Как сделать расчёт сечения кабеля постоянного тока
Сечение выбирается по нагреву (ПУЭ, табл. 1.3.4), по защите от перегрузки (ГОСТ Р 50571.4.43-2012, п. 433.1) и по падению напряжения (ГОСТ Р 50571.5.52-2011, прил. G), берётся наибольшее. На 12 В обычно решает падение.
- Выберите напряжение системы: 12, 24 или 48 В.
- Впишите амперы с паспорта или мощность нагрузки. Для инвертора добавьте КПД и нижний предел входа: расчёт пойдёт по разряженному аккумулятору.
- Длину меряйте по трассе между клеммами, в одну сторону. Плюс и минус калькулятор сложит сам.
- Укажите жилу, прокладку и защиту. Гибкий КГ или ПВ-3 даёт падение больше, чем жёсткий ВВГ того же сечения, а лужёная жила ещё на 2–3 % больше (ГОСТ 22483-2012, табл. 4 и 7).
Почему на 12 вольт провод толще, чем на 220
Прибор на 1200 Вт берёт от сети 230 В около 5 А, от аккумулятора 12 В 100 А и больше. Предел в процентах один, но 5 % от 12 В это 0,6 В. Их съедает метр тонкого провода. На 24 В амперы вдвое меньше, на 48 В вчетверо.
Падение напряжения в кабеле 12 вольт: сколько допустимо
Отдельной нормы для постоянного тока нет. Берут табл. G.52.1 ГОСТ Р 50571.5.52-2011: от общей сети 3 % освещение, 5 % остальное, от своего источника 6 и 8 %. Сноска к таблице для оконечных цепей «настоятельно рекомендует» пределы общей сети, калькулятор берёт их. Строже ставят, если требует паспорт инвертора. Примечание 4: в цепях сверхнизкого напряжения, кроме освещения, пределы можно не выполнять, «при условии, что проверка подтверждает, что это оборудование работает правильно». Сопротивление жилы взято из ГОСТ 22483-2012 (при 20 °C) и пересчитано на 65 °C, но не меньше формулы прил. G (0,0225 Ом·мм²/м).
| Что | Норма | Откуда |
|---|---|---|
| Падение напряжения, освещение и лента | 3 % | ГОСТ Р 50571.5.52-2011, табл. G.52.1, тип А и сноска а) |
| Падение напряжения, другие приборы | 5 % | ГОСТ Р 50571.5.52-2011, табл. G.52.1, тип А и сноска а) |
| Освещение, свой источник: вся установка | 6 % | ГОСТ Р 50571.5.52-2011, табл. G.52.1, тип B |
| Другие приборы, свой источник: вся установка | 8 % | ГОСТ Р 50571.5.52-2011, табл. G.52.1, тип B |
| Самое тонкое медное сечение стационарной проводки | 1,5 мм² | ГОСТ Р 50571.5.52-2011, п. 524.1, табл. 52.2 |
| Температура жилы, для которой даны токи и сопротивление в расчёте | 65 °C | ПУЭ, п. 1.3.10 |
| Ток срабатывания защиты I2 не больше допустимого тока провода, раз | 1,45 | ГОСТ Р 50571.4.43-2012, п. 433.1 |
| Плавкая вставка gG от 16 А: ток плавления I2, долей номинала | 1,6 | ГОСТ IEC 60269-1-2016, табл. 2 |
| Нижний предел входа инвертора, система 12 В | 9,5 В | Victron Phoenix 1200–5000 VA, Input voltage range |
| Медь 1,5 мм², одножильный провод открыто | 23 А | ПУЭ, табл. 1.3.4 |
| Медь 2,5 мм², одножильный провод открыто | 30 А | ПУЭ, табл. 1.3.4 |
| Медь 6 мм², одножильный провод открыто | 50 А | ПУЭ, табл. 1.3.4 |
| Медь 16 мм², одножильный провод открыто | 100 А | ПУЭ, табл. 1.3.4 |
| Медь 25 мм², одножильный провод открыто | 140 А | ПУЭ, табл. 1.3.4 |
| Медь 50 мм², одножильный провод открыто | 215 А | ПУЭ, табл. 1.3.4 |
| Медь 95 мм², одножильный провод открыто | 330 А | ПУЭ, табл. 1.3.4 |
| Гибкая жила 2,5 мм², сопротивление 1 км при 20 °C | 7,98 Ом/км | ГОСТ 22483-2012, табл. 7 |
| Гибкая жила 25 мм², сопротивление 1 км при 20 °C | 0,78 Ом/км | ГОСТ 22483-2012, табл. 7 |
| Гибкая лужёная жила 2,5 мм², сопротивление 1 км при 20 °C | 8,21 Ом/км | ГОСТ 22483-2012, табл. 7, проволока с покрытием |
| Гибкая лужёная жила 25 мм², сопротивление 1 км при 20 °C | 0,795 Ом/км | ГОСТ 22483-2012, табл. 7, проволока с покрытием |
Таблица сечения кабеля постоянного тока 12, 24 и 48 В
Гибкая медь, провода открыто, предел 5 %, предохранитель gG. Длина в одну сторону. Сечение в мм².
| Ток | 12 В, 3 м | 12 В, 10 м | 24 В, 10 м | 48 В, 10 м |
|---|---|---|---|---|
| 10 А | 2,5 | 10 | 4 | 2,5 |
| 20 А | 6 | 16 | 10 | 4 |
| 30 А | 10 | 25 | 16 | 6 |
| 40 А | 10 | 35 | 16 | 10 |
| 50 А | 16 | 50 | 25 | 10 |
| 100 А | 25 | 95 | 50 | 25 |
| 200 А | 70 | 185 | 95 | 70 |
| 300 А | 120 | 240 | 120 | 120 |
На 20 А по нагреву хватило бы 1,5 мм² (23 А открыто), а для 12 В, 10 м нужно 16 мм². На 200 А, 3 м по падению проходит 50 мм², но вставка 200 А плавится при 320, а 50 мм² допускает 311,75. Отсюда 70 мм². 40 А, 3 м: вставка 40–63 А. 300 А, 3 м: только 315 А.
Пример расчёта: сечение кабеля для подключения аккумулятора к инвертору
Инвертор 1200 Вт, 12 В, КПД 92 %, вход от 9,5 В. Гибкий провод 2 м открыто, предохранитель gG.
- Разряженный аккумулятор: 1200 / (9,5 × 0,92) = 137,3 А. По 12 В вышло бы 108,7 А.
- Вставка gG из ряда: 160 А, плавится при 1,6 × 160 = 256 А (ГОСТ IEC 60269-1-2016, п. 5.3.1 и табл. 2).
- 35 мм² держит 170 А (ПУЭ, табл. 1.3.4), вставку с током плавления 256 А он не выдержит: допустимо до 1,45 × 170 = 246,5 А. 50 мм² держит 215 А, допустимо до 311,75 А.
- Сопротивление 50 мм² класса 5: 0,386 × 1,18 = 0,455 Ом/км.
- Падение: 2 × 137,3 × 0,000455 × 2 = 0,25 В, 2,08 % при пределе 5 %.
- С автоматом (I2 до 1,45 In) хватает 25 мм², номинал 138–140 А.
Сечение кабеля для инвертора 3 кВт и 6 кВт
КПД 92 %, вход 9,5, 19 и 38 В, гибкая медь открыто, 2 м, предел 5 %, предохранитель gG.
| Мощность | 12 В | 24 В | 48 В |
|---|---|---|---|
| 1 кВт | 114 А, 25 мм² | 57 А, 10 мм² | 29 А, 4 мм² |
| 2 кВт | 229 А, 95 мм² | 114 А, 25 мм² | 57 А, 10 мм² |
| 3 кВт | 343 А, 185 мм² | 172 А, 70 мм² | 86 А, 25 мм² |
| 6 кВт | 686 А, не считается | 343 А, 185 мм² | 172 А, 70 мм² |
6 кВт от 12 В тянут 686 А, а 240 мм² открыто держит 605 А: такую линию калькулятор не считает. Тонкий провод может отключить инвертор по низкому напряжению при ещё заряженном аккумуляторе. Гибридный инвертор и зарядное устройство считают по наибольшему паспортному току, зарядному или разрядному.
Сечение кабеля для светодиодной ленты и солнечных панелей
Лента 60 Вт, 12 В берёт 5 А. Предел освещения 3 %, это 0,36 В. Двухжильный провод 5 м до блока питания выходит 4 мм². Та же лента на 24 В проходит на 1,5 мм², тоньше стационарную проводку не кладут (ГОСТ Р 50571.5.52-2011, табл. 52.2).
Для солнечных панелей амперы берут из паспорта панели или контроллера. Жила солнечного кабеля (H1Z2Z2-K, PV1-F) обычно лужёная: у 2,5 мм² 8,21 Ом/км против 7,98 у меди без покрытия (ГОСТ 22483-2012, табл. 7). Пример: 24 В, 8 А, 15 м. На 4 мм² падение 6,0 %, на 6 мм² 4,0 %, берём 6 мм².
Сечение провода для аккумулятора и предохранитель
П. 433.1 ГОСТ Р 50571.4.43-2012 ставит два условия: IB ≤ In ≤ IZ и I2 ≤ 1,45 IZ. Здесь IB нагрузка линии, In номинал, IZ допустимый для провода, I2 срабатывание защиты. Вставка gG от 16 А плавится при 1,6 In, поэтому её номинал не выше 0,9 IZ. На 6 и 10 А это 1,9 In, на 2 и 4 А 2,1 In (ГОСТ IEC 60269-3-1-2011, табл. II). У автомата I2 смотрят в паспорте.
Номинал вставки берут из ряда: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200 и выше (ГОСТ IEC 60269-1-2016, п. 5.3.1). Пример: двухжильный кабель 1,5 мм² в трубе держит 18 А, нагрузка 14,2 А. Годится только 16 А: 1,6 × 16 = 25,6, это не больше 1,45 × 18 = 26,1.
При замыкании аккумулятор отдаёт сотни ампер, и тонкий провод без защиты может загореться. Предохранитель ставят у плюсовой клеммы.
Частые ошибки
- Длину не удвоили. Плюс и минус оба греются и оба теряют вольты.
- Инвертор посчитали по 12 В и без КПД. Выходит 100 А на 1200 Вт, а при 9,5 В на входе и КПД 92 % он тянет 137 А.
- Сечение только по нагреву. Провод 1,5 мм² открыто держит 23 А, но на 3 м при 20 А теряет 1,9 В, и прибор получает 10,1 В вместо 12.
- Скрутка вместо клеммы. Лишнее сопротивление, его в расчёте нет.
Сечение линий постоянного тока решают до того, как закрыли стену: после отделки замена идёт через новую штробу. Если монтаж ведёт компания со сметой в программе RemontCRM, кабель и работы видны в смете по помещениям, а замена сечения оформляется допсоглашением.