Рис. 10. Пример размещения розеток, кабелей и электроприборов на плане комнаты с мебелью
Такой план составляют для каждого помещения квартиры или дома. После уточненной деталировки чертежей необходимо прочертить сводный, то есть общий план всего жилища. Если этого не сделать, то есть вероятность, что не учтутся некоторые моменты, например кабели для соединения межкомнатных коммутационных коробок.
План станет основой создания схемы разводки электропроводки в квартире, поможет приобрести необходимые материалы и выполнить монтажные работы. При окончательном расчете проводов рекомендуется добавить по 1–1,5 м кабеля на каждую линию.
Сохранив план в домашней технической документации, можно всегда с его помощью восстановить в памяти особенности электрической схемы для проведения ее доработок и модернизации.
Внимание! Если в квартире осталась часть старой проводки «алюминиевой лапшой» (плоский алюминиевый провод в стандартной изоляции с различным числом жил), а новая проводка, согласно современным правилам, только медная, их категорически нельзя соединять ни скруткой, ни пайкой, а только через сталь (болты, шайбы, гроверы и гайки или же через соединительную колодочку).
Кабельно-проводниковые, крепежные и электроизолирующие материалы
Какие технические характеристики кабелей и проводов важно учитывать для надежной эксплуатации
Любые промышленные изделия, включая кабельную и проводную продукцию для энергетики, принято классифицировать и описывать по определенным критериям, которые называют техническими характеристиками. Они позволяют выбрать оптимальную конкретную модель из большого разнообразия имеющихся изделий, обеспечить ее длительную и бесперебойную работу.
Кабели и провода создают для передачи электрической энергии на расстояния с минимально возможными потерями. Чтобы наиболее эффективно передавать мощность от источника к потребителям, их изготавливают, учитывая два условия:
• максимальная проводимость токопроводящих магистралей;
• исключение образования случайных, несанкционированных путей стекания энергии токами утечек[3].
Проще говоря, нужно учесть максимальные возможности материала проводника (с учетом его сечения) и обеспечить надежную изоляцию.
Только одновременное выполнение этих условий позволяет надежно и длительно передавать и получать электрическую энергию.
Как обеспечивается высокая проводимость токопроводящих жил
Потери мощности при прохождении тока в металле проводника напрямую связаны с величиной его электрического сопротивления (R). При увеличении сопротивления потери возрастают.
Чтобы улучшить прохождение электрического тока по проводам и кабелям, величину сопротивления снижают:
• за счет правильного подбора материала проводника по величине удельного сопротивления металлов и сплавов;
• правильного подбора поперечного сечения жилы в зависимости от допустимой величины токовой нагрузки;
• учета температуры рабочей среды (для проводников первого рода, которыми являются металлы, сопротивление возрастает с увеличением температуры, а проводимость (G), соответственно, падает);
• времени протекания максимального тока (протекание тока по проводнику сопровождается выделением тепла в соответствии с законом Джоуля – Ленца; если проводник подобран неправильно, при длительном воздействии тока он может попросту расплавиться вместе с изоляцией);
• ограничения общей протяженности магистралей электрической цепи (чем короче проводник, тем меньше значение его сопротивления).
Выбор проводника по удельному сопротивлению материала жил
Напомним, что этим параметром характеризуют величину электрического сопротивления металла. Сопротивление (R) измеряют в Омах. Удельное сопротивление ρ – это сопротивление однородного проводника длиной в 1 м с поперечным сечением 1 м². Оно выражается в Ом × м для системы СИ либо, как в технике, Ом × мм²/м, равная 10−6 от 1 Ом × м и составляет для меди, стали, латуни и алюминия соответственно 0,01724÷0,018; 0,103÷0,137; 0,025÷0,108; 0,0262÷0,0295 Ом × мм²/м.
Учитывая этот показатель, медь используют там, где требуется максимально снизить потери тока на преодоление сопротивления цепи. Как правило, ее чаще всего применяют в кабелях или шнурах питания с многопроволочными жилами.
Показатели алюминия и его сплавов несколько хуже по проводимости, зато алюминий дешевле как по стоимости, так и в производстве, а провода имеют сравнительно меньшую массу (сравните плотность алюминия – 2,6989 г/см³ и меди – 8,92 г/см³). Поэтому алюминиевые проводники используют на длинных магистралях, которые к тому же подняты на большую высоту посредством специальных опор и системы изоляторов.
Проволоку из стальных сплавов или латуни используют для повышения жесткости и прочности длинных трасс, чтобы исключить обрывы проводов при повышенных нагрузках, создаваемых порывами мощного ветра, наносами снега и т. д.
Выбор токопроводящих жил по площади поперечного сечения
Для проведения электротехнических расчетов при проектировании систем электроснабжения используют стандартное оборудование, которое удобно выбирать из таблиц.
Жилы проводов и кабелей изготавливают с калиброванной площадью поперечного сечения. Например, для средств связи и телефонных линий диаметр круглого сечения одной проволоки может быть 1,2; 0,9; 0,7; 0,64; 0,5; 0,4; 0,32 мм², а у многопроволочной жилы – от 0,52 до 0,1 мм².
Для промышленных целей выпускают провода и кабели с жилами 1,5; 2,5; 4; 6 мм² и другими стандартизированными площадями сечений, а самые распространенные в быту площади сечения 0,75; 1,5; 2,5; 4 мм².
Одножильный провод – это провод, для которого справедливо условие, что на расстоянии менее 5 диаметров провода нет других проводов.
Многожильный провод – это свитые вместе одножильные проводники. При эксплуатации такого провода возникает более тяжелый тепловой режим, поэтому максимальный ток для двужильного провода должен быть меньше.
И чем больше проводов в пучке, тем меньше должен быть максимальный ток из-за возможного взаимного нагрева.
Что делать, если вы не знаете значение площади сечения провода? В этом случае нужно измерить диаметр провода и вычислить площадь сечения по формуле:
S = πR2 = πD2/4
где S – площадь сечения провода, мм², π – 3,14; R – радиус токопроводящей жилы, мм; D – диаметр токопроводящей жилы провода, мм.
Либо с учетом того, что π/4 = 0,7854, получаем формулу:
S = 0,7854D²
Для вычисления сечения многожильного провода нужно вычислить сечение одной жилы, а результат умножить на число жил.
Допустимая нагрузка, создаваемая мощностями, проходящими по жилам кабеля, зависит от марки металла, площади его сечения и условий эксплуатации, обеспечивающих баланс между нагревом провода и отводом тепла в окружающую среду.
По виду протекающей по кабелю нагрузки их классифицируют следующим образом:
• силовые кабели, передающие электрическую энергию высоких мощностей;
• контрольные, работающие в цепях измерения, защитной и коммутационной автоматики;
• управления, используемые для коммутации автоматических устройств;
• связи и телекоммуникаций;
• другого назначения.
Как выбрать сечение проводника на практике, указано в разделе «Как подобрать кабель и провод для домашней проводки».
Способы предотвращения токов утечки
Движение электрических зарядов (ток) возможно в замкнутой цепи по изолированным проводникам. Если цепь разомкнуть, то ток прекращается.
Когда нарушается диэлектрический слой (то есть целостность изоляции), то часть тока, в зависимости от создавшегося сопротивления перехода, начинает стекать через место повреждения и может возникнуть короткое замыкание. Результат – бесполезная потеря энергии.
Чтобы исключить подобные случаи, оголенные металлические провода на воздушных линиях (ВЛ) отделяют друг от друга воздушным зазором. Воздух, как известно, надежный диэлектрик.
В кабелях токопроводящие жилы располагают максимально близко друг к другу, а предотвращение токов утечки и коротких замыканий происходит за счет слоя органической или пластиковой изоляции, покрывающей поверхности металлической проволоки. Ее диэлектрические свойства рассчитаны на то, чтобы надежно выдерживать определенный уровень напряжения. Если его допустимая величина будет превышена, то вполне возможен электрический пробой слоя изоляции и протекание тока утечки через место образовавшегося дефекта.
Эта особенность конструкций кабелей и проводов диктует необходимость их применения в строгом соответствии с границами напряжений, на которое рассчитана изоляция. Другими словами, телефонный кабель с медными жилами, например, 1 мм² нельзя использовать для слаботочных цепей управления 380 В или 220 В даже в том случае, когда создан большой запас по токам нагрузки. Иначе повышенное напряжение просто пробьет слой изоляции.
