Кабель: виды, маркировка, сечение и назначение

Жила 

В качестве сердечника электрического проводника используется металлическая проволока. Цельная монолитная жила — это однопроволочная, а в виде множества скрученных в жгут тонких проволок — многопроволочная или гибкая.

Далее обозначается как ТПЖ — токопроводящая жила. Форма сечения жилы может быть плоской или секторной, особенно касается кабелей большого диаметра. Не путайте многопроволочную жилу и многожильный кабель — это разные вещи. Жилы различаются по виду проводника, изготовленные из алюминия, меди или алюмомеди.

Алюминий — легкий, дешевый материал, обладает хорошей электропроводимостью, теплоотдачей и химически стоек. Имеет свои минусы: не слишком гибкий, может переламываться проволока. Алюминий окисляется на воздухе, образуется оксид алюминия Al₂O₃ (тугоплавкая пленка темного цвета) на поверхности металла, которая является диэлектриком и препятствует прохождению электрического тока. Появляется нагрев и плохой контакт в соединении. Алюминий имеет меньшую проводимость в 1,5 раза в сравнении с медью. Алюминиевый проводник не может быть тоньше 2,5 мм². При прокладке использовать без острых углов поворота кабеля, применяется для неизменяемых (стационарных) подключениях.

Медь — гибкий материал, имеет высокую проводимость (выше, чем у алюминия), высокую плотность и вес, но дорогой. Медь не образует оксидной пленки. Из меди изготавливаются жилы толщиной 0,3 мм². Широко применяется во всех видах прокладки кабеля и подключении.

Алюмомедь — композитный материал, который состоит из алюминиевого сердечника и медной рубашки (10% от объема жилы). Сочетает положительные качества алюминия и меди, но уступает проводникам по отдельности. Имеет низкую стоимость.

Категорически нельзя соединять вместе жилы из Алюминия и Меди! Эти два разных металла и при соединении образуют гальваническую пару, которая окисляет контакт, нагревается и проходящие электрические токи разрушают его. Может возникнуть пожарная ситуация! Такие разные металлы соединяются по средством нейтральных металлов (железо, латунь) — железно-металлические клеммы соединения, шайбы...

Площадь сечения

Основная характеристика жилы, которую производитель всегда указывает на кабеле или на этикетке к товару. Проверить площадь сечения можно при помощи штангенциркуля или рулетки, замерив диаметр жилы и вычислив площадь по формуле:

S = 𝞹 * r²
где, S — площадь сечения; 𝞹 — число Пи = 3,14; r — радиус.

Для многопроволочной жилы следует замерить отдельную проволоку и умножить на их количество. Упрощенная формула для расчета сечение жилы по диаметру жилы:

S = 0,785 * d²
где, d — диаметр жилы.

Производители выпускают кабели и провода с сечением жилы от 0,3 до 800 мм². От силы тока проводимой нагрузки зависит сечение и толщина жилы кабеля. Расчет сечения проводится по формулам в зависимости от нагрузки: тока и мощности потребителя. Табличные (усредненные) данные представлены ниже.

Изоляция

Это электрическая, механическая и термическая защита кабеля, служит для зашиты от соприкосновения с соседними жилами и от поражения человека электрическим током. Электрическая прочность — главная характеристика изоляции, которая определяет значение силы тока, при котором заряд пробивает слой изоляционного материала толщиной в 1 мм. Все кабели имеют многократную электрическую прочность и пробой возможен только в случае механического повреждения или длительной эксплуатации. Нагревостойкость — показатель стойкости к нагреванию, определяет какую максимальную температуру может выдержать изоляция без потери своих качеств. Также есть другие характеристики: механическая прочность и морозостойкость. Одним словом: Чем прочнее и устойчивее на разрыв и изгиб материал изолятора, тем лучше.

Поливинилхлорид (ПВХ) — распространенный вид изоляционного материала, полимер белого цвета, достаточно мягкий и гибкий, практически негорюч и обладает высокой устойчивостью к кислотам и щелочам. Имеет свои минусы: низкую морозоустойчивость до -20°C, при нагревании вместо горения выделяется вредные диоксины с едким запахом и хлороводород (с водою образует соляную кислоту HCl), при вдыхании которого на слизистых образуется опасная кислота.

Резина — изготавливается из природных и искусственных каучуков, отличная изоляция с повышенной гибкостью и морозоустойчивостью.

Полиэтилен — хорошая изоляция, устойчивый к химическим и агрессивным веществам, морозостоек, не очень гибок.

Карболит — хорошая изоляция с высокой термостойкостью, хрупкий, используется для производства розеток и оболочек кабельных сжимов.

Пропитанная бумага — хорошие токоизолирующие свойства, но горюч.

Силиконовая резина — эластичная термостойкая изоляция, при сгорании образует диэлектрическую защитную пленку, не пропускающую электрический ток (снижает вероятность короткого замыкания вследствие перегрева кабеля).

Маркировка

Буквы обозначают материал изоляции и жилы, область применения провода, особенности конструкции.
Цифры обозначают количество жил, их сечение. Буквенный код состоит из четырех основных обозначений:

1. Первая буква — материал, из которого изготовлена жила. А — алюминий; если это медь, то буквы нет. Например, ВВГ и АВВГ. Первый кабель медный, второй — алюминиевый.
2. Вторая буква — область применения провода: К — контрольный, М — монтажный, П (У) или Ш — установочный, МГ — гибкий монтажный кабель. Если буквы нет, значит, это силовой провод.
3. Третья буква — тип изоляции. Имеет много обозначений: В или ВР — поливинилхлорид, Д — двойная обмотка, К —капрон, П — полиэтилен, Р — резина, НР или Н — негорючая резина, С — стекловолокно, Ш — полиамидный шелк, Э — экранированный.
4. Четвертая буква — особенности конструкции кабеля: Б — бронированный лентами, Г — гибкий, Т — для прокладки в трубах, К — бронирован круглой проволокой, О — в оплетке.

Например: кабель ВВГ, где первая буква В – изоляционный слой токопроводящих жил из поливинилхлорида. Вторая буква В – внешняя оболочка кабеля из ПВХ. Буква Г – голый проводник. Другой пример провод ПВС (провод в виниловой изоляции соединительный), где П – провод, В – изоляционный слой токопроводящих жил и внешней оболочки из поливинилхлорида, С – соединительный.

Помимо заглавных букв, используются маленькие (строчные) буквы, которые ставятся после всех остальных. Например: ВВГнг — негорючий ВВГ; ВВГз — заполненный ВВГ.

Порядок цифр:

1. Первая цифра — количество жил.
2. Вторая цифра — сечение жилы.

Например: ПВС 3x4 — провод имеет 3 жилы, площадь сечения каждой 4 мм² или кабель ВВГ 3x6  1x4 — кабель имеет 3 основные жилы сечением 6 мм² и одну жилу для заземления сечением 4 мм².

Виды кабеля и провода

КАБЕЛЬ

ВВГ — силовой кабель с изоляцией медного жилы проводника из ПВХ, оболочкой из ПВХ, применяется при широком диапазоне температур от -50°C до + 50°C. Выдерживает влажность 98% при температуре +40°C. Кабель механически прочен на разрыв и изгиб, стоек к агрессивным химическим веществам. Внешняя оболочка черного цвета (редко белого). Не распространяет горение. Изоляция ТПЖ маркирована различными цветами: голубым, желто-зеленым, коричневым, белым с синей полоской, красным и черным. При монтаже следует знать — каждый кабель (провод) имеет определенный радиус изгиба, для углового поворота на 90° кабеля ВВГ, радиус изгиба должен быть не меньше 10 диаметров сечения кабеля. В случае с плоским кабелем или проводом считается ширина плоскости.

АВВГ — кабель ВВГ, но вместо медной жилы используется алюминиевая.

ВВГнг — кабель ВВГ с внешней изоляцией оболочки с повышенной негорючестью.

ВВГп — кабель ВВГ с плоским сечением кабеля.

ВВГз — кабель ВВГ, в котором пространство между изоляцией ТПЖ и внешней оболочкой заполнено жгутами из ПВХ или резиной.

NYM — медный силовой кабель ВВГ с изоляцией провода ПВХ и внешней оболочкой из негорючего ПВХ. Между слоями изоляции находится наполнитель в виде мелованной резины, это придает кабелю повышенную прочность и термостойкость. Жилы медные многопроволочные. Количество жил — от 2 до 5, сечение — от 1,5 до 16 мм². Предназначен для осветительных и силовых сетей с напряжением 660 В. Обладает высокой влаго и термостойкостью. Диапазон рабочих температур от –40 до +70°C. Плохо выдерживает воздействие солнечного света, кабель необходимо закрывать. Имеет круглое сечение, что неудобно закладывать в штукатурку. Существенно дороже ВВГ. Радиус изгиба — 4 диаметра сечения кабеля. Сделан в Германии по высоким стандартам качества.

КГ — кабель гибкий, у которого проводник работает с переменным напряжением до 660 В, частотой до 400 Гц или постоянным напряжением 1000 В. Жилы медные, гибкие или повышенной гибкости, количество варьируется от 1 до 6. Изоляция ТПЖ и внешней оболочки — резина, диапазон рабочих температур от –60 до +50°C. Кабель применяется в основном для подсоединения различных переносных устройств. Чаще всего это сварочные аппараты, генераторы, тепловые пушки и другое. КГ зарекомендовал себя в работе при любых условиях на открытом воздухе. На стройке для протяжки силовых линий он незаменим. За отличную гибкость и надежность КГ иногда монтируют его в качестве домашней проводки.

КГнг — кабель КГ с негорючей изоляцией.

ВББШв — бронированный силовой кабель с медными жилами, бывают однопроволочными и многопроволочными. Количество жил от 1 до 5, сечением от 1,5 мм² до 240 мм². Изоляция ТПЖ, внешняя оболочка, пространство между изоляцией и кембриком — во всех этих местах используется ПВХ. Затем идет броня из двух лент, накрученных таким образом, что внешняя перекрывает границы витков нижней. Поверх брони кабель заключен в защитный шланг из ПВХ, а в модификации ВББШвнг использован этот материал пониженной горючести. ВББШв предназначен для переменного номинального напряжения 660 и 1000 В. Одножильные модификации применяются для проведения постоянного тока. Прокладывается в трубах, земле и на открытом воздухе с защитой от солнца. Диапазон рабочих температур от -50 до +50°C. Влагоустойчив: при температуре +35°C выдерживает влажность 98%. Применяется при проведении электроэнергии для стационарных установок, а также подведении электричества к отдельно стоящим объектам. Радиус изгиба не менее 10 диаметров сечения кабеля. ВББШв прекрасно подойдет для подземного подведения электричества к отдельно стоящему строению.

АВББШв — кабель ВББШв с алюминиевой жилой.

ВББШвнг — негорючий кабель ВББШв.

ВББШвнг-LS — негорючий кабель ВББШв с низким газо и дымовыделением при повышенных температурах.

ПРОВОД

ПБПП (ПУНП) — установочный или монтажным плоский провод с медными однопроволочными жилами, покрытыми изоляцией из ПВХ, внешняя оболочка ПВХ. Количество жил 2 или 3 сечением от 1,5 до 6 мм². Применяется при прокладке стационарных осветительных систем, монтажа розеток, но предпочтительнее использовать для освещения. Номинальное напряжение до 250 В, частота 50 Гц. Температурная эксплуатация от -15 до +50°C. Радиус изгиба не менее 10 диаметров.

ПБППг (ПУГНП) — многопроволочный гибкий провод (буква г — гибкий). Остальные характеристики соответствуют ПУНП, минимальный радиус изгиба равен 6. Главное свойство — гибкость, поэтому ПУГНП прокладывают в местах, где проводка совершает частые изгибы, или для присоединения к сети бытовых приборов. Цвет белый, реже черный.

АПУНП — однопроволочный провод с алюминиевыми жилами. Не гибкий.

ППВ — медный плоский провод с изоляцией из ПВХ с разделительными перемычками. Жила однопроволочная сечением от 0,75 до 6 мм². Количество жил 2 или 3. Служит для монтажа осветительных стационарных приборов и прокладке силовых линий. Номинальное напряжение до 450 В, частота до 400 Гц. Провод стоек к агрессивным химическим средам, негорюч, имеет широкий температурный диапазон эксплуатации от -50 до +70°C. Влагостойкость 100% при температуре +35°C. Радиус изгиба при прокладке составляет не менее 10 диаметров сечения провода. Стоек к механическим повреждениям и вибрации.

АППВ — алюминиевая провод ППВ.

АПВ — алюминиевый одножильный провод с изоляцией из ПВХ. Провод круглый, жила однопроволочная сечением от 2,5 до 16 мм² и многопроволочная от 25 до 95 мм². Применяется в монтаже стационарных осветительных и силовых систем. Прокладывается в пустотах, трубах, стальных и пластиковых лотках. Используется при монтаже распределительных щитов. Химически и механически стоек к повреждениям и вибрации. Температурный режим эксплуатации от -50 до +70°C. Влагостойкость 100% при температуре +35°C. Радиус изгиба не менее 10 диаметров.

ПВ 1 — во всем совпадают с АПВ, кроме материала жилы, вместо алюминия — медь. Сечение жилы от 0,75 мм². Кроме того, жила многопроволочная начиная с 16 мм². Более гибок, чем АПВ.

ПВ 3 — совпадают со свойствами АПВ и ПВ 1. Примененяется при монтаже осветительных и силовых цепей, где необходим частый изгиб проводов: в распределительных щитах, при установке большого количества электроустройств. Радиус изгиба не менее 6 диаметров провода. Применяется для прокладки электроцепей в автомобилях.

Провода марок АПВ, ПВ 1 и ПВ 3 имеют разнообразную расцветку изоляции, удобно использовать для монтажа различного вида распределительных щитов.

ПВС — медный, многожильный, гибкий провод с изоляцией и оболочкой из ПВХ. Оболочка проникает в пространство между жилами, придавая проводу круглую форму и плотность. Жила многопроволочная сечением от 0,75 до 16 мм². Номинальное напряжение до 380 В, частота 50 Гц. Изоляция жил имеет цветовую маркировку, оболочка белая. Используется при присоединении различных электроустройств, освещения и как удлинители для бытовой техники. Негорюч, механически износоустойчив, термостоек в диапазоне температур от -40 до +40°C (вариант ПВС У) и от –25 до +40°C.

ШВВП — медный или меднолуженый плоский провод-шнур с изоляцией жил и оболочки из ПВХ. Жила многопроволочная, повышенной гибкости. Количество жил 2 или 3 сечением от 0,5 до 0,75 мм². Напряжение до 380 В, частота 50 Гц. Используется как шнур для осветительных приборов и бытовой техники невысокой мощности. Не применяется для проводки освещения и розеток.

Внимание

Номинал тока автоматического выключателя должен быть равен току расчетного сечения кабеля (провода). Превышение номинала тока АВ повлечет нагревание кабеля — АВ перестанет отбивать превышение токовой нагрузки на кабель, у которого в итоге начнет гореть и плавиться изоляция.

AWG — американский калибр проводов

AWG читается как American Wire Gauge — американская система обозначения диаметров жил кабелей и проводов, в которой чем меньше число, тем толще проводник. Причина обратного порядка заключается в том, что проволока традиционно изготавливается через уменьшающееся количество отверстий волочильной машины, а номер AWG означает количество этапов обработки или волочений, необходимых для получения желаемого диаметра.

Формула расчета диметра проводника, мм
d = 0,127 * 92 ^{(36 - AWG) / 39}

Например, нужно узнать диаметр для проводника 12 AWG:
d = 0,127 * 92 ^{(36 - 12) / 39} = 0,127 * 92 ^0,6153846 = 0,127 * 16,1616 = 2,052 мм.
Далее по таблице узнаем сечение, номинальные токи и сопротивление проводника.

Таблица перевода AWG в диаметр (дюйм и мм) и площадь сечения для медного проводника (жилы) с указанием сопротивления на 1 м и допустимой токовой нагрузки при различных температурах.

Тестовое задание

Каково общее падение напряжения в проводнике 12 AWG, который питает нагрузку 20 Ампер, расположенную в 82 футах (25 м) от источника питания? Сопротивление проводника составляет 2 Ом/1000 футов (2 Ом/300 м).

Готово

Общее сопротивление проводника длиной 82 футов = 2/1000 * 82 = 0,16 Ом или аналогично Общее сопротивление проводника длиной 25 м = 2/300 * 25 = 0,16 Ом;
Падение напряжения U = I * R = 20 A * 0,16 Ом = 3,2 Вольт.