Калькулятор сечения провода

A = 2 × L × I × ρ ÷ ΔV, где ΔV = V × maxDropPercent ÷ 100, а ρ для меди при 20 °C равно 0,0172414 Ω·mm²/m

L

Длина линии в одну сторону, в метрах или футах, — расстояние от источника до нагрузки, а не вся медь в цепи. Это то поле, которое портится незаметно: линия в 30 метров содержит 60 метров проводника, потому что ток уходит и возвращается, и ведущая двойка в выражении — это записанный факт. Введите 60 вместо 30 — и каждая цифра на странице удвоится, а ответ по-прежнему будет выглядеть просто слегка длинной линией

I

Ток, который берёт нагрузка, в амперах. Его несут оба проводника, поэтому он умножает сопротивление всего контура, а не половины его. Нужная площадь прямо пропорциональна току, поэтому одна и та же линия при более тяжёлой нагрузке обязана быть толще — и поэтому ток обычно считают первым, из мощности, на калькуляторе ватт в амперы

ΔV

Падение напряжения, которое вы готовы принять, в вольтах, — это введённый процент, умноженный на напряжение питания. Оно стоит в знаменателе, поэтому более жёсткий предел требует больше меди: вдвое меньший допуск удваивает нужную площадь. На питании 230 В три процента — это 6,9 В; на питании 12 В те же три процента — всего 0,36 В, поэтому низковольтным линиям и нужны проводники, которые рядом с их током выглядят нелепо толстыми

ρ

Удельное сопротивление проводника: отожжённая медь при 20 °C, 0,0172414 Ом·мм²/м, — значение, отвечающее 100 % проводимости по Международному стандарту отожжённой меди. У алюминия оно примерно в 1,64 раза выше, поэтому алюминиевый проводник того же размера роняет примерно на шестьдесят процентов больше вольт. Температура не моделируется, а нагретый проводник имеет большее сопротивление, чем табличное значение, поэтому возвращаемое этой страницей — нижняя граница падения

2

Два проводника в контуре: один туда, один обратно. Это не запас прочности и не поправочный коэффициент: опустите его — и ответ уменьшится вдвое, а выглядеть результат будет совершенно разумно. Он нужен и однофазным цепям, и цепям постоянного тока; симметричная трёхфазная цепь — это другая арифметика, с корнем из трёх, поэтому поле типа питания здесь и не предлагается, а читателю с трёхфазной сетью предлагается поделить допустимое падение до ввода

Берите его всегда, когда линию предстоит проложить, а проводник ещё можно выбрать: подбор сечения кабеля новой цепи, удлинение существующей, выяснение того, что нужно низковольтной линии, или проверка, достаточно ли толст кабель, уже лежащий на полке, до того как его протянули. Это же и обратный ход калькулятора падения напряжения: та страница берёт сечение, которое у вас уже есть, и сообщает падение, а эта берёт падение, с которым вы согласны жить, и сообщает сечение, так что одна и та же цепь, введённая на обеих, должна рассказать согласованную историю. Решить до ввода цифр надо допустимое падение, потому что это критерий, а не измерение, и это единственный вход, за которым нет физического ответа: 3 % — соглашение, а не закон природы

1. Значения по умолчанию: 230 В, 20 А, 30 м в одну сторону, 3 %

   1. Допустимое падение — это 3 % от 230 В, то есть 6,9 В
   2. Нужная площадь: 2 × 30 × 20 × 0,0172414 / 6,9 = 2,9985 мм²
   3. Наименьший калибр не меньше этой величины — AWG 12, а это 3,3088 мм²
   4. Падение на том калибре, который вы действительно купите: 2 × 30 × 20 × 0,0172414 / 3,3088 = 6,25 В, то есть 2,72 %

   Это та же цепь, с которой открывается калькулятор падения напряжения, и эту пару стоит прочитать вместе: там проводник 2,5 мм² уже проложен и роняет 3,60 %, чуть выходя за рекомендуемую полосу; здесь ответ — AWG 12 с 2,72 %, внутри неё. Двух с половиной квадратных миллиметров для этой линии чуть-чуть не хватает, а AWG 12 чуть-чуть хватает, и в этом весь смысл того, что страница, выбирающая проводник, должна существовать рядом со страницей, оценивающей его. Четвёртая и пятая строки — самопроверка: падение на действительно рекомендуемом калибре обязано выйти на пределе или под ним, и здесь так и выходит.

2. Линия на 12 В: 2 А на 3 метрах, 3 %

   1. Допустимое падение — это 3 % от 12 В, то есть 0,36 В
   2. Нужная площадь: 2 × 3 × 2 × 0,0172414 / 0,36 = 0,5747 мм²
   3. Наименьший калибр не меньше этой величины — AWG 18, это 0,823 мм²
   4. Падение на AWG 18: 2 × 3 × 2 × 0,0172414 / 0,823 = 0,25 В, то есть 2,09 %

   Два ампера — ток ничтожный, а ответ всё равно AWG 18, то есть толще, чем большинство угадало бы для двух ампер. Причина в питании, а не в нагрузке: 3 % от 12 В — это 0,36 В, и у линии оказывается абсолютный бюджет в треть вольта. Те же 3 % при питании 230 В — это 6,9 В, в девятнадцать раз больше места для работы того же проводника, поэтому низковольтные установки и берут кабель, который рядом со своим номинальным током выглядит завышенным по сечению.

3. Длинная осветительная линия: 230 В, 6 А, 40 м в одну сторону

   1. Допустимое падение — 6,9 В, как и в случае по умолчанию
   2. Нужная площадь: 2 × 40 × 6 × 0,0172414 / 6,9 = 1,1994 мм²
   3. Наименьший калибр не меньше этой величины — AWG 16, это 1,3087 мм²
   4. Падение на AWG 16: 2 × 40 × 6 × 0,0172414 / 1,3087 = 6,32 В, то есть 2,75 %

   Треть тока из случая по умолчанию и более длинная линия, а ответ — всё ещё основательный проводник: длина с лихвой перекрывает меньшую нагрузку. Именно этот случай и удивляет тех, кто подбирает кабель по одному току, и именно из-за него осветительные цепи в больших зданиях выходят толще, чем подсказывали бы сами лампы. Арифметика — то же умножение, что и всегда: 40 метров на 6 ампер дают 240 ампер-метров против 600 ампер-метров у случая по умолчанию, поэтому нужная площадь падает более чем вдвое — но ни до чего маленького.

4. Распределительная линия на 24 В: 10 А на 4 метрах

   1. Допустимое падение — это 3 % от 24 В, то есть 0,72 В
   2. Нужная площадь: 2 × 4 × 10 × 0,0172414 / 0,72 = 1,9157 мм²
   3. Наименьший калибр не меньше этой величины — AWG 14, это 2,0809 мм²
   4. Падение на AWG 14: 2 × 4 × 10 × 0,0172414 / 2,0809 = 0,66 В, то есть 2,76 %

   Поставьте это рядом со случаем на 12 В, и закономерность видна сразу: ток в пять раз больше, а линия всего втрое длиннее, и всё же два ответа отстоят на две ступени калибра, тогда как те же 10 А при питании 230 В были бы куда тоньше. Рекомендация следит не за током, а за током, умноженным на длину и делённым на напряжение: 10 А на 4 метрах при 24 В — более тесное условие, чем 2 А на 3 метрах при 12 В, и AWG 14 против AWG 18 — это то, во что такая разница обходится.

5. Тока нет вовсе: нижняя ступень ряда, а не ошибка

   1. Без тока нужная площадь равна 2 × 30 × 0 × 0,0172414 / 6,9 = 0 мм²
   2. Наименьший калибр, который не меньше нуля, — самый тонкий в ряду, AWG 20
   3. AWG 20 — это 0,5176 мм², поэтому рекомендуемая площадь не ноль, хотя потребность и ноль
   4. Без тока нет и падения: 0 В и 0 %

   Нулевой ток — законный вход, а не ошибка: цепь управления до того, как всё подключено, или линия, подобранная заранее под будущую нагрузку, — и страница на него отвечает, а не отказывается отвечать. Ответ — нижняя ступень ряда, AWG 20, и это утверждение о странице, а не об электротехнической практике: проводники тоньше существуют, а монтаж слаботочных цепей выбирают совсем по другим причинам. Арифметика никакого минимума за вас не выбирает, поэтому о практическом минимуме речь идёт в ограничениях.

Страница подбирает проводник только по падению напряжения. Длительно допустимый ток она не проверяет, а этот предел зависит от температурного класса изоляции, от того, сколько проводников лежит в одном канале, от температуры среды, от того, закопана ли линия или лежит на воздухе, и от того, не засыпана ли она теплоизоляцией, — ничего из этого входами не является. Следствие вполне конкретное: в таблице AWG 0 по здешней арифметике выходит на 356,7 А, тогда как тот же медный проводник 1/0 в канале с изоляцией на 75 °C обычно ограничен примерно 150 А. Реальный подбор берёт более толстый из двух ответов, а на малых сечениях обычно побеждает ответ по допустимому току. Покрыты только двухпроводные однофазные цепи и цепи постоянного тока, потому что в выражении стоит множитель два для уходящего и возвращающегося проводников; на симметричной трёхфазной цепи падение меньше в корень из трёх раз, поэтому читателю с трёхфазной сетью следует поделить допустимый процент до ввода. Проводник — медь при 20 °C, а алюминий примерно в 1,64 раза более резистивен, поэтому алюминиевая линия того же размера роняет примерно на шестьдесят процентов больше. Рекомендация — самый тонкий стандартный калибр, удовлетворяющий вашему пределу по падению, и только он: механическая прочность, минимальное сечение, которое некоторые национальные нормы предписывают осветительным цепям независимо от падения, и любой запас на будущую более тяжёлую нагрузку остаются за её пределами.

Эта страница проверяет ещё и допустимый ток?

Нет, и это самое важное, что нужно о ней знать. Длительно допустимый ток — это ток, который проводник может нести непрерывно, и зависит он от температурного класса изоляции, от числа проводников в канале, от температуры среды и от способа прокладки, а ничего из этого входами здесь не является. Возвращает страница наименьший проводник, удовлетворяющий вашему пределу по падению напряжения. Насколько далеко расходятся эти два критерия, видно по таблице: AWG 0 по здешней арифметике выходит на 356,7 А, тогда как медный проводник 1/0 в канале с изоляцией на 75 °C обычно ограничен примерно 150 А. Выбирайте более толстый из двух ответов, а на малых сечениях ждите, что победит ответ по току.

Чем это отличается от калькулятора падения напряжения?

Это одно и то же выражение, прочитанное в двух направлениях. Калькулятор падения напряжения берёт сечение, которое у вас уже есть, и говорит, что оно роняет; эта страница берёт падение, с которым вы согласны, и говорит, какой проводник покупать. Прогоните одну и ту же цепь через обе, и они должны сойтись, и значения по умолчанию на двух страницах намеренно описывают одну и ту же цепь: 2,5 мм² дают 3,60 % на той странице, чуть выше рекомендуемой полосы, а AWG 12 даёт здесь 2,72 %, внутри неё.

Длина — это расстояние в одну сторону или общая?

Расстояние в одну сторону, от источника до нагрузки. В выражении стоит множитель два, потому что ток должен пройти по одному проводнику туда и по другому обратно, так что в контуре вдвое больше меди, чем вы намерите вдоль трассы. Ввод перепутанной туда-обратно цифры удваивает все результаты, и поскольку ответ при этом остаётся правдоподобным номером калибра, а не очевидной ошибкой, ничто на странице вам об этом не скажет.

Можно ли пользоваться этим для трёхфазной цепи?

Напрямую нет. На симметричной трёхфазной цепи падение меньше в корень из трёх раз, поэтому тот же проводник справляется лучше, чем говорит эта страница. Поля типа питания здесь нет намеренно: в отличие от калькулятора ватт в амперы, где пропущенный корень из трёх портит тот ответ, который читатель ищет, здесь он лишь масштабирует критерий, и читатель с трёхфазной сетью может поделить допустимый процент на 1,732 до ввода и получить верный проводник.

Почему ответ — номер калибра, а не площадь?

Потому что именно это и продаётся. Нужная линии площадь — непрерывная величина, 2,9985 мм² в случае по умолчанию, и никто её не держит на складе. Проводники выпускают рядом стандартных размеров, поэтому страница сообщает и то и другое: нужную площадь и площадь наименьшего стандартного калибра, который не меньше её, а здесь это AWG 12 с 3,3088 мм². Разница между двумя числами — это запас, который вы получаете даром, и она же то, на что стоит смотреть, решая, не перейти ли ещё на ступень выше.

Что происходит, когда линии нужно больше меди, чем есть в AWG 0?

Страница отказывается отвечать, а не рекомендует самый толстый калибр, какой у неё есть, и это намеренно: ответ AWG 0 на линию, которой нужно 89,96 мм², предложил бы проводник, который никуда не годится, а выглядел бы этот ответ пригодным. Тонкий конец обрабатывается наоборот: линия, которой нужно меньше AWG 20, просто получает AWG 20, потому что самый тонкий калибр ряда и так щедр, а назвать размер, которого страница не покрывает, ничего не даёт. В одну сторону округлять безопасно, в другую — нет.

Какой процент вводить?

Три процента от питания — обычная цифра для линии, а пять процентов иногда берут для линии вместе с питающим фидером. Это соглашения, а не физика: арифметика про них ничего не знает, и предел на самом деле задаёт оборудование на дальнем конце — двигатель с широким допуском по напряжению будет работать и при большем падении, чем электронный блок, а некоторые стандарты задают свои цифры. Вводите тот критерий, по которому вы работаете, потому что за этим полем нет никакого физического ответа.

• American wire gauge — how the gauge system is defined, why dropping three gauge numbers doubles the area, and the areas the recommendations here are drawn from — Wikipedia
• Voltage drop — the two-conductor drop expression this page inverts, and the 3 per cent and 5 per cent figures used as design guidance — Wikipedia
• Ampacity — why the current a conductor may carry depends on insulation, ambient temperature and installation method, and therefore why this page does not compute it — Wikipedia