Материалы и общие характеристики

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 мм²);

♦ 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.

Н 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 приложении.

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 1,5 мм² 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 1-70 °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.

Схемы конструктивных элементов проводов и кабелей

Перед рассмотрением примеров исполнения конкретных проводов и кабелей полезно рассмотреть общие схемы конструктивных элемен­тов проводов и кабелей. На рис. 2.1 схематически изображены приме­няющиеся в различных сочетаниях в проводах и кабелях все возможные жилы, их изоляция, обмотки, оплетки и оболочки.

Провода с резиновой изоляцией

Провода с пластиковой ПХВ-изоляцией

Провода одножильные с комбинированной изоляцией

Медная жила

Резиновая изоляция ПХВ-

изоляция Алюминиевая жила

Алюминиевая жила Изоляция из ПХВ-пластиката ПХВ-оболочка

Медная жила Резиновая изоляция Оплетка из хлопчатобумажной ткани

Алюминиевая жила Резиновая изоляция ПХВ-изоляция

Алюмомедная жила

Многожильные провода с комбинированной и защитной изоляцией

Семипроволочная жила

ПХВ-изоляция Оплетка из хлопчатобумажной ткани

Семнадцатипроволочная жила

ПХВ-изоляция

Трехжильный провод с алюминиевыми жилами в резиновой изоляции

Изолирующая пленка

Оплетка из хлопчатобумажной ткани, пропитанная противогнилостным составом

Алюминивые жилы, изолированные ПХВ-ппасти катом Стальной трос с резиновой изоляцией

Плоские провода

Трехжильный провод с раздельным основанием

Провод без разделительного основания

Двухжильный провод Латунная защитная оболочка со швом

Рис. 2.1.

Расчет сечения жилы

Сечение жилы приблизительно определяется ее диаметром (S = = 0,785d²), где d — диаметр жилы. Диаметр можно замерить штанген­циркулем.

Совет.

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. Для 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:

I(к»: Iр7

где 1д_0П — длительно допустимый ток для принятого сечения провода или кабеля и условий его прокладки. Приводятся данные в ПУЭ или спра­вочной литературе; 1_р — расчетный ток, А.

Второе условие. По условию соответствия сечения провода классу защиты:

1 > к • т

^лдоп *н.лл?

где К,— коэффициент защиты; 1_нпл.— номинальный ток плавкой вставки, А.

К, = 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 К₃ = 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.

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.

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.

ИВТІІ

2.1.2.