Длина имеет значение

Расчет максимальной длины проводов и кабелей в зависимости от мощности и сечения

Очень часто встает вопрос, насколько длинным может быть удлинитель или любой другой кабель или провод, чтоб без проблем пропускать нужную мощность. Особенно часто это касается сварщиков, для которых вопрос "От какого удлинителя можно без проблем варить?" имеет важнейшее значение. Сколько копий сломано, сколько холиваров состоялось, но внятного научного ответа на вопрос я не видел нигде. Ну что ж, придется взяться за дело самому, давайте вместе разбираться, насколько длина имеет значение.

Учиться будем на живом примере, давайте посчитаем, можно ли подключить маленький инверторный сварочный аппарат мощностью 3 киловатта через удлинитель длиной 30 метров и сечением кабеля 1,5 кв.мм?

Сопротивление кабеля или провода определенной длины

Мы не будем заморачиваться с алюминием или серебром, и будем вести все расчеты только для меди, удельное сопротивление которой равно 0,0175 ом/кв.мм на один погонный метр.

Общая формула такова:

R(сопротивление провода) = 0,0175*L(длина провода) / S(сечение провода)

Посчитаем сопротивление провода сечением 1,5 кв.мм длиной 30 метров:

0,0175 * 30 / 1,5 = 0,35 ом

Не забываем умножить на 2, ведь в кабеле две жилы, и ток к нагрузке идет по одному проводу, а возвращается по второму, точно такой же длины.

0,35 х 2 = 0,7 ом

Получаем, что полное сопротивление удлинителя длиной 30 метров из кабеля 1,5 кв.мм равно 0,7 ом.

Ток в проводе или кабеле

Ток в проводе вычисляется по формуле:

I(ток в проводе) = P(мощность) / U(номинальное напряжение, у нас 220 вольт)

Теперь узнаем ток, который потребляет наш маленький инверторный сварочник мощностью в 3 кВт. 3 киловатта это режим сварки электродом Ф 3 мм на токе до 100 ампер. Если кто забыл, то в 1 киловатте = 1000 ватт:

3000 ватт / 220 вольт = 13,6 ампера

При работе нашего сварочного аппарата в удлинителе потечет ток 13,6 ампера.

Падение напряжения

Падение напряжения вычиляется по формуле:

U(потери в проводах) = I(ток в проводе) * R(сопротивление проводов до нагрузки)

Подставляем наши значения:

13,6 ампера * 0,7 ом = 9,52 вольта.

Допустимое падение напряжения

По нормам в бытовой электропроводке допускаются потери до 5%, для временного удлинителя можно допустить до 10%.

От 220 вольт 5% это 11 вольт, а 10% это 22 вольта.

Любой вариант лучше 11 вольт нас полностью устраивает, а 22 вольта несколько огорчает, но как временная мера - сойдёт.

Кстати, сейчас по новым нормативам напряжение в сети должно быть не 220, а 230 вольт, так что в реале все должно быть еще лучше.

Нагрев удлинителя

Ну и для самых любознательных, мы также узнаем, насколько нагреется удлинитель.

Мощность нагрева равна:

P(мощность) = I(ток) * U(напряжение)

Подставляем наши данные:

13,6 ампер (ток в удлинителе) * 9,52 вольта (падение напряжения на удлинителе) = 129 ватт.

Если удлинитель размотан, то ничего страшного, а если он лежит плотно смотанной катушкой, то при длительной нагрузке будет теплым. Все видели паяльник на 100 ватт? Довольно горячая штучка, а тут практически такой паяльник будет засунут внутрь катушки провода. А если нагрузка будет больше? А если удлинитель на катушке будет длиннее? Стоит задуматься, не правда ли?

Попутно развенчаем миф о том, что смотанные в катушку удлинители при большой нагрузке сгорают "от индукции". Самые одержимые из исповедников этого мифа еще любят произносить заклинание "бифилярная катушка", совершенно не понимая его смысла, и даже придумывают собственные способы намотки удлинителей, чтоб этой вредной "индукции" избежать. Но если подумать головой, то удлинитель, как его не наматывай, всё равно будет намотан как надо, потому что текущие у него в двух жилах токи разнонаправлены и их влияние взаимно уничтожается. В школьных учебниках физики даже есть специальная картинка на эту тему - бифилярная намотка не обладающая индуктивностью:

Так что никакая "индукция" тут не при чем, смотанный в катушку удлинитель может сгореть только от обычного нагрева, связанного с падением напряжения, нагреваясь, как обычный ТЭН.

Киловатты и киловольт-амперы, кВт и кВА, что это такое

И наконец для самых любознательных из любознательных, мы разъясним, чем отличаются кВт от кВА, и зачем нужен cosФ (косинус Фи, он же коэффициент мощности и "сдвиг по фазе"), про который многие слышали анекдоты.

А на самом деле все просто:

1 кВт = 1 кВА * cosФ

Если вы видите, что мощность какого-то прибора указана не в привычных кВт, а в мутных кВА, просто читайте этикетку дальше, и там вы еще найдете этот самый косинус Фи, который часто бывает совсем не равен 1, а равен чему-то типа 0,7. И тогда волшебным образом большие и страшные киловольты-амперы усыхают и превращаются в терпимые киловатты, что опять же особенно актуально для сварщиков, пугающихся, что их проводка не выдержит указанных на этикетках мощных сварочных аппаратов мощностей в 5-8 кВА.

Делаем так, например:

8 кВА * cosФ 0,7 = 5,6 кВт

Или:

5 кВА * cosФ 0,7 = 3,5 кВт

И вот нам уже легче, 5 киловатт найти в хозяйстве намного легче, чем 8, а про 3 киловатта и говорить нечего. И помните, все наши расчеты были именно в киловаттах, смотрите, не перепутайте!

Выводы

Рассматриваемый удлинитель длиной 30 метров из кабеля сечением 1,5 кв.мм при нагрузке 3 киловатта имеет падение напряжения 9,52 вольта и в нормативы укладывается с запасом, но при длительной работе удлинитель лучше разматывать, чтобы он лучше охлаждался.

Дополнительная информация

В интернете на электрических сайтах часто ходит эта таблица, составленная неизвестным автором, она прекрасна, но надо отметить, что делал её какой-то перестраховщик, и допустимые длины указаны в ней довольно заниженными, исходя из падения напряжения всего около 5 вольт. Хотя если вы действительно хотите иметь железобетонную уверенность, что провод выдержит, а нагрузка не отключится от нехватки напряжения, то можете смело опираться на неё.

Вернуться в мастерскую

Перейти на главную страницу