos do fato de calcularmos a seção transversal de um fio de cobre, mas nas tabelas forneceremos os valores e a banda para o alumínio. Nunca se sabe.

A escolha da seção transversal do cabo por potência

Continuarei a considerar um apartamento, pois as pessoas nas empresas são alfabetizadas e sabem tudo. Para estimar a potência, você precisa saber a potência de cada receptor elétrico, somá-los. A única desvantagem ao escolher um cabo com seção transversal maior do que o necessário é a inconveniência econômica. Já que um cabo maior custa mais, mas aquece menos. E se você escolher o certo, sairá mais barato e não esquentará muito. É impossível arredondar para baixo, pois o cabo aquecerá mais com a corrente que flui nele e entrará rapidamente em um estado defeituoso, o que pode levar ao mau funcionamento do aparelho elétrico e de toda a fiação.

O primeiro passo na escolha da seção do cabo será determinar a potência das cargas conectadas a ela, bem como a natureza da carga - monofásica, trifásica. Trifásico pode ser um fogão em um apartamento ou uma máquina na garagem de uma casa particular.

Se todos os dispositivos já foram adquiridos, você pode descobrir a potência de cada um de acordo com o passaporte que acompanha o kit ou, conhecendo o tipo, pode encontrar um passaporte na Internet e ver a potência lá.

Se os dispositivos não forem comprados, mas a compra estiver incluída em seus planos, você poderá usar a tabela onde estão listados os dispositivos mais populares. Escrevemos os valores de potência e somamos os valores que podem ser incluídos simultaneamente em uma tomada. Os valores fornecidos abaixo são apenas para referência, o valor maior deve ser usado no cálculo (se a faixa de potência for especificada). E é sempre melhor olhar o passaporte do que tirar médias das tabelas.

Os interruptores que vêm após o introdutório são convenientemente divididos em grupos. Interruptores separados para alimentar o fogão, máquina de lavar, caldeira e outros aparelhos potentes. Separado para alimentar a iluminação de salas individuais, separado para grupos de tomadas de sala. Mas isso é ideal, na realidade é apenas uma introdução e três máquinas. Mas me distraí...

Sabendo o valor da potência que será conectada a esta tomada, selecionamos a seção transversal da tabela com arredondamento.

Tomarei como base as tabelas 1.3.4-1.3.5 da 7ª edição do PUE. Estas tabelas são dadas para fios, cabos de alumínio ou cobre com isolamento de borracha e (ou) PVC. Ou seja, o que usamos na fiação doméstica - NYM e VVG de cobre, amados por eletricistas, e AVVG de alumínio, também são adequados para esse tipo.

Além das tabelas, precisamos de duas fórmulas de potência ativa: para uma rede monofásica (P = U * I * cosf) e uma rede trifásica (a mesma fórmula, basta multiplicar pela raiz de três, que é 1,732) . Levamos o cosseno até a unidade, teremos para reserva.

Embora existam tabelas onde para cada tipo de soquete (um soquete para uma máquina-ferramenta, um soquete para isso, para isso) seu próprio cosseno é descrito. Mas não pode ser maior que um, então não é assustador se aceitarmos como 1.

Antes mesmo de olhar para a mesa, vale a pena decidir como e em que quantidade nossos fios serão colocados. Existem as seguintes opções - aberta ou no tubo. E no tubo você pode ter dois ou três ou quatro single-core, um three-core ou um two-core. Para um apartamento, temos a opção de dois single-core em um tubo - isto é para 220V, ou quatro single-core em um tubo - para 380V. Ao colocar em um tubo, é necessário que 40% do espaço livre permaneça nesse mesmo tubo, para evitar o superaquecimento. Se você precisar colocar fios em uma quantidade diferente ou de uma maneira diferente, sinta-se à vontade para abrir o PUE e recalcular por si mesmo, ou escolha não por energia, mas por corrente, que será discutida um pouco mais adiante neste artigo.

Você pode escolher entre cabo de cobre e alumínio. Embora, recentemente, o cobre tenha sido mais amplamente utilizado, uma vez que uma seção menor será necessária para a mesma potência. Além disso, o cobre possui melhores propriedades condutoras elétricas, resistência mecânica, é menos suscetível à oxidação e, além disso, a vida útil do fio de cobre é maior em comparação com o alumínio.

Decidiu se cobre ou alumínio, 220 ou 380V? Bem, olhe para a tabela e selecione a seção. Mas levamos em consideração que na tabela temos valores para dois ou quatro fios de núcleo único em um tubo.

Calculamos a carga, por exemplo, em 6kW para uma tomada de 220V e olhamos um pouco para 5,9, embora perto, escolhemos 8,3kW - 4mm2 para cobre. E se você decidir pelo alumínio, então 6,1 kW também é 4 mm2.Embora valha a pena escolher o cobre, já que a corrente com a mesma seção transversal será 10A mais permitida.