Андрей Смирнов
Время чтения: ~15 мин.
Просмотров: 1

Как определить сечение провода по диаметру: формулы и готовые таблицы

Как произвести расчет?

Рассчитываем сечение

Определение сечения трубы является несложной геометрической задачей. Для этого следует для начала воспользоваться формулой площади круга:

Sн= π Rн^2, (1)

где Rн – наружный радиус трубы, равен половине наружного диаметра.

Таким образом, мы определим площадь круга, образованного наружным диаметром.

Теперь определим площадь круга, образованного внутренним диаметром трубы. Для этого необходимо определить внутренний радиус, который определяется по следующей формуле:

Rвн=Rн-?, (2)

где? – толщина стенки трубы.

Определив площадь внутреннего круга Sве аналогично формуле (1), рассчитаем площадь сечения по формуле:

Sсеч=Sн?-S?вн.

Все действия можно свести в упрощенную формулу определения площади сечения:

Sсеч=? (?D_н/2?^2- ??/2?^2).

В качестве примера определим площадь сечения, внешний диаметр которого равен 1 метру, а толщина стенки – 10 мм.

Sсеч=3,14 (?1/2?^2- ?0,01/2?^2)=0,75 м^2.

Производим расчет площади внешней поверхности

Такой расчет также является геометрической задаче. Если развернуть трубу, то получится прямоугольник. Его ширина равна длине окружности внешней стенки трубы, а длина – длине.

Тогда площадь развертки трубы будет вычисляться по формуле:

S=? D_н L_тр,

где Lтр – длина трубы.

В качестве примера рассчитаем площадь поверхности под окраску теплотрассы, длина которой составляет 10 км, а внешний диаметр – 1 метр.

S=3,13 1 10000=31416 м^2.

Если говорить о количестве теплоизоляционного материала, то при подсчете следует учесть толщину слоя минеральной ваты.

Тогда формула примет вид:

S=? ?(D?_н+?2 ??_(в)) L_тр,

где?_в-толщина слоя минеральной ваты.

В действительности материала для теплоизоляции будет потрачено меньше, так как он накладывается в внахлест.

Производим расчет площади внутренней поверхности

Для начала необходимо определиться, для чего такой расчет следует проводить. Чаще всего он нужен при расчете гидродинамики движения теплоносителя в трубе. Внутренняя поверхность трубы является местом, где вода при её движении соприкасается с трубой. Таким образом, возникает гидравлическое сопротивление, которое необходимо учитывать при расчете сети коммуникации.

Необходимо помнить ряд следующих нюансов:

  • При увеличении диаметра трубопровода снижается гидравлическое трение теплоносителя о стенки труб. Поэтому при большом диаметре и длине водопровода гидравлическое сопротивление трубы потоку воды можно не учитывать.
  • Качество поверхности, её шероховатость, оказывает большое значение на величину гидравлического сопротивления. При этом такое влияние сильнее, чем зависимость сопротивления от площади поверхности внутренней стенки трубопровода. Так, полиэтиленовая труба обладает меньшей шероховатостью нежели ржавая металлическая. Поэтому величина гидравлического сопротивления в пластиковой трубе будет меньшей.
  • Если в качестве материала для изготовления трубы применяется неоцинкованная сталь, то площадь поверхности внутренней стенки меняется во времени. На стенках такого трубопровода постепенно откладываются ржавчина и минеральные отложения. Как результат – происходит уменьшение внутреннего диаметра трубы и увеличение величины гидравлического сопротивления. Такой эффект необходимо учитывать при проектировании водопровода из стали.

S=? ?(D?_н-2 ?) L_тр.

В качестве примера рассчитаем трубу, диаметр которой равен одному метру, а толщина стенки – 10 мм.

S=3,14 (1-2 0,01) 10000=30788 м^2.

Заключение

Итак, приведенные в статье расчеты не являются сложными и доступны любому человеку. Они пригодятся при проектировании собственного трубопровода. Чтобы возведенная коммуникация соответствовала ожиданиям о её работоспособности, предложенные расчеты следует производить в обязательном порядке.

Сегодня нам предстоит небольшой экскурс в школьные программы геометрии и физики. Мы вспомним, как вычисляется площадь поперечного сечения трубы и ее внутренний объем. Кроме того, нам предстоит выяснить, как изменения диаметра трубопровода действуют на давление в потоке жидкости. Итак, в путь.

На фото — водогазопроводные трубы. Нам предстоит научиться вычислять их внутреннее сечение.

Как определить сечение провода: 3 основных способа

Карандаш + линейка

Вариант №1: узнаем сечение провода при помощи штангенциркуля

Рисунок 1 — На проводе есть марка и сечение. Бывает, что кабель бракованный, то есть усеченный. Например, вам нужен ВВГ 3х2.5, но по факту 3х2.1, хотя на нем и указано 3х2.5

Для определения поперечного или треугольного сечения жилы провода и кабеля применяют штангенциркуль. Ниже — пример расчетов с использованием прибора.

Рисунок 2 — Для проверки понадобится диаметр жилы, которую нужно проверить

Для начала работы вспоминаем формулу определения площади круга:

где п=3,14; r — радиус окружности.

Мы будем использовать упрощенный вариант формулы, адаптированный под наш случай:

d – диаметр окружности (жилы).

Для наглядности разделим число п на 4. В результате получается формула:

Определяем диаметр провода: так мы узнаем площадь поперечного сечения. Для этого необходимо очистить жилу провода. Потом измерить ее диаметр при помощи штангенциркуля.

Рисунок 3 — Метод штангенциркуля является самым точным. Метод наматывания провода на трубку будет с большой погрешностью

Получилось 1,78 мм. Это число необходимо поставить в выражение. В итоге:

Округлим до сотых и получим значение сечения провода 2,79 мм2.

Вариант №2: определяем сечение провода при помощи карандаша и линейки

Не у всех дома найдется специальное оборудование. Да и покупать его для разового использования глупо. Рассказываем, как определить сечение без профессиональных приборов.

Берем провод и зачищаем его по длине. Достаточно 30-50 см. После наматываем провод на ручку или карандаш. Наматывать нужно плотно друг к другу. Потом считаем число получившихся витков, измеряем длину. Допустим, получилось 19 витков с общей длиной 32 мм.

Чтобы узнать диаметр, нужно длину разделить на количество витков. В нашем случае 32:19=1,684. По принципу, приведенному в первом варианте, подставляем диаметр в формулу. У нас получилось 2,23 мм в квадратах.

Насколько этот метод точный? Величина погрешности будет зависеть от количества витков: чем их больше, тем меньше погрешность.

Вариант №3: определяем сечение провода при помощи таблицы

Можно использовать и таблицы соответствия ПУЭ. Они упрощают работу, так как в них указаны длительные допустимые токи для медного и алюминиевого проводов. При этом учитываются разновидности изоляции и оболочки.

Ниже представлена таблица в упрощенном варианте для наиболее комфортного использования. С ее помощью можно определить сечение трехжильных, четырехжильных, а также пятижильных проводов в условиях однофазной и трехфазной нагрузок (220 В/380 В). Для этого достаточно знать ток нагрузки и ее мощности.

В воздухе (лотки, короба, пустоты, каналы)

Медные жилы
Ток, А220 В380 В
194,112,5
255,516,4
357,723
429,227,6
5512,136,2
7516,549,3
9520,962,5
12026,478,9
14531,995,4
18039,6118,4
22048,4144,8
26057,2171,1
30567,1200,7
35077230,3
Алюминиевые жилы
Ток, А220 В380 В
194,112,5
275,917,7
32721
429,227,6
6013,239,5
7516,549,3
9019,859,2
11024,272,4
14030,892,1
17037,4111,9
20044131,6
23551,7154,6
27059,4177,7

В земле

Медные жилы
Ток, А220 В380 В
275,917,7
388,325
4910,732,5
6013,239,5
9019,859,2
11525,375,7
1503398,7
18039,6118,5
22549,5148
27560,5181
33072,6217,2
38584,7253,4
43595,7286,3
500110329
Ток, А220 В

29

6,3

38

8,4

46

10,1

70

15,4

90

19,8

115

25,3

140

30,8

175

38,5

210

46,2

255

56,1

295

65

335

73,7

385

84,7

Площадь круга

Для того чтобы найти площадь круга, существует формула, которую лучше запомнить:

S=πr2 – это произведение числа пи на квадрат радиуса.

Поскольку радиус тесно связан отношениями с диаметром и длиной окружности, то путем нехитрых замен можно также вычислить площадь круга через диаметрили длину окружности.

Установить Площадь круга на мобильный

Диаметр – это удвоенный радиус, следовательно, подставляя его в формулу вместо последнего, нужно разделить его обратно на два.Длина окружности представляет собой удвоенное произведение радиуса и числа π: P=2πr, обратным методом получаем, что радиус равен длине окружности, разделенной на его множитель.

Данные онлайн калькуляторы предназначены для расчета площади круга. Вычисление происходит по приведенным выше геометрическим формулам, где π считается константой, округленной до 15-го знака после запятой.Определение: Круг- это часть плоскости , ограниченная окружностью, круг является выпуклой фигурой.Результат работы калькулятора так же округляется до аналогичного разряда. Для использования калькулятора расчета площади круга необходимо ввести только значение радиуса, диаметра или окружности круга. Для калькулятора единицы измерения радиуса не имеют значения – результат вычисляется в абсолютном виде. То есть, если значение радиуса задано, например, в сантиметрах, то и вычисленное калькулятором значение площади круга тоже следует интерпретировать как представленное в квадратных сантиметрах.

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.

Какой кабель выбрать для квартирной проводки

Несмотря на дешевизну алюминиевых проводников, от их применения лучше отказаться. Причина – низкая надежность контактов, через которые будут проходить токи. Второй повод – несоответствие сечения провода мощности современной бытовой техники. Кабель из меди отличается надежностью, длительным сроком эксплуатации.

В квартирах и домах допускается использовать провод с маркировкой:

  • ПУНП – плоский проводник с медными жилами в ПВХ-оболочке. Рассчитан на напряжение номиналом 250 В при частоте 50 Гц.
  • ВВГ/ВВГнг – плоские кабели из меди с двойным ПВХ-покрытием. Применяются внутри и снаружи сооружений, не подвержены возгоранию. Бывают с 2-мя, 3-мя и 4-мя жилами.
  • NYM – провод из меди для внутренней одиночной линии. Имеет изоляционную ПВХ-оболочку и наружное покрытие, жилы с заземлением и без него.

При выборе количества жил понадобится учесть способность токопроводимости на единицу сечения. В данном случае квартирную сеть лучше сделать из одножильного провода, толщина которого больше. Многожильные элементы можно изгибать многократно, подсоединять на них электроприборы. Качественным будет только кабель с тонкими жилами.

Квантовое рассеяние

В не зависящем от времени формализме квантового рассеяния в качестве начальной волновой функции (до рассеяния) берется плоская волна с определенным импульсом k :

ϕ-(р)⟶р→∞еяkz,{\ displaystyle \ phi _ {-} (\ mathbf {r}) \; {\ stackrel {r \ to \ infty} {\ longrightarrow}} \; e ^ {ikz},}

где z и rотносительные координаты между снарядом и целью. Стрелка указывает, что это описывает только асимптотическое поведение волновой функции, когда снаряд и цель находятся слишком далеко друг от друга, чтобы взаимодействие могло иметь какой-либо эффект.

Ожидается, что после рассеяния волновая функция примет следующую асимптотику:

ϕ+(р)⟶р→∞ж(θ,ϕ)еяkрр,{\ displaystyle \ phi _ {+} (\ mathbf {r}) \; {\ stackrel {r \ to \ infty} {\ longrightarrow}} \; f (\ theta, \ phi) {\ frac {e ^ { ikr}} {r}},}

где f — некоторая функция угловых координат, известная как амплитуда рассеяния . Эта общая форма действительна для любого короткодействующего энергосберегающего взаимодействия. Это неверно для дальнодействующих взаимодействий, поэтому при работе с электромагнитными взаимодействиями возникают дополнительные сложности.

Полная волновая функция системы ведет себя асимптотически как сумма

ϕ(р)⟶р→∞ϕ-(р)+ϕ+(р).{\ displaystyle \ phi (\ mathbf {r}) \; {\ stackrel {r \ to \ infty} {\ longrightarrow}} \; \ phi _ {-} (\ mathbf {r}) + \ phi _ {+ } (\ mathbf {r}).}

Дифференциальное сечение связано с амплитудой рассеяния:

dσdΩ(θ,ϕ)знак равно|ж(θ,ϕ)|2.{\ displaystyle {\ frac {\ mathrm {d} \ sigma} {\ mathrm {d} \ Omega}} (\ theta, \ phi) = {\ bigl |} f (\ theta, \ phi) {\ bigr | } ^ {2}.}

Это имеет простую интерпретацию как плотность вероятности нахождения рассеянного снаряда под заданным углом.

Таким образом, поперечное сечение является мерой эффективной площади поверхности, видимой падающими частицами, и как таковое выражается в единицах площади. Поперечное сечение двух частиц (то есть наблюдаемое, когда две частицы сталкиваются друг с другом) является мерой события взаимодействия между двумя частицами. Сечение пропорционально вероятности того, что взаимодействие произойдет; например, в простом эксперименте по рассеянию количество частиц, рассеянных в единицу времени (ток рассеянных частиц I r ), зависит только от количества падающих частиц в единицу времени (ток падающих частиц I i ), характеристик мишени ( например количество частиц на единицу поверхности N ) и тип взаимодействия. При ≪ 1 имеем

ярзнак равнояяNσ,σзнак равнояряя1Nзнак равновероятность взаимодействия×1N.{\ displaystyle {\ begin {align} I _ {\ text {r}} & = I _ {\ text {i}} N \ sigma, \\\ sigma & = {\ frac {I _ {\ text {r}}} {I _ {\ text {i}}}} {\ frac {1} {N}} \\ & = {\ text {вероятность взаимодействия}} \ times {\ frac {1} {N}}. \ End { выровнен}}}

Отношение к S-матрице

Если приведенные массы и импульсы сталкивающейся системы равны m i , p i и m f , p f до и после столкновения соответственно, дифференциальное сечение определяется выражением

dσdΩзнак равно(2π)4мямжпжпя|Тжя|2,{\ displaystyle {\ frac {\ mathrm {d} \ sigma} {\ mathrm {d} \ Omega}} = \ left (2 \ pi \ right) ^ {4} m_ {i} m_ {f} {\ frac {p_ {f}} {p_ {i}}} {\ bigl |} T_ {fi} {\ bigr |} ^ {2},}

где матрица T на оболочке определяется формулой

Sжязнак равноδжя-2πяδ(Eж-Eя)δ(пя-пж)Тжя{\ displaystyle S_ {fi} = \ delta _ {fi} -2 \ pi i \ delta \ left (E_ {f} -E_ {i} \ right) \ delta \ left (\ mathbf {p} _ {i} — \ mathbf {p} _ {f} \ right) T_ {fi}}

в терминах S-матрицы . Здесь δ — дельта-функция Дирака . Вычисление S-матрицы — основная цель теории рассеяния .

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.

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.

Чем измерять площадь

Для правильного измерения площади поперечного сечения важно сделать ровный перпендикулярный срез и измерить диаметр металла при помощи высокоточных приборов. В случае с многожильными проводами необходимо выполнить следующие шаги:

  • Для точных расчетов нужна одиночная проволока. Из пучка проводов выделяют одну жилку и вычисляют площадь ее сечения.
  • Пересчитывают количество жил в проводе.
  • Перемножают площадь сечения жилки на их количество.

Полученный результат и будет искомой площадью многожильного проводника.

Многожильный провод

Дополнительная информация: Для вычисления площади сечения проводника необходимо, в первую очередь, измерить его диаметр, и сделать это лучше всего микрометром, штангенциркулем или, в крайнем случае, высокоточной инженерной линейкой. Так как микрометр – редкость в наборе инструментов электрика, то этот способ мы упустим и остановимся на штангенциркуле и линейке.

Штангенциркуль

Штангенциркуль — высокоточный измерительный инструмент, при помощи которого можно определить линейные размеры любого предмета, диаметры круглых изделий, а также глубину сквозных и глухих отверстий и выемок. Такой инструмент должен быть у каждого домашнего мастера, стоит он не дорого и при правильном обращении может прослужить не одно десятилетие.

Штангенциркуль

Штангенциркули подразделяются на следующие виды:

  • Нониусные — имеют классическую конструкцию и высокоточную измерительную шкалу, которая позволяет измерять предметы с точностью до 0.1 – 0.05 мм.
  • Со стрелочным отображением результатов измерений — очень удобный для снятия точных показаний инструмент, но его главным недостатком является повышенная хрупкость.
  • С электронной индикацией результатов — относительно новая разработка, предназначенная для получения максимальной точности и удобного снятия показаний измерений.

Вам это будет интересно Для чего нужно выравнивание потенциалов

Рассмотрим самый распространенный вид штангенциркуля — нониусный. Из таких инструментов наибольшее распространение получили два вида:

  • ШЦ-I с точностью измерений 0,1 мм, такой инструмент есть практически у каждого слесаря.
  • ШЦ-II с точностью измерений 0,05 мм, этот штангенциркуль предпочтительнее, так как в результате работы он выдаёт меньшую погрешность.

Для правильного измерения диаметра достаточно оголить сердечник кабеля путём снятия изоляция, после чего прижать раздвижные губки инструмента к его поверхности. Риска на подвижной части штангенциркуля совпадёт с показателем на шкале, который и будет являться диаметром.

Карандаш + линейка

Если под рукой нет точных измерительных инструментов, а определить диаметр провода необходимо в настоящий момент, можно воспользоваться старым проверенным способом. Картинка 5. Метод карандаша.

Для данного способа понадобятся круглый карандаш и линейка. Суть метода состоит в следующем алгоритме:

  • Прежде всего необходимо отрезать кусок провода и очистить его от изоляции.
  • Далее проволока из металлического сердечника плотно наматывается на карандаш, причём, минимальное количество витков должно быть не меньше 15. Здесь все зависит от толщины провода, и чем он тоньше, тем больше витков необходимо намотать.
  • Проводятся вычисления по формуле, приведённой на картинке 6.

Формула расчета диаметра методом карандаша и линейки

Обратите внимание! Для получения точного результата следует наматывать провод на карандаш как можно плотнее. Для этого перед наматыванием его необходимо тщательно выровнять в местах перегибов и образования петель

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации