Виды поперечных сечений проводников: площадь и формула для его расчета

Измерение – поперечное сечение

Измерение поперечного сечения в этих условиях весьма сложно: трудно определить время чувствительности камеры и, кроме того, возможны большие ошибки при измерении интенсивности у-лучей.

Метод измерения поперечного сечения ионизации основан на том, что ток ионизации, возникающий в газе, облучаемом радиоактивным источником, прямо пропорционален так называемому поперечному сечению ионизации, которое выражает собой вероятность ионизации в результате столкновения ионизирующего агента с нейтральными атомами или молекулами.

Значение спина известно из измерений поперечных сечений с использованием принципа детального равновесия для определения статистических весов свободных состояний мезона. Измерения проделаны только для тс – мезона; можно показать, что тс – и тс – мезоны должны иметь спины, отличающиеся на целое число или нуль. Так как они вообще имеют весьма схожие свойства, то мы предположим, что спины их одинаковы.

Следует иметь в виду также, что у реальных слитков германия и кремния площадь поперечного сечения меняется от точки к точке, что затрудняет измерение поперечного сечения .

При расчете различных элементов и деталей, в том числе и сварных соединений, плоская задача получается в тех случаях, когда одно из двух измерений поперечного сечения либо очень мало, либо очень велико по сравнению с другим. При этом различаются два характерных случая: плоское напряженное состояние и плоская деформация.

Правильность проходки тоннеля достигается созданием равномерного усилия, развиваемого всеми домкратами продавливающей установки; устройством жесткого участка трубопровода, примыкающего к ножу, длина которого равна четырех-пятикратному диаметру или наибольшему измерению поперечного сечения трубопровода ; установкой выправительных устройств, при помощи которых нож, примыкающий к первому звену крепи, может быть повернут в заданное направление; установкой направляющих устройств и приборов, указывающих отклонение ножа в плане и профиле при продавливании.

Недостаток этого метода заключается в том, что он дает возможность измерять не сопротивление у поверхности между точками А и Б, а некоторое среднее значение по всему сечению между указанными точками. Следует также иметь в виду, что у реальных слитков германия и кремния площадь поперечного сечения меняется от точки к точке, что затрудняет измерение поперечного сечения .

Площадь поперечного сечения как электротехническая величина

От поперечного сечения зависит токопроводимость провода

В качестве примера сечения можно рассмотреть распил изделия под углом 90 градусов относительно поперечной оси. Контур фигуры, получившейся в результате, определяется конфигурацией объекта. Кабель имеет вид небольшой трубы, поэтому при распиле выйдет фигура в виде двух окружностей определенной толщины. При поперечном рассечении круглого металлического прута получится форма круга.

В электротехнике площадь ПС будет значить прямоугольное сечение проводника в отношении к его продольной части. Сечение жил всегда будет круглым. Измерение параметра осуществляется в мм2.

Начинающие электрики могут перепутать диаметр и сечение элементов. Чтобы определить, какая площадь сечения у жилы, понадобиться учесть его круглую форму и воспользоваться формулой:

S = πхR2, где:

• S – площадь круга;
• π — постоянная величина 3,14;
• R – радиус круга.

Если известен показатель площади, легко найти удельное сопротивление материала изготовления и длину провода. Далее вычисляется сопротивление тока.

Для удобства расчетов начальная формула преобразуется:

1. Радиус – это ½ диаметра.
2. Для вычисления площади π умножается на D (диаметр), разделенный на 4, или 0,8 умножается на 2 диаметра.

При вычислениях используют показатель диаметра, поскольку его неправильный подбор может вызвать перегрев и воспламенение кабеля.

Формула измерения площади поперечного сечения

Рассчитать поперечное сечение, а именно площадь можно через формулу круга S = π * R2, где первым звеном является площадь круга, вторым — константа Пи 3,14, а третьим — радиус. Принимая во внимание тот факт, что радиус является одной второй диаметра, то формула может быть преобразована по желанию. Рассчитывая площадь, следует использовать диаметр.

Обратите внимание! Чтобы определить сечение многожильного провода, нужно вычислить площадь одной жилы, а затем полученное значение перемножить на количество проводниковых жил.

Определяя диаметр проводника комнатной электропроводки, нужно взять во внимание показатель одновременной максимальной потребительской нагрузки. Принимая в расчет показатель мощности, берется сечение линий, идущих от центра счетчика и вводных автоматов к распределительной коробке. Это места с суммарной нагрузкой всех подсоединенных потребителей. Делать выбор лучше в пользу медного провода с жилами не меньше 6 мм².

Формула для расчета

Поперечным сечением называется площадь среза под углом 90° к оси. Рассчитывать его на проводнике можно штангенциркулем, карандашом, линейкой. Измеряется оно в квадратных миллиметрах. Подсчитывается по специальной формуле, представленной выше. Ничего сложного в этом нет, главное — выбрать самый точный вариант.

При выборе площади сечения проводов следует руководствоваться тремя основными принципами.

1. Площадь сечения провода (иначе говоря, его толщина) должна быть достаточной для прохождения через него электрического тока. Достаточной — это означает, что при прохождении максимально возможного в данном случае тока нагрев провода будет допустимым (как правило, не более 60 0С)
2. Сечение провода должно быть достаточным, чтобы падение напряжения на нём не превышало допустимое значение. Это особенно актуально для длинных кабельных линий (десятки и сотни метров) и больших токов.
3. Толщина провода  и его защитная изоляция должна обеспечивать его механическую прочность, а значит надежность.

Например, для питания люстры в гостиной используются лампочки с суммарной потребляемой мощностью 100 Вт (ток чуть более 0,5 А). Вроде бы, вполне достаточно проводов с площадью сечения 0,5 мм2? Но какой электрик в здравом уме будет закладывать такой провод в потолочную плиту? В данном случае как правило применяют 1,5 мм2.

На самом деле, выбор толщины провода зависит от одного параметра — максимальной рабочей температуры. При превышении этой температуры провод и изоляция на нём начнут плавиться и разрушаться. Иначе говоря, максимальный рабочий ток для провода с определенным сечением ограничивается только  максимальной его рабочей температурой. И временем, которое сможет проработать провод в таких условиях.

Ниже дана общеизвестная таблица сечения проводов для подбора площади сечения медных проводов в зависимости от тока. Исходные данные — площадь сечения проводника.

Максимальный ток для разной толщины медных проводов

Таблица 1

Сечение токо-проводящей жилы, мм2	Ток, А, для проводов, проложенных
открыто	в одной трубе
одного двух жильного	одного трех жильного
0,5	11	—	—
0,75	15	—	—
1	17	15	14
1,2	20	16	14,5
1,5	23	18	15
2	26	23	19
2,5	30	25	21
3	34	28	24
4	41	32	27
5	46	37	31
6	50	40	34
8	62	48	43
10	80	55	50
16	100	80	70
25	140	100	85
35	170	125	100
50	215	160	135
70	270	195	175
95	330	245	215
120	385	295	250

Выделены номиналы проводов, используемых в бытовой электрике. «Один двужильный» — это кабель с двумя проводами, один из них — Фаза, другой — Ноль. То есть, это однофазное питание нагрузки. «Один Трехжильный» — это при трехфазном питании.

Эта таблица показывает, при каких токах и в каких условиях можно эксплуатировать провод данного сечения.

Животрепещущий пример из практики — если на розетке написано «Max.16A», то можно для этой одной розеткипроложить провод сечением 1,5мм2. Но обязательно защитить розетку автоматическим выключателем на ток не более 16А, а лучше — 13, или даже 10А. На эту тему можно почитать мою статью Про замену и выбор защитного автомата.

В таблице одножильный провод — означает, что рядом (на расстоянии менее 5 диаметров провода) не проходит больше никаких проводов. Двужильный провод — два провода рядом, как правило, в одной общей изоляции. Это более тяжелый тепловой режим, поэтому максимальный ток меньше. И чем больше проводов в кабеле или пучке, тем меньше должен быть максимальный ток для каждого проводника из-за возможного взаимного нагрева.

Как найти ток, зная мощность? Нужно мощность Р (Вт) поделить на напряжение (В), и получим ток (А):

I = P/U

Как найти мощность, зная ток? Нужно ток (А) умножить на напряжение (В), получим мощность (Вт):

P = I U

Эти формулы — для случая активной нагрузки (потребители в жилах помещениях, типа лампочек и утюгов). Для реактивной нагрузки обычно используется коэффициент от 0,7 до 0,9 (в промышленности, где работают мощные трансформаторы и электродвигатели).

Выбор толщины провода и автоматического выключателя, исходя из потребляемой мощности и тока

Ниже — таблица выбора сечения провода, исходя из известной мощности или тока. А в правом столбце — выбор автоматического выключателя, который ставится в этот провод.

Таблица 2

Макс. мощность, кВт	Макс. ток нагрузки, А	Сечение провода, мм2	Ток автомата, А
1	4.5	1	4-6
2	9.1	1.5	10
3	13.6	2.5	16
4	18.2	2.5	20
5	22.7	4	25
6	27.3	4	32
7	31.8	4	32
8	36.4	6	40
9	40.9	6	50
10	45.5	10	50
11	50.0	10	50
12	54.5	16	63
13	59.1	16	63
14	63.6	16	80
15	68.2	25	80
16	72.7	25	80
17	77.3	25	80

Красным цветом выделены критические случаи, в которых лучше перестраховаться и не экономить на проводе, выбрав провод потолще, чем указано в таблице. А ток автомата — поменьше.

Глядя в табличку, можно легко выбрать сечение провода по току, либо сечение провода по мощности.

А также — выбрать автоматический выключатель под данную нагрузку.

В этой таблице данные приведены для следующего случая.

• Одна фаза, напряжение 220 В
• Температура окружающей среды +30 0С
• Прокладка в воздухе или коробе (в закрытом пространстве)
• Провод трехжильный, в общей изоляции (кабель)
• Используется наиболее распространенная  система TN-S с отдельным проводом заземления
• Достижение потребителем максимальной мощности — крайний, но возможный случай. При этом максимальный ток может действовать длительное время без отрицательных последствий.

Если температура окружающей среды будет на 20 0С выше, или в жгуте будет несколько кабелей, то рекомендуется выбрать большее сечение (следующее из ряда). Особенно это касается тех случаев, когда значение рабочего тока близко к максимальному.

Вообще, при любых спорных и сомнительных моментах, например

• возможное в будущем увеличение нагрузки
• большие пусковые токи
• большие перепады температур (электрический провод на солнце)
• пожароопасные помещения

нужно либо увеличивать толщину проводов, либо более детально подойти к выбору — обратиться к формулам, справочникам. Но, как правило, табличные справочные данные вполне пригодны для практики.

Толщину провода можно узнать не только из справочных данных. Существует эмпирическое (полученное опытным путем) правило:

Особенности электрических проводов

При всём многообразии кабельной продукции и огромном выборе проводов для прокладки электрических сетей существуют правила подбора. Не обязательно учить наизусть все марки кабелей и проводов, нужно уметь читать и расшифровывать их маркировку. Для начала стоит выяснить различие между проводом и кабелем.

Провод – проводник, используемый для соединения двух участков цепи. Может иметь одну или несколько токопроводящих жил. Жилы могут быть:

• голые;
• изолированные;
• одножильные;
• многожильные.

Голые линии применяются там, где прикосновение к токоведущим жилам невозможно. В большинстве случаев они используются для воздушных линий электропередач.

Изоляционное покрытие применяется однослойное или двухслойное. Провода, имеющие два или три проводника в двойной изоляции, путают с кабелем. Путаница происходит из-за того, что изоляция покрывает каждую жилу, а снаружи выполнено общее полимерное или иное покрытие. Такие проводники нашли применение внутри электрических устройств, щитов или шкафов. В быту они скрыты в стене или проложены в специальных каналах.

Изолированная продукция используется повсеместно. В зависимости от степени электробезопасности помещения и места прокладки, выбирается класс изоляции.

Многожильные проводники используются там, где необходимы изгибы малого радиуса при прокладке сложных трасс, где не могут пройти одножильные аналоги. Такой тип тоководов удобно монтировать в кабельных каналах. Одножильные провода в таких условиях изгибать труднее, нужно прикладывать силу, и существует опасность повреждения жилы.

К сведению. Маркировка АППВ 3*2,5 обозначает провод с алюминиевыми жилами, поливинилхлоридной изоляцией, плоский, имеющий разделительное основание. Расшифровку маркировки уточняют в справочной литературе.

Провод АППВ 2,5 * 3 с разделительным основанием

По строению кабель – это сколько-то жил, имеющих индивидуальную изоляцию, помещённых в защитный внешний слой из диэлектрического материала. Пространство между сердечниками и оболочкой, для предотвращения слипания, заполняется бумажными лентами, пластмассовыми нитями или кабельной пряжей. Дополнительно изделие может быть усилено бронёй из лент или стальной оплёткой для защиты от механических повреждений.

Кабель трёхфазный с нулевой жилой и заземляющим проводником

Общая информация о кабеле и проводе

При работе с проводниками необходимо понимать их обозначение. Существуют провода и кабеля, которые отличаются друг от друга внутренним устройством и техническими характеристиками. Однако многие люди часто путают эти понятия.

Проводом является проводник, имеющий в своей конструкции одну проволоку или группу проволок, сплетенных между собой, и тонкий общий изоляционный слой. Кабелем же называется жила или группа жил, имеющих как собственную изоляцию, так и общий изоляционный слой (оболочку). Каждому из типов проводников будут соответствовать свои методы определения сечений, которые почти схожи.

Площадь поперечного сечения проводника

На чертежах сечение провода – это изображение фигуры, образованное разрезом детали плоскостью. Что такое сечение в электротехнике? Применимо к электричеству, рассматривает сечение проводника под прямым углом к его продольной стороне. Сечение жилы, через которую проходят электроны, представляет собой круг и измеряется в мм2.

Важно! Часто путают диаметр жилы с её сечением. Чтобы узнать, какое сечение у провода, нужно определить площадь полученного круга, рассчитав её по формуле.

Поперечное сечение проводника

Так как у провода сечение – это круг, то расчёт площади производится по формуле:

S кр = π*R2, где:

• S кр. – площадь круга, мм2;
• π = 3,14;
• R – радиус круга, мм.

Зная величину площади поперечного сечения жилы, её длину и удельное сопротивление материала, из которого она изготовлена, можно вычислить сопротивление проводника электрическому току, протекающему через него.

Информация. Учитывая, что радиус равен 1/2 диаметра, формулу можно преобразовать для удобства пользования. Она будет иметь вид Sкр = π*D2/4 = 0,8 * D2. Для расчёта площади сечения проводника чаще используют значение диаметра.

Неправильно подобранный диаметр провода вызывает его перегрев и оплавление, что, в свою очередь, может стать причиной возгорания электропроводки.

Математические примеры сечений и плоских сечений

Цветные области – это поперечные сечения сплошного конуса. Их границы (черным цветом) – это названные плоские сечения.

Поперечное сечение многогранника – многоугольник .

В конические сечения – круги , эллипсы , параболы и гиперболы – представляют собой плоские участки в конуса с режущими плоскостями при различных разными углами, как показано на рисунке слева.

Любое поперечное сечение, проходящее через центр эллипсоида, образует эллиптическую область, а соответствующие плоские сечения представляют собой эллипсы на его поверхности. Они вырождаются в диски и окружности соответственно, когда плоскости резки перпендикулярны оси симметрии. В более общем смысле плоские сечения квадрики являются коническими сечениями.

Поперечное сечение сплошного цилиндра

Поперечное сечение сплошного правильного кругового цилиндра, проходящего между двумя основаниями, представляет собой диск, если поперечное сечение параллельно основанию цилиндра, или эллиптическую область (см. Диаграмму справа), если она не параллельна и не перпендикулярна основанию. Если секущая плоскость перпендикулярна основанию, она представляет собой прямоугольник (не показан), если только он не касается цилиндра, и в этом случае это один отрезок прямой .

Термин цилиндр может также означать боковую поверхность твердого цилиндра (см. Цилиндр (геометрия) ). Если цилиндр используется в этом смысле, приведенный выше абзац будет выглядеть следующим образом: Плоское сечение правого кругового цилиндра конечной длины – это круг, если плоскость сечения перпендикулярна оси симметрии цилиндра, или эллипс, если он ни параллельно, ни перпендикулярно этой оси. Если секущая плоскость параллельна оси, плоское сечение состоит из пары параллельных отрезков прямой, если только секущая плоскость не касается цилиндра, и в этом случае плоская секция представляет собой один отрезок прямой.

График z = x 2 + xy + y 2 . Для частной производной в точке (1, 1, 3), которая оставляет y постоянным, соответствующая касательная линия параллельна плоскости xz .

Плоское сечение приведенного выше графика, показывающее кривую уровня в плоскости xz при y = 1.

Плоское сечение можно использовать для визуализации частной производной функции по одному из ее аргументов, как показано. Предположим, что z = f ( x , y ) . Взяв частную производную f ( x , y ) по x , можно взять плоское сечение функции f при фиксированном значении y, чтобы построить кривую уровня z исключительно относительно x ; тогда частная производная по x – это наклон полученного двумерного графа.

По смежным предметам

Плоское сечение функции плотности вероятности двух случайных величин, в которой плоскость сечения находится при фиксированном значении одной из переменных, является условной функцией плотности другой переменной (обусловленной фиксированным значением, определяющим плоское сечение). Если вместо этого взять плоское сечение для фиксированного значения плотности, результатом будет контур изоплотности . Для нормального распределения эти контуры представляют собой эллипсы.

В экономике , А производственная функция F ( х , у ) задает выходной сигнал , который может быть получен различными величинами х и у входов, как правило , трудовая и физический капитал. Производственную функцию фирмы или общества можно изобразить в трехмерном пространстве. Если плоское сечение берется параллельно плоскости xy , результатом является изокванта, показывающая различные комбинации использования труда и капитала, которые могут привести к уровню выпуска, определяемому высотой плоского сечения. В качестве альтернативы, если плоское сечение производственной функции берется на фиксированном уровне y, то есть параллельно плоскости xz, то результатом является двумерный график, показывающий, какой объем выпуска может быть произведен при каждом из различных значений. использования x одного входа в сочетании с фиксированным значением другого входа y .

Также в экономике кардинальная или порядковая функция полезности u ( w , v ) дает степень удовлетворения потребителя, полученного потреблением количества w и v двух товаров. Если взять плоское сечение функции полезности на заданной высоте (уровне полезности), двумерным результатом будет кривая безразличия, показывающая различные альтернативные комбинации потребленных количеств w и v двух товаров, все из которых дают заданный уровень. полезности.

Самостоятельный расчёт

Иногда приходится иметь дело с проводом без нанесённой маркировки. Это не повод отказаться от его использования. В начале выясняют, из какого материала выполнена жила. Различают по цвету: алюминий белый, медь красная, латунь жёлтая. После этого приступают к расчёту площади сечения. Для этого выясняют диаметр проводника, предварительно сняв с него изоляцию, в случае многожильного провода – выпутав одну жилу.

Диаметр можно определить несколькими способами, например:

• при помощи штангенциркуля или микрометра;
• карандаша и линейки.

Второй способ даёт приблизительный результат и используется только в крайнем случае.

Штангенциркуль

Измерить при помощи штангенциркуля можно провода любых размеров. Для этого помещают провод между губок штангенциркуля и смотрят на деления шкалы. Целое число миллиметров отсчитывают по верхней шкале, десятичные доли миллиметра – по нижней.

Карандаш + линейка

Если под рукой нет измерителя, а длина оголённой части измеряемого провода позволяет накрутить его на карандаш виток к витку длиной не менее 1 см, то используют этот метод. Считают количество витков N, поместившихся на отрезке L = 1 см.  Значение диаметра получают путём деления длины отрезка на количество витков. Точность измерения зависит от плотности намотки и её длины.

Таблица

После того, как диаметр определён одним из способов, Sсеч определяют по формуле или при помощи таблиц.

Простейшая таблица для диаметров провода до 4,5 мм

Диаметр провода, мм Сечение, мм Диаметр провода, мм Сечение, мм

0,8	0,5	2	3
1,0	0,75	2,3	4
1,1	1	2,5	5
1,2	1,2	2,8	6
1,4	1,5	3,2	8
1,6	2	3,6	10
1,8	2,5	4,5	16

Более точные значения можно подобрать из таблиц, размещённых в Правилах Устройств Электроустановок (ПУЭ).

Зависимость тока, мощности и сечения жил

Измерить и произвести расчеты площади сечения кабеля по диаметру жилы недостаточно. Перед прокладкой проводки или иных типов электросетей необходимо также знать пропускную способность кабельной продукции.

Выбирая кабель, необходимо руководствоваться несколькими критериями:
• сила электротока, которую будет пропускать кабель;
• мощность потребителей;
• токовая нагрузка, оказываемая на кабель.

Мощность

Самым важным параметром при электромонтажных работах (в частности прокладке кабелей) является пропускная мощность. От сечения проводника зависит максимальная мощность передаваемой по нему электроэнергии. Поэтому крайне важно знать общую мощность источников потребления энергии, которые будут подключены к проводу. Обычно производители бытовой техники, приборов и иных электротехнических изделий указывают на этикетке и в прилагаемой к ним документации максимальную и среднюю мощность потребления.

Например, машина для стирки белья может потреблять электроэнергию в диапазоне от десятков Вт/ч при режиме полоскания до 2,7 кВт/ч при нагреве воды.

Соответственно, к ней должен подключаться провод с тем сечением, которого хватит для передачи электроэнергии максимальной мощности. Если к кабелю подключается два и более потребителя, то общая мощность определяется путем сложения предельных значений каждого из них. Усредненная мощность всех электроприборов и осветительных устройств в квартире редко превышает 7500 Вт для однофазной сети. Соответственно, сечения кабелей в электропроводке необходимо подбирать под это значение.

Рекомендуется округлять сечение в сторону увеличения мощности из-за возможного увеличения потребляемой электроэнергии в будущем. Обычно берут следующую по числу площадь сечения от рассчитанной величины. Так, для значения общей мощности 7,5 кВт необходимо использовать медный кабель с сечением жилы 4 мм2, который способен пропустить около 8,3 кВт. Сечение проводника с алюминиевой жилой в таком случае должно быть не менее 6 мм2, пропускающее мощность тока от 7,9 кВт.

В индивидуальных жилых постройках нередко применяется трехфазная система электроснабжения на 380 В. Однако большая часть техники не рассчитана на такое электронапряжение. Напряжение в 220 В создается посредством их подсоединения в сеть через нулевой кабель с равномерным распределением токовой нагрузки на все фазы.

Электроток

Зачастую мощность электрооборудования и техники может быть не известна владельцу из-за отсутствия этой характеристики в документации или полностью утерянных документов, этикеток. Выход в такой ситуации один – произвести расчет по формуле самостоятельно.

Мощность определяется по формуле:

P = U*I

где:
• Р – мощность, измеряемая в ваттах (Вт);
• I – сила электротока, измеряемая в амперах (А);
• U – приложенное электронапряжение, измеряемое в вольтах (В).

Когда неизвестна сила электротока, то ее можно измерить контрольно-измерительными приборами:
• амперметром;
• мультиметром;
• токоизмерительными клещами.

После определения потребляемой мощности и силы электротока можно посредством нижеприведенной таблицы узнать необходимое сечение кабеля.

Нагрузка

Расчет сечения кабельных изделий по токовой нагрузке необходимо производить для дальнейшей защиты их от перегрева. Когда по проводникам проходит слишком большой электроток для их сечения, то может происходить разрушение и оплавление изоляционного слоя.

Предельно допустимая длительная токовая нагрузка – это количественное значение электротока, который сможет пропускать кабель достаточно долго без перегревов. Для определения этого показателя изначально необходимо просуммировать мощности всех энергопотребителей.

После этого произвести вычисления токовой нагрузки по формулам:

однофазная сеть:  I = P∑*Ki/Uтрехфазная сеть:  I = P∑*Ki/(√3*U)

где:
• P∑ – общая мощность энергопотребителей;
• Ki – коэффициент, равный 0,75;
• U – электронапряжение в сети.

Как узнать сечение вводного провода

Провод от опоры ЛЭП к дому выбирают сечением 10 мм. Новое подключение к электросетям выполняется согласно выданным техническим условиям. Обычно мощность, отпускаемая для подключения, составляет максимум 7,5 кВт для однофазной сети напряжением 220 В. В соответствии с таблицей, минимальное сечение для вводного кабеля следует выбирать 10 мм2. С учётом максимальной пиковой нагрузки потребителей и для обеспечения запаса мощности желательно использовать провод СИП 2*16 на улице и ВВГнг-ls 2*10 – внутри помещений до приборов учёта.

Как вам статья?