Теория о допустимых токах проводников

Добрый день, уважаемые коллеги-теоретики.

Вопрос скорее из области физики. Давно интересовался и не нашел ответ.

Почему при росте сечения проводника допустимый ток растет не пропорционально? Какой параметр (площадь, диаметр, форма) отвечает за максимальный ток? К примеру - 1,5 квадрата меди это 23А (открыто), а 150 квадратов - 440А. Сечение в 100 раз больше, а ток только в 19 (100/19=5,26). Для 2,5 квадрата это 30А (1,28). Получается какая-то странная зависимость.

Спасибо большое за ответы.

Да что Вы, 1,5 квадрата меди в некоторых случаях до 63А!

Dima007 написал :
Какой параметр (площадь, диаметр, форма) отвечает за максимальный ток?

Диаметр, или в случае квадратного или другой формы сечения - площадь поверхности проводника..

4eh написал :
Диаметр, или в случае квадратного или другой формы сечения - площадь поверхности проводника..

Ок, значит площадь. А почему площадь не пропорциональна току? Почему если площадь увеличить в два раза то ток не увеличится в два раза? Как именно площадь влияет на максимальный ток?

web-rr написал :
Да что Вы, 1,5 квадрата меди в некоторых случаях до 63А!

Это как? Мы говорим об обычных условиях.

Dima007 написал :
Ок, значит площадь.

геоетрию учили ? Круг представляете ? Длинну окружности и площадь круга различаете ?
допустимый ток зависит от длинны окружности проводника а не от его поперечного сечения.проводник можно сделать полым внутри - сечение его уменьшится в разы, но допустимый ток останется как у сплошного куска металла или что-то около..Так и делается у шинных мостов мощных трансформаторов и секций шин силовых подстанций - делают коробчтые шинные мосты - т.е. проводник внутри полый..
Хочется теории?Скин эффект называется

Dima007 написал :
Ок, значит площадь. А почему площадь не пропорциональна току? Почему если площадь увеличить в два раза то ток не увеличится в два раза?

Потому что площадь поверхности (влияет на охлаждение...) провода растёт медленнее, чем площадь сечения...

4eh написал :
геоетрию учили ? Круг представляете ? Длинну окружности и площадь круга различаете ?
допустимый ток зависит от длинны окружности проводника а не от его поперечного сечения.проводник можно сделать полым внутри - сечение его уменьшится в разы, но допустимый ток останется как у сплошного куска металла или что-то около..Так и делается у шинных мостов мощных трансформаторов - делают коробчтые шинные мосты - т.е. проводник внутри полый..
Хочется теории?Скин эффект называется

Получается, что если взять круглую моножилу и хорошенько ее молотком расплескать то можно будет через нее пускать бОльший ток чем при круглой форме?

Dima007 написал :
Получается, что если взять круглую моножилу и хорошенько ее молотком расплескать то можно будет через нее пускать бОльший ток

получается если взять моножилку - высверлить в ней средину , то ток она будет выдерживать приблизительно тот же,а оставшуюся стружку меди можно будет сдать в цвемет..

4eh написал :
получается если взять моножилку - высверлить в ней средину , то ток она будет выдерживать приблизительно тот же,а оставшуюся стружку меди можно будет сдать в цвемет..

Ну вот я в Экселе посчитал окружность проводников и не пропорциональна окружность к току.

если вас очень интересует данный вопрос - найдите таблицы допустимых токов для обмоточных проводов и сраните параметры круглого проводника и шины по категории сечение/допустимый ток/площадь наружной поверхности..Этими исследовниями целые институты занимались, а вы хотите на форуме ответ найти..

4eh написал :
допустимый ток зависит от длинны окружности проводника а не от его поперечного сечения.проводник можно сделать полым внутри - сечение его уменьшится в разы, но допустимый ток останется как у сплошного куска металла..Так и делается у шинных мостов мощных трансформаторов - делают коробчтые шинные мосты - т.е. проводник внутри полый..
Хочется теории?Скин эффект называется

Полый проводник лучше охлаждается... Скин-эффект тут не при чём... Частота не та...

Dima007 написал :
Ну вот я в Экселе посчитал окружность проводников и не пропорциональна окружность к току.

потому я написал - приблизительно..

Alex___dr написал :
Полый проводник лучше охлаждается...

и это тоже..

Alex___dr написал :
Скин-эффект тут не при чём...

почему тогда многопроволочная жила имеет больший допустимый ток нежели монолит, при одинаковом сечении ?

4eh написал :
почему тогда многопроволочная жила имеет больший допустимый ток нежели монолит, при одинаковом сечении ?

Ссылку предоставите?

4eh написал :
геоетрию учили ? Круг представляете ? Длинну окружности и площадь круга различаете ?
допустимый ток зависит от длинны окружности проводника а не от его поперечного сечения.проводник можно сделать полым внутри - сечение его уменьшится в разы, но допустимый ток останется как у сплошного куска металла или что-то около

Геометрию вы похоже учили, а вот в физике есть пробелы

На НЧ скин эффект проявляется слабо. По вашей ссылке на 60гц глубина скин слоя 8.57мм
Ну а у провода 150мм2 - диаметр около 11мм - значит, скин эффект там еще практически не проявляется

А мне друг говорит, что все дело в сопротивлении и корень проблемы именно там. И что нужно искать взаимосвязь между сечением/площадью/окружностью и сопротивлением. Хотя ему нельзя верить, он архитектор.

Alex___dr написал :
Ссылку предоставите?

нету ни времени ни желания..

BV написал :
Геометрию вы похоже учили, а вот в физике есть пробелы

BV написал :
Ну а у провода 150мм2 - диаметр около 11мм

вы смотрю тоже неплохо учились
S = пи * R2
Где S — площадь круга, R — радиус круга.
3.14 * 5.5*5.5 = 95мм2

4eh написал :
вы смотрю тоже неплохо учились
S = пи * R2
Где S — площадь круга, R — радиус круга.
3.14 * 5.5*5.5 = 95мм2

Да ладно. Человек у уме корни добывает, а Вы его так... 150мм это 13,82 диаметр. Не так уж и больше чем 11мм.

Dima007, ну так вопрос исчерпан или еще что-то непонятно?

Тут большинство отвечают по методу мышления на ходу

Dima007 написал :
Не так уж и больше чем 11мм.

а сечение 150мм2 не так уж сильно отличается от сечения 95мм2

leonard написал :
Тут большинство отвечают по методу мышления на ходу

или просто - чтобы поболтать..

4eh написал :
или просто - чтобы поболтать..

Похоже, что так...

4eh написал :
нету ни времени ни желания..

andrewkhv написал :
Dima007, ну так вопрос исчерпан или еще что-то непонятно?

А что понятно? Ничего не понятно. Формула? Связь какая?

Мне самому кажется, что дело таки в сопротивлении. И можно составить табличку пропорциональную Ом/м к максимальному току. Грубо говоря - максимальный ток 1А для проводника с сопротивлением 1Ом на 1км. Ну и т.д. 10А для проводника 0,1Ом на 1км. Как пример.

Dima007 написал :
Ничего не понятно. Формула? Связь какая?

таки площадь наружной поверхности играет роль..

4eh написал :
таки площадь наружной поверхности играет роль..

Цитата из ссылки...

Причина непропорционального увеличения допустимого тока Iдд: чем больше сечение проводника, тем хуже условия охлаждения его внутренних слоев. Поэтому допустимая температура достигается при меньшей плотности тока!

4eh написал :
таки площадь наружной поверхности играет роль..

Это круто. Спасибо. Но там сказано, что максимальный ток зависит от сечения. Но что это значит? От окружности или площади?

Alex___dr написал :
Цитата из ссылки...

ну дак , смотрим выше

4eh написал :
Сообщение от Alex___dr
Полый проводник лучше охлаждается...

и это тоже..

Почему тогда толстые кабеля не делают плоскими? И охлаждались бы лучше и тока больше пропустили бы.

Почему их из серебра не делают, проводили бы лучше

Мне же кажется что все дело в сопротивлении. Ведь почему кабель греется? От сопротивления. Чем ниже сопротивление тем меньше греется. Чем толще кабель тем меньше сопротивление. Получается, что если я возьму круглый кабель и замеряю его сопротивление, а потом молотком его расплюскаю то его сопротивление уменьшится? Дурдом.

Dima007 написал :
150мм это 13,82 диаметр.

Длина окружности - 43,42мм

4eh написал :
3.14 * 5.5*5.5 = 95мм2

Длина окружности - 34,56мм
Площадь сечения отличается в 1,58 раза...
Площадь поверхности отличается 1,26 раза...
Охлаждение с увеличением сечения соответственно хуже...

leonard написал :
Почему их из серебра не делают, проводили бы лучше

Ну почему не делают. Где нужно там и делают. Просто экономически не выгодно. А вот сделать плоский кабель 5*500 из меди длиной 5км или плоский 5*300 - это тонны меди в экономии. Если б дело было в площади давно бы так сделали. Значит не в этом соль.

Dima007 написал :
Почему тогда толстые кабеля не делают плоскими? И охлаждались бы лучше и тока больше пропустили бы.

делают, конечно же делают..Шины токопроводящие особенно и обмоточные провода трансформаторов, и мощных двигателей..

leonard написал :
Почему их из серебра не делают, проводили бы лучше

покрывают серебром.У низких частот -восновном для снижения переходного сопротивления контактных частей, а на частотах повыше - дабы угодить вышеупомянутому скин-эффекту..
Но опять же ж таки, кто на что денег жалеет..У нас было оборудование Мэрлен Жерен 60хх годов выпуска - так там все без исключения медные тоководы были покрыты серебром..А ток по ним бежал в районе 1000-2000 ампер..

Относительно формы проводника и его охлаждения...

ПУЭ написал :
1.3.23. При расположении шин прямоугольного сечения плашмя токи, приведенные в табл. 1.3.33, должны быть уменьшены на 5% для шин с шириной полос до 60 мм и на 8% для шин с шириной полос более 60 мм.

Мне кажется что сопротивление от формы проводника не меняется, на 50гц.

теплоотдача и неча тут гадать.

Dima007 написал :
А вот сделать плоский кабель 5*500 из меди

и что с ним потом делать ?
представляете себе токопроводяшую жилу размеров 1мм х 500мм ? Что с ней делать прикажете?

leonard написал :
Мне кажется что сопротивление от формы проводника не меняется, на 50гц.

меняется площадь наружной поверхности, при одинаковом сечении..
знаете почему вода в невесомости собирается не в куб, и не в треугольную пирамиду, а именно в шар ?
Потому что поверхностное натяжение стремиться придать обему воды форму , при которой площадь наружной поверхности будет минимальной..У шара, -а на плоскости - у круга - она минимальна..

Alex___dr написал :
Похоже, что так...

Просто то что вы спрашивали нужно искать в достоверных источниках, а не на сайтах продавцов дешевых кабелей, которые данные своей продукции срисовывают со справочника "Потолок".А сие занятие очень муторное и особо ни к чему не ведущее..Мне достаточно того , что для себя я знаю что это действительно так..И не только я один об этом знаю...
Благодаря чему это действительно так - скин эффекту или же тривиальному охлаждению - спорить не буду, думаю и одно и второе влияет, что-то в большей мере, а что то в меньшей..

Dima007 написал :
Какой параметр (площадь, диаметр, форма) отвечает за максимальный ток?

в нашем случае исключительно тепловая стойкость диэлектрика, некоторое время ПВХ выдерживает превышение температуры при этом усиленно деградируя, смысла делать для обычных проводов какое либо особенное охлаждение нет, так как при приличном нагреве кабеля и так будут слишком высокие потери энергии

Dima007 написал :
Значит не в этом соль.

ну если вы придумаете, как вытягивать прямоугольные жилы, а потом их изолировать так, чтобы в углах изоляция не лопалась, а потом придумаете, как их в кабель собрать, причем так, чтобы соседние жилы не мешали друг другу охлаждаться, и чтобы все это было дешевле существующего производства, а монтаж таких кабелей не вызывал затруднений по ставнению с круглыми, то ваши мечты о всеобщей экономии, возможно, начнут осуществляться

andrewkhv написал :
как вытягивать прямоугольные жилы, а потом их изолировать так, чтобы в углах изоляция не лопалась, а потом придумаете, как их в кабель собрать, причем так, чтобы соседние жилы не мешали друг другу охлаждаться, и чтобы все это было дешевле существующего производства, а монтаж таких кабелей не вызывал затруднений по ставнению с круглыми

помоему сейчас пошли немножко в обход пути мышления автора..

4eh написал :
помоему сейчас пошли немножко в обход пути мышления автора..

путь мышления автора - беспросветный тупик, куда бы он ни ходил.

andrewkhv написал :
куда бы он ни ходил.

ну зачем вы так строго.. Человек интересуется - это очень хорошо..Гораздо хуже - безразличие..

4eh написал :
Человек интересуется

Человек не интересуется, а компостирует мозги уже вторую тему подряд. Полнолуние вроде бы прошло уже?

andrewkhv написал :
а компостирует мозги уже вторую тему подряд. Полнолуние вроде бы прошло уже?

в эпоху отсутствия интернета я целые ночи проводил за подобного рода беседами со своим начальником смены цеха электроснабжения..

теперь у таких индивидуумов появилась возможность значительно расширить целевую аудиторию.

Dima007 написал :
Почему тогда толстые кабеля не делают плоскими? И охлаждались бы лучше и тока больше пропустили бы.

Потому что делают шинопроводы.

Dima007 написал :
А вот сделать плоский кабель 5*500 из меди длиной 5км или плоский 5*300 - это тонны меди в экономии. Если б дело было в площади давно бы так сделали.

так и делают. там, где надо. и не из меди.

Малость попутано все в кучу.
Если по-порядку, то выглядит все примерно так:
Есть два критерия максимально-допустимого тока через проводник - тепловой и по КПД. На малых расстояниях играет роль первый - по условиям непревышения максимально допустимой для изоляции температуры. Второй - рулит на ЛЭП. Там голые провода по температурному критерию могли бы пропускать токи, гораздо бОльшие их титульных значений - но это будет деньги на ветер в буквальном смысле.
Во внутренних разводках играет роль тепловой критерий. За выделение тепла отвечает сопротивление провода - в этом СТ прав. Сопротивление обратно пропорционально площади сечения проводника. Но, обратите внимание, если при увеличении сечения проводника вдвое мы во столько же раз увеличим ток через него, то выделится тепла не столько же, а вдвое больше! Формулу то помните? Р=(I**2)*R.
Если её переписать условно на сечение, то будет P=(I**2)/S. Отсюда и понятно, почему количество ампер не пропорционально сечению - ток то в квадрате!
За отвод тепла отвечает поверхность проводника. Но здесь уже закономерности не вполне линейны, если речь идет о кабелях - т.е. совместной прокладке нескольких проводников. Еще есть зависимость и от условий прокладки - кабель замурованный в штукатурку при равном сечении и равном токе будет греться меньше, чем проложенный в гофротрубе. Поскольку у замурованного тепловое сопротивление перехода проводник-окружающая среда меньше.
Те нормативы, которые определены в справочниках, определены с учетом всех возможных вариантов и даны с запасом.

Vladimir_Vas написал :
Во внутренних разводках играет роль тепловой критерий.

1. падение напряжения тоже играет роль.
2. Механическая прочность тоже играет,
3. чувствительность защитного аппарата (расчёт тока КЗ) при КЗ на конце линии.

Vladimir_Vas написал :
если при увеличении сечения проводника вдвое мы во столько же раз увеличим ток через него, то выделится тепла не столько же, а вдвое больше! Формулу то помните? Р=(I**2)*R.

Не в 2 раза. 2 - это вам по математике за 3-й класс.

andrewkhv написал :
Человек не интересуется, а компостирует мозги уже вторую тему подряд. Полнолуние вроде бы прошло уже?

Где-то я уже видел таких людей для которых задать вопрос и желать получить адекватный вопрос, а не просто "потому что так надо" это как раз и компостирование мозгов.

4eh написал :
в эпоху отсутствия интернета я целые ночи проводил за подобного рода беседами со своим начальником смены цеха электроснабжения..

:yu

Vladimir_Vas написал :
Малость попутано все в кучу.
Если по-порядку, то выглядит все примерно так:
Есть два критерия максимально-допустимого тока через проводник - тепловой и по КПД. На малых расстояниях играет роль первый - по условиям непревышения максимально допустимой для изоляции температуры. Второй - рулит на ЛЭП. Там голые провода по температурному критерию могли бы пропускать токи, гораздо бОльшие их титульных значений - но это будет деньги на ветер в буквальном смысле.
Во внутренних разводках играет роль тепловой критерий. За выделение тепла отвечает сопротивление провода - в этом СТ прав. Сопротивление обратно пропорционально площади сечения проводника. Но, обратите внимание, если при увеличении сечения проводника вдвое мы во столько же раз увеличим ток через него, то выделится тепла не столько же, а вдвое больше! Формулу то помните? Р=(I**2)*R.
Если её переписать условно на сечение, то будет P=(I**2)/S. Отсюда и понятно, почему количество ампер не пропорционально сечению - ток то в квадрате!
За отвод тепла отвечает поверхность проводника. Но здесь уже закономерности не вполне линейны, если речь идет о кабелях - т.е. совместной прокладке нескольких проводников. Еще есть зависимость и от условий прокладки - кабель замурованный в штукатурку при равном сечении и равном токе будет греться меньше, чем проложенный в гофротрубе. Поскольку у замурованного тепловое сопротивление перехода проводник-окружающая среда меньше.
Те нормативы, которые определены в справочниках, определены с учетом всех возможных вариантов и даны с запасом.

Спасибо огромное. Теперь уже более менее понятно.

Владимир Васильевич, пожалуйста, прокомментируйте - проектанты жить не дают.

Dima007 написал :
Владимир Васильевич, пожалуйста, прокомментируйте вопрос из этой темы - проектанты жить не дают.

Dima007, а вы точно не спам-бот?

вам полезно сделать расчет, сколько тепла выделяется на 1кв мм боковой поверхности жилы для разных сечений, ток брать в таблице ,

Alexiy написал :

1. падение напряжения тоже играет роль.
2. Механическая прочность тоже играет,
3. чувствительность защитного аппарата (расчёт тока КЗ) при КЗ на конце линии.

читайте внимательнее пост

Vladimir_Vas написал :
Есть два критерия максимально-допустимого тока через проводник

а вы сейчас говорите о критериях выбора проводника вцелом..
тогда еще и реактивное сопротивление не забудьте, стрелу провеса и коефициент линейного расширения - эти параметры тоже учитываются при выборе проводников..

andrewkhv написал :
Dima007, а вы точно не спам-бот?

тролололо-лоло-лоло..

4eh, забыл про погонную емкость!

andrewkhv написал :
4eh, забыл про погонную емкость!

это ж и есть - реактивное сопротивление..

Dima007, а расчет самому сделать слабо что ли? он может прояснить вопрос. а может и не прояснить. но поупражняться полезно. а то что как двоечник, включил дурака и в трех темах клянчишь разжевать все и еще и проглотить помочь? давай, калькулятор запускай и вперед! знания, добытые самостоятельно, гораздо ценнее любых советов.

4eh написал :
это ж и есть - реактивное сопротивление..

а, я подумал, что имеется в виду реактивность нагрузки!

andrewkhv написал :
а, я подумал, что имеется в виду реактивность нагрузки!

линии

andrewkhv написал :
давай, калькулятор запускай и вперед! знания, добытые самостоятельно, гораздо ценнее любых советов.

продвинутая молодежь уже калькуляторы не юзает.. Екселем считают..

4eh написал :
продвинутая молодежь уже калькуляторы не юзает.. Екселем считают..

да неважно как, но пусть сам посчитает! приложит так сказать голову. а то только просит объяснить ему.

leonard написал :
Мне кажется что сопротивление от формы проводника не меняется, на 50гц.

при малых диаметрах незначительно и можно пренебречь.
при 50 Гц скин-эффект в сплошной меди на глубине 9 мм от поверхности примерно 50%

Dima007 написал :
Какой параметр (площадь, диаметр, форма) отвечает за максимальный ток?

1. материал проводника и площадь сечения (удельное сопротивление)
2. форма поверхности (скин-эффект),
3. материал изоляции (допустимая максимальная рабочая и аварийная температура)
4. способ прокладки (собственная температура, теплопроводность и теплоёмкость окружающей среды)

Простейшей формулой - не описывается. Только на основании статистических исследований конкретных проводниковых изделий (ГОСТ Р 53769-2010 табл. 18-23)

1. толщина изоляции (дополнительное утепление).

Dima007 написал :
Владимир Васильевич, пожалуйста, прокомментируйте вопрос из этой темы - проектанты жить не дают.

Если это ко мне - то я в той теме уже высказался. Могу повторить: 1,5 квадрата на розетки можно, и я себе так сделал - но только на необщего назначения розетки. Например - холодильник. Розетка спрятана за ним и ничего другого в нее не воткнешь. Зачем там 2,5, если холодильник жрет 200 Вт? То же самое в моем доме сделано для котла (150 Вт) и насоса теплого пола (100 Вт). Эти розетки вообще закрыты кухонной мебелью и доступ к ним затруднен.
Для розеток же, куда может быть воткнут пылесос, утюг (а это в разных комнатах) и другие, заранее не точно известные потребители - только 3х2,5 и никак иначе.

Vladimir_Vas написал :
1,5 квадрата на розетки можно, и я себе так сделал - но только на необщего назначения розетки. Например - холодильник.

я когда начинал делать проводки по квартирам , то только магистральный провод розеток брал 2.5 а спуски к розеткам от коробки делал 1.5
Дело ж не в допустимом токе, а в падении напряжения еще.. Если делать розеточную группу проводом 1.5 - то могут быть ощутимы посадки напряжения при пусках мощных потребителей , и даже не мощных - а с импульсными блоками питания -которые при пуске садят сеть..

andrewkhv написал :
Dima007, а расчет самому сделать слабо что ли? он может прояснить вопрос. а может и не прояснить. но поупражняться полезно. а то что как двоечник, включил дурака и в трех темах клянчишь разжевать все и еще и проглотить помочь? давай, калькулятор запускай и вперед! знания, добытые самостоятельно, гораздо ценнее любых советов.

andrewkhv, без нервов. Я никого не прошу ничего за меня считать. Спросил рассказать о теории максимальных токов - знающий человек может двумя предложениями дать ответ и чайнику и спецу. А тот кто не знает будет мычать и корчить из себя умного параллельно злясь на вопрошающего - "чего, мол, спрашиваешь, ответы клянчишь, иди давай сам знания добывай". Не прав я?