Как обозначается площадь поперечного сечения в физике

При строительстве зданий и сооружений наступает момент, когда требуется выполнить монтаж электропроводки. Возникают вопросы, какой марки выбрать провода или кабели, какие у них должны быть поперечное сечение и класс изоляции. Материал, из которого изготовлены проводящие ток жилы, выбирается исходя из того, на какую нагрузку будут рассчитаны проектируемые сети.

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.

Что такое изгибающий момент

В первой части цикла мы уже выяснили, что любые воздействия на материал и все виды сопротивления можно разложить по осям x, y, z на силы и моменты и получить шесть уравнений равновесия.

Тем не менее, если про силы мы уже поговорили достаточно подробно, то про моменты пока умолчали.

Момент – это количество «кручения». Для материальной точки он вычисляется произведением силы на плечо:

Проводим из точки перпендикулярно силе линию, её длину умножаем на силу. Это и будет момент кручения данной точки.

Помимо прочего, момент может задаваться парой параллельных, но противоположных по направлению сил. Тогда равнодействующая сил не изменится, а тело будет стремиться к изгибу.

Площадь поперечного сечения проводника

Нева МТ-324

На чертежах сечение провода – это изображение фигуры, образованное разрезом детали плоскостью. Что такое сечение в электротехнике? Применимо к электричеству, рассматривает сечение проводника под прямым углом к его продольной стороне. Сечение жилы, через которую проходят электроны, представляет собой круг и измеряется в мм2.

Важно! Часто путают диаметр жилы с её сечением. Чтобы узнать, какое сечение у провода, нужно определить площадь полученного круга, рассчитав её по формуле.

Так как у провода сечение – это круг, то расчёт площади производится по формуле:

S кр = π*R2, где:

• S кр. – площадь круга, мм2;
• π = 3,14;
• R – радиус круга, мм.

Зная величину площади поперечного сечения жилы, её длину и удельное сопротивление материала, из которого она изготовлена, можно вычислить сопротивление проводника электрическому току, протекающему через него.

Информация. Учитывая, что радиус равен 1/2 диаметра, формулу можно преобразовать для удобства пользования. Она будет иметь вид Sкр = π*D2/4 = 0,8 * D2. Для расчёта площади сечения проводника чаще используют значение диаметра.

Неправильно подобранный диаметр провода вызывает его перегрев и оплавление, что, в свою очередь, может стать причиной возгорания электропроводки.

Условности при выполнении сечений

Если секущая плоскость проходит через ось поверхности вращения, ограничивающей отверстие или углубление, то контур отверстия или углубления в сечении показывают полностью (рис. 25, а, б), то есть сечение выполняют по типу разреза.

В случае некруглого отверстия и если при выполнении сечения изображение распадается на отдельные самостоятельные части, то вместо сечения нужно применять разрезы (рис. 25, в).

Соответствие диаметров проводов и площади их сечения

Инструктаж по электробезопасности на 1 группу

Каждый раз пользоваться формулой для вычисления площади поперечного сечения – это процесс долгий. Практичнее использовать уже готовые таблицы.

Таблица для проводников с медными жилами

В приведённой таблице указаны следующие значения:

• диаметр проводника;
• сечение, соответствующее этому диаметру;
• допустимая величина тока для этого сечения;
• мощность нагрузки, которую можно подключать через этот проводник к сетям 220/380 В.

При выборе провода или кабеля по справочнику предварительно необходимо определиться с материалом, из которого изготовлены жилы.

Понятие вида, разреза и сечения

Разрезы, сечения, виды — это три основные категории в построении чертежей инженерной графики. Они различны по своему содержанию. Поэтому заслуживают подробного рассмотрения.

Видом называется чертеж поверхности детали, которая повернута к наблюдателю. Чтобы упростить работу инженера, на таком рисунке допускается пунктирными линиями обозначать невидимые поверхности.

Главный вид — это изображение детали спереди. Но бывают и другие его разновидности. Деталь изображается также слева, сверху, справа, сзади или снизу.

Разрез — это чертеж детали, которую мысленно рассекла плоскость (одна или несколько). На разрезе будет изображено то, что находится в плоскости сечения и за ней.

А вот сечением тоже называется такое рассмотрение элемента, при котором его определенным образом рассекла плоскость. Но показано на рисунке только то, что находилось в этой секущей плоскости. То, что за ней, на чертеже не видно.

Эти определения обязательно учитываются специалистом, выполняющим технологические задачи с применением инженерной графики.

Как определить сечение многожильного провода

Многожильный провод состоит из нескольких вместе взятых жил. Поэтому общее сечение можно определить в два приёма:

• вычисляется площадь поперечного сечения одной жилы;
• полученное значение умножается на количество жил в проводе.

Концы проводов, имеющих много жил, при подсоединении нужно обжать специальной гильзой подходящего диаметра. Для этого применяют обжимные клещи.

Симметрия

Виды сечений допускается располагать в разрыве, который образовывается между частями одного изображения. Это можно сделать на продолжении следа плоскости среза. Но такой подход допустим лишь при симметричной фигуре, которая получается при проведении рассечения. Сечение выносят на любую часть поля чертежа. Допустимо также выполнять поворот.

Для симметричных сечений на чертеже след плоскости никак не изображают. Также нет на таком срезе надписи.

Несимметричные сечения выполняют в разрыве или накладывают на чертеж. След плоскости для подобной графики изображают, но буквами не подписывают. Также отсутствует какая-либо надпись.

Вынесенное сечение обводится толстым, сплошным контуром. Если же оно нанесенное, линия для его обозначения используется тонкая, непрерывная.

Если у предмета несколько одинаковых сечений, их контур обозначается одной буквой. Вычерчивается при этом только один срез.

Самостоятельный расчёт

Иногда приходится иметь дело с проводом без нанесённой маркировки. Это не повод отказаться от его использования. В начале выясняют, из какого материала выполнена жила. Различают по цвету: алюминий белый, медь красная, латунь жёлтая. После этого приступают к расчёту площади сечения. Для этого выясняют диаметр проводника, предварительно сняв с него изоляцию, в случае многожильного провода – выпутав одну жилу.

Диаметр можно определить несколькими способами, например:

• при помощи штангенциркуля или микрометра;
• карандаша и линейки.

Второй способ даёт приблизительный результат и используется только в крайнем случае.

Штангенциркуль

Измерить при помощи штангенциркуля можно провода любых размеров. Для этого помещают провод между губок штангенциркуля и смотрят на деления шкалы. Целое число миллиметров отсчитывают по верхней шкале, десятичные доли миллиметра – по нижней.

Карандаш + линейка

Если под рукой нет измерителя, а длина оголённой части измеряемого провода позволяет накрутить его на карандаш виток к витку длиной не менее 1 см, то используют этот метод. Считают количество витков N, поместившихся на отрезке L = 1 см. Значение диаметра получают путём деления длины отрезка на количество витков. Точность измерения зависит от плотности намотки и её длины.

Таблица

После того, как диаметр определён одним из способов, Sсеч определяют по формуле или при помощи таблиц.

Простейшая таблица для диаметров провода до 4,5 мм

Более точные значения можно подобрать из таблиц, размещённых в Правилах Устройств Электроустановок (ПУЭ).

Стандарт выполнения изображений

Выполнение схематических изображений, их разрезов, различных видов сечений, конусов, балок, нанесение их на чертежи регламентируют различные стандарты. Основным из них является Единая система конструкторской документации (ЕСКД) «Изображения — виды, разрезы, сечения».

Этот ГОСТ был введен 1 января 1968 года. Он оговаривает, что изображение рассматривается как проекция объекта на плоскость под определенным углом. ГОСТ «Изображения — виды, разрезы, сечения» говорит, что таких чертежей должно быть минимальное количество. Но благодаря им специалист должен получить полную информацию об объекте.

Поэтому все изображения, соответственно их содержанию, ГОСТ делит на виды, сечения и разрезы. Этот документ устанавливает также типы обозначений, надписей и знаков.

ГОСТ 2.305-08 регламентирует, что все изображения должны наноситься на чертеж при помощи технологии ортогонального (прямоугольного) проецирования. В идеале предмет находится посередине между наблюдателем и проектной плоскостью.

Но ввиду того, что некоторые узлы и элементы требуют рассмотрения под другим углом, это условие нарушается. Поэтому виды сечений, чертежи которых применяют в условиях производства, называют изображениями. Для их выполнения стандарты регламентируют ряд упрощений и сокращений.

Как узнать сечение вводного провода

Провод от опоры ЛЭП к дому выбирают сечением 10 мм. Новое подключение к электросетям выполняется согласно выданным техническим условиям. Обычно мощность, отпускаемая для подключения, составляет максимум 7,5 кВт для однофазной сети напряжением 220 В. В соответствии с таблицей, минимальное сечение для вводного кабеля следует выбирать 10 мм2. С учётом максимальной пиковой нагрузки потребителей и для обеспечения запаса мощности желательно использовать провод СИП 2*16 на улице и ВВГнг-ls 2*10 – внутри помещений до приборов учёта.

Упрощения

Изображения (виды, разрезы, сечения) для их легкости понимания могут упрощаться. Стандарты и нормы регламентируют этот процесс.

Для симметричных фигур допускается вычерчивать лишь одну половину среза или большую ее часть с нанесением линии обрыва. Когда объект имеет несколько одинаковых элементов, прорисовывают только один из них. Остальные идентичные части рисуются схематически.

Проекции линий пересечения допускается изображать упрощенно. Но только если не требуется их подробное изображение.

Выполняя чертеж простых фигур, например, если нужно рассмотреть виды сечений конуса, используют определенный подход к графике. Это упрощает понимание чертежей. Когда одна поверхность изменяется с конкретной закономерностью, ее можно прерывать.

Если одна поверхность плавно переходит в другую, их граница не указывается или обозначается условно.

Непустотелые симметричные детали и изделия на чертеже показываются нерассеченными при продольном срезе. А если размер части изделия на чертеже составляет менее 2 мм, его изображают с отступлением от основного масштаба.

Для обозначения плоских поверхностей могут проводить диагонали сплошными линиями.

Также следует учитывать, что неразъемные соединения электрических или радиоустройств упрощаются соответствующими типу изделия стандартами. Это основные упрощения, которые регламентирует Единая система конструкторской документации. Их чаще всего применяют для построения чертежей на крупных производствах, где требуется изобразить сложные детали, узлы или механизмы.

Определение сечения провода розеточных линий

При определении диаметра провода для комнатной проводки считают максимальную нагрузку потребителей, которые могут быть включены одновременно. Ориентируясь на эту мощность, выбирают сечение основных линий, которые идут от счётчика и вводных автоматов к распределительным коробкам. Это те участки, которые будут нести суммарную нагрузку всех подключенных потребителей. Выбирают провод с медными жилами не менее 6 мм2.

Проводники ответвлений от распределительных коробок к розеткам выбираются индивидуально для каждой комнаты. Тут учитываются бытовые электроприборы, которые могут быть присоединены к розетке. Сечение жил подбирается с запасом на один порядок. Это на тот случай, если возникнет необходимость запитать от розетки какой-то строительный инструмент: перфоратор, сварочный инвертор.

Если суммарная мощность потребителей в комнате будет составлять 4 кВт, то проводник с медной жилой, питающий розетку, должен быть сечением 2,5 мм2.

Внимание! Сечение токопроводящей жилы должно позволять выдерживать нагрузку по току и во время работы бытовой техники не перегреваться. На практике определяют прибор самой большой мощности и выбирают подходящий диаметр провода относительно характеристик прибора.

В итоге получается, что отводящий проводник с медными жилами на каждую розетку будет иметь сечение 2,5 мм2. Основной провод для разводки берут сечением 6 мм2. При этом следует учесть, что весь контур электропроводки выполняют проводами, имеющими жилы из одного материала. Скручивать между собой жилы из меди и алюминия нельзя.

Виды

Вид предмета (вид): Ортогональная проекция обращенной к наблюдателю видимой части поверхности предмета, расположенного между ним и плоскостью проецирования [4].

Главный вид предмета (главный вид): Основной вид предмета на фронтальной плоскости проекции, который дает наиболее полное представление о форме и размерах предмета, относительно которого располагают остальные основные виды.

Дополнительный вид предмета (дополнительный вид): Изображение предмета на плоскости, непараллельной ни одной из основных плоскостей проекций, применяемое для неискаженного изображения поверхности, если ее нельзя получить на основном виде.

Местный вид предмета (местный вид): Изображение отдельного ограниченного участка поверхности предмета.

Основной вид предмета (основной вид): Вид предмета, который получен путем совмещения предмета и его изображения на одной из граней пустотелого куба, внутри которого мысленно помещен предмет, с плоскостью чертежа. Основной вид предмета может относиться к предмету в целом, его разрезу или сечению.

Установлены следующие названия видов, получаемых на основных плоскостях проекций (основные виды, рисунок 11.2):

1. вид спереди (главный вид);
2. вид сверху;
3. вид слева;
4. вид справа;
5. вид снизу;
6. вид сзади.

Рисунок 11.2 — Расположение основных видов на плоскостях проекций

Если виды сверху, слева, справа, снизу, сзади не находятся в непосредственной проекционной связи с главным изображением (видом или разрезом, изображенным на фронтальной плоскости проекции), то направление проецирования должно быть указано стрелкой около соответствующего изображения. Над стрелкой и над полученным изображением (видом) следует нанести одну и ту же прописную букву.

Если какую-либо часть предмета на чертеже невозможно показать без искажения формы и размеров, то применяют дополнительные виды, получаемые на плоскостях, непараллельных основным плоскостям проекций (см. рисунки 11.3).

Дополнительный вид должен быть отмечен на чертеже прописной буквой (см. рисунки 11.3), а у связанного с дополнительным видом изображения предмета должна быть поставлена стрелка, указывающая направление взгляда, с соответствующим буквенным обозначением (например, стрелка Б, рисунки 11.3).

Рисунок 11.3 — Дополнительный вид без поворота и с поворотом изображения

Дополнительный вид допускается повертывать, но с сохранением, как правило, положения, принятого для данного предмета на главном изображении, при этом обозначение вида должно быть дополнено условным графическим обозначением При необходимости указывают угол поворота (см. рисунок 11.3).

Местный вид может быть ограничен линией обрыва, по возможности в наименьшем размере, или неограничен. Местный вид должен быть отмечен на чертеже подобно дополнительному виду.

Сечение по ГОСТу или ТУ

Большой ассортимент электротехнических товаров способствует быстрому решению задач, которые связаны с электромонтажными работами. Качество этой продукции играет очень важную роль и все товары должны соответствовать требованиям ГОСТ.

Часто производители, желая сэкономить, находят лазейки чтобы отступать от требований ГОСТов и сами разрабатывают технические условия производства (ТУ) с учетом разрешенных погрешностей.

Как итог – рынок перенасыщен некачественным и дешевым товаром, который требуется перепроверять перед покупкой.

Если имеющиеся в торговых точках кабели подходящей стоимости не соответствуют заявленным характеристикам, единственное что можно сделать – приобрести провод с запасом по поперечному сечению. Резерв мощности никогда отрицательно не скажется качестве электропроводки

Также будет нелишним обратить внимание на продукцию от производителей, дорожащих своим именем – хоть она и стоит дороже, но это гарантия качества, а замена проводки делается не так часто, чтобы на ней экономить

Сечение сегментного кабеля

При работе с проводниками необходимо понимать их обозначение. Существуют провода и кабеля, которые отличаются друг от друга внутренним устройством и техническими характеристиками. Однако многие люди часто путают эти понятия.

Проводом является проводник, имеющий в своей конструкции одну проволоку или группу проволок, сплетенных между собой, и тонкий общий изоляционный слой. Кабелем же называется жила или группа жил, имеющих как собственную изоляцию, так и общий изоляционный слой (оболочку).

Каждому из типов проводников будут соответствовать свои методы определения сечений, которые почти схожи.

Количество энергии, какую передает проводник, зависит от ряда факторов, главный из которых – это материал токопроводящих жил. Материалом жилок проводов и кабелей могут выступать следующие цветные металлы:

1. Алюминий. Дешевые и легкие проводники, что является их преимуществом. Им присуще такие отрицательные качества, как низкая электропроводность, склонность к механическим повреждением, высокое переходное электросопротивление окисленных поверхностей;
2. Медь. Наиболее популярные проводники, имеющие, по сравнению с другими вариантами, высокую стоимость. Однако им присуще малое электрическое и переходное на контактах сопротивление, достаточно высокая эластичность и прочность, легкость в спайке и сварке;
3. Алюмомедь. Кабельные изделия с жилами из алюминия, которые покрыты медью. Им свойственна чуть меньшая электропроводность, чем у медных аналогов. Также им присуще легкость, среднее сопротивление при относительной дешевизне.

Различные вида кабелей по материалу изготовления жил

Важно! Некоторые способы определения сечения кабелей и проводов будут зависеть именно от материала их жильной составляющей, который напрямую влияет на пропускную мощность и силу тока (метод определения сечения жил по мощности и току)

Алюминиевый кабель с секторными жилами

В таких случаях необходимо прибегнуть к таблице, где размер (высота, ширина) кабеля принимает соответствующее значение площади сечения. Изначально необходимо линейкой измерить высоту и ширину требуемого сегмента, после чего требуемый параметр может быть рассчитан соотнесением полученных данных.

Таблица расчета площади сектора жилы электрокабеля

Параллельное соединение проводов электропроводки

Бывают безвыходные ситуации, когда срочно нужно проложить проводку, а провода требуемого сечения в наличии нет. В таком случае, если есть провод меньшего, чем необходимо, сечения, то можно проводку сделать из двух и более проводов, соединив их параллельно. Главное, чтобы сумма сечений каждого из них была не меньше расчетной.

Например, есть три провода сечением 2, 3 и 5 мм², а нужен по расчетам 10 мм². Соединяете их все параллельно, и проводка будет выдерживать ток до 50 ампер. Да Вы и сами многократно видели параллельное соединение большего количества тонких проводников для передачи больших токов. Например, для сварки используется ток до 150 А и для того, чтобы сварщик мог управлять электродом, нужен гибкий провод. Его и делают из сотен параллельно соединенных тонких медных проволочек.

В автомобиле аккумулятор к бортовой сети тоже подключают с помощью такого же гибкого многожильного провода, так как во время пуска двигателя стартер потребляет от аккумулятора ток до 100 А. А при установке и снятии аккумулятора необходимо провода отводить в сторону, то есть провод должен быть достаточно гибким.

Способ увеличения сечения электропровода путем параллельного соединения нескольких проводов разного диаметра можно использовать только в крайнем случае. При прокладке домашней электропроводки допустимо соединять параллельно только провода одинакового сечения, взятые из одной бухты.

Источники

• https://electric-220.ru/sechenie-provoda-kabelja-po-diametru-formula-tablica
• https://proprovoda.ru/provodka/provoda-i-kabelya/poperechnoe-sechenie-provodnika.html
• https://www.boncom.by/papers/raschet-secheniya-kabelya
• https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/kak-uznat-sechenie.html

[свернуть]