Расчёт сечения в питание в авто

Важный момент при постройке схемы звука выбрать правильное питание усилителя, наиболее популярным сейчас является кабель КГ — цена/качество на уровне, найти его в любом уголке нашей необъятной достаточно просто. А вот с выбором сечения появляются проблемы…

Немного загляну вперед и напишу формулу макс мощности, грубовато Pmax=U*I*КПД, где Pmax — макс.мощность усилителя, U- напряжение на клеммах усилителя, I — макс.ток, потребляемым усилителем — один из наиболее верных вариантов узнать макс.ток посмотреть на номинал предохранителя. Для примера макс мощность для усилителя с предохранителем 30А при напряжении 14В и КПД (большинство усилителей класс AB, 50-60% КПД) будет приблизительно 210 Вт. Стоит осознать что макс мощность на коробках усилителей в большинстве случаев это маркетинговый ход.

Для чего аудиофилы тянут так много «силы»

С точки зрения электрика для работы усилителя в 30А при 14В хватит провода ПВ2 1*2,5 или чуть более. На деле усилитель заработает, точка зрения аудиофила другая

Безопасность

Приведу пример: тонкие нити из металла при высоком токе, например в тех.фене или очень старых нагревателях. Тонкие нити из металла обладают очень высоким сопротивлением и при протекание высоких токов будут нагреваться, в фенах красивое красное свечение. Если в нагревателях или фене выделение теплоты это их основная задача, то задача в АЗ прямо противоположная. При выделении тепла оплавляется изоляция, появляется запах, чуть позже происходит замыкания на массу. До КЗ по проводу шёл ток, потребляемым усилителем, после гораздо выше. Результатом будет возгорание со всеми вытекающими…Чтобы защитить провод от нагрева используются предохранители, которые связаны с макс.силой тока для этого провода, об этом будет отдельная запись.

Теряем ватты

Задача проводов питания в АЗ — передача напряжения с минимальными потерями. Что это значит?

Провод – это, по сути, простой кусок металла, который обладает определенным электрическим сопротивлением. И чем он тоньше, тем его сопротивление выше. Когда через провод течет ток, то на нем возникает некоторое падение напряжения, а значит, ровно на такую же величину просаживается питающее напряжение на клеммах усилителя. Особенно это заметно в моменты, когда он потребляет большой ток (например, когда воспроизводится мощный бас). Отсюда вывод — сечение увеличивается с увеличением мощности аудиосистемы.

Теперь перейдём к расчёту необходимого нам сечения кабеля:

Предположим, нам нужно подключить усилитель, который максимально может потреблять ток I = 30 А. Размещать мы его будем в багажнике и для его подключения к аккумулятору нам понадобится кабель длиной 8 метров («+» и «-» от АКБ).

Вариант №1. Использование готовых таблиц

4Ga (21,15мм2)

4Ga (21,15мм2)

Вывод: Берем кабель 4Ga или 25мм2

Вариант №2. Вспомним физику

Требование: Потеря напряжения не более 0,5 Вольта при максимальном токе, потребляемым усилителем.

Закон Ома R =U/I ; R — общее сопротивление кабеля, U — напряжение «просадки» в 0,5 В, I — ток в 30А

Отсюда находим общее общее сопротивление кабеля R = 0.5/30 = 0.017 Ом
Поделим общее сопротивление кабеля R на длину L = 8 метров и найдем погонное сопротивление кабеля т.е. сопротивление 1 метра нужного нам кабеля, назовем его R1m =R/8=0.0021 Ом

Вариант №2. Способ №1 «Немного» идеальный

R1m = r/S, где r- удельное сопротивление меди = 0,0175 , S — сечение кабеля
Отсюда S= r/R1m = 0.0175/0.0021 = 8,33 мм2, ближайшее сечение 10 мм2

Значит сечения 10 мм2 хватит чтобы «просадки» были меньше 0,5В

Вариант №2. Способ №2 Более реалистичный

Подбираем нужное сечение согласно ГОСТ 22483-2012 (класс 5)
1,21 Ом/км для 16мм2 т.е. 0,00121 Ом/м Классы кабеля

Скачать программу расчета сечения кабеля

Потеря мощности при «просадке» напряжения

Тут тоже всё условно, не будем задаваться вопросами принципами работы усилителя, преобразования постоянного тока в переменный, разными сопротивлениями и т. д. Повторюсь, всё условно:

Высчитываем потерю напряжения U=R*I = 0.00191 * 30 * 8 =0.46 Вольт
Высчитываем макс.мощность усилителя (примерно) P = I*U*КПД усил AB = 30 * 14.4 *0,5= 216 Ватт

Высчитываем потерю мощности P=I*U*КПД усил AB = 30 * 0,46 * 0,5 = 6,9 Ватт

Высчитываем потерю напряжения U=R*I = 0.00078 * 30 * 8 =0.19 Вольт
Высчитываем макс.мощность усилителя (примерно) P = I*U*КПД усил AB = 30 * 14.4 *0,5= 216 Ватт

Высчитываем потерю мощности P=I*U*КПД усил AB = 30 * 0,19 * 0,5 = 2,85 Ватт

1) Сечение кабеля играет важную роль и легко может испортить звук (например комплект для усилителя). Малое сечение кабеля способствует потери мощности, негативно сказывается на безопасности. Требует учёта при планировании бюджета.

2) Расчёты последними двумя вариантами условны, во внимание не берутся клеммы от акб, колбы и их предохранители, наконечники и т. д, а значит желательно использовать провод с сечением больше.

3) Практика показывает что люди заражаются АЗ и заменяют усилители на более мощные, а значит требования к сечению становятся выше. Легче купить провод «с запасом» если уверены в свапе, хуже точно не будет.

Источник

Выбор сечения проводов автомобильной проводки

Электрический ток, проходя по любому проводнику, нагревает его.

Если проводник нагрет незначительно, то выделяемое им тепло быстро рассеивается в воздухе й температура проводника остается сравнительно небольшой. При увеличении тока в проводнике, естественно, возрастет и количество выделяемого тепла, которое, не успевая рассеиваться в воздухе (так как поверхность охлаждения данного проводника остается неизменной), приведет к значительному повышению температуры проводника.

В результате может загореться изоляция проводника, а при значительном токе может расплавиться металл проводника. Кроме того, нагревание провода свидетельствует о том, что часть электрической энергии теряется бесполезно в проводах, или, как говорят, в проводах происходит падение напряжения. От этого понижается напряжение, подводимое к потребителям.

Совсем избежать нагревания проводов невозможно. Тем не менее потери электрической энергии могут быть небольшими, если правильно выбрать сечение провода.

Существуют нормы наибольшего допустимого тока для каждого стандартного сечения проводника.

Выбор сечения провода по этим нормам называется расчетом по допустимому току (плотности тока).

Следует помнить, что этот метод применим только для проводов сравнительно коротких электрических цепей, какими являются, например, цепи зажигания и электрооборудования на автомобилях. По этому же методу можно выбирать провода, подходящие от распределительного щитка к электромотору какого-либо станка или устройству для зарядки аккумуляторных батарей и т. д.

Наибольший допустимый ток в изолированных проводах при открытой проводке

Площадь поперечного сечения провода в кв. мм	Наибольший допустимый ток в а
	для провода с медной жилой	для провода с алюминиевой жилой
0,75	9	—
1	11	9
1,5	14	11
2,5	20	14
4	25	20
6	31	25
10	43	31
16	75	43
25	100	75
35	125	100
50	160	125
70	200	160
95	240	200
120	280	240

Данные для выбора сечения проводника по плотности тока приведены в табл. 5 и 6. Табл. 5 служит для выбора сечений изолированных проводов открытой проводки, применяемой для осветительной и силовой сети, мастерских, зарядных станций и временных электрических установок полевого типа (зарядных устройств, освещения и пр.). На автомобилях, где условия охлаждения проводов значительно хуже, приходится брать пониженную плотность тока; данные для расчета сечения этих проводов, независимо от их марки, приведены в табл. 6.

Таблица 6
Наибольший допустимый ток в изолированных проводах, применяемых на автомобилях

Площадь поперечного сечения проводника в кв» мм	Наибольший допустимый ток в а
1,0	3
1.5	6
2,5	15
4	20
6	25
10	35
16	50
25	70
35	80
50	90
70	100
95	125
120	150

Марка провода при выборе сечения его жилы в зависимости от проходящего тока во внимание не принимается.

Пример 1. Необходимо определить, какого сечений следует поставить соединительный провод между генератором и аккумуляторной батареей на автомобиле, если зарядный ток в указанной цепи не превышает 12 а.

Так как провод будет проложен на автомобиле, поэтому подбирать его сечение следует по табл. 6. Из таблицы видно, что ток в 12 а находится между 6 и 15 а, которым соответствуют провода сечением 1,5 и

2,5 кв. мм. Так как 12 а больше б а, то сечение в 1,5 кв. мм принять нельзя, а приходится брать ближайшее большее, т. е. 2,5 кв. мм, которому соответствует наибольший ток в 15 а.

Пример 2. В ремонтной мастерской необходимо сделать проводку тока от распределительного щитка к электромотору токарного станка. Мощность электромотора 5 кет при напряжении 220 в. Какого сечения взять медный провод?

Прежде всего определим ток, потребляемый электромотором при полной нагрузке.

Для этого мощность электромотора (5 квт = 5 000 вт) разделим на напряжение (220 в).

5000 / 220 = 22.8 а

Теперь, пользуясь табл. 5 (для открытой проводки), устанавливаем, что 22,8 а находится между 20 и 25 а, которым соответствуют сечения 2,5 и 4 кв. мм. Принимаем ближайшее большее сечение провода — 4 кв. мм.

В тех случаях, когда провода служат для кратковременного подведения тока к какому-либо потребителю, как, например, к стартеру, а длина проводов невелика, наибольший допустимый ток для данного сечения проводника может быть увеличен в четыре-пять раз.

Источник

Как рассчитать сечение кабеля для автомобиля

Выбор сечения провода и предохранителя

Таблица выбора провода в зависимости от тока нагрузки и температуры окружающей среды.

Сечение провода, мм 2

Сила допустимого тока (А) в зависимости от температуры окружающей среды, С

Выбирая провод, нужно учитывать его длину и способ его прокладки (в жгуте, гофре или отдельно). Ниже представлена более подробная таблица с учётом длины провода.

Максимальная длина кабеля (в метрах) от источника энергии до потребителя при падении напряжения меньше 2% для 12В систем. То есть значения внутри таблицы — это длина провода определённого сечения и проходящий через него ток, при котором будет падение напряжения 2%.

Сечение кабеля, мм 2

1 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 75 100

Например, при подключении автомагнитолы нам нужен 1 метр провода, ток потребления примерно 10 ампер. Наблюдая по таблице, видим (выделил зелёным цветом), что нам нужен провод сечением 1,5 мм 2 . (10 — Ток, 1 — длина, 1,5 — сечение провода).

При выборе провода нужно не забывать про предохранители, в случае замыкания должен перегорать предохранитель, а не провод. Предохранитель должен находиться как можно ближе к источнику питания или к распределительному предохранителю большего номинала. С помощью следующей таблицы можно ориентировочно подобрать предохранитель только для защиты провода, где нагрузка будет постоянная. При нагрузках с большими пусковыми токами, например стартёр, лебёдка, нужно рассчитывать номинал предохранителя с учётом пускового тока потребителя. Предохранитель может выдерживать кратковременные перегрузки, при превышении 35% от номинального тока, предохранитель перегорает за считанные секунды или мгновенно (зависит от производителя).

Источник

Как выбрать сечение провода для сетей освещения 12 вольт

В разговорах с покупателями при обсуждении галогенного освещения на 12 вольт почему-то очень часто мелькает слово «слаботочка», что характеризует соответствующее отношение к выбору проводов — что есть под рукой, то и используем, напряжение ведь безопасное.

Напряжение 12 вольт, действительно безопасное, в том смысле, что прикосновение к оголенному проводу с таким напряжением просто не ощущается, но вот токи в таких цепях текут достаточно большие (см. основные моменты использования безопасного напряжения в быту).

Рассмотрим для примера питание обычной галогенной лампы мощностью 50 W, ток в первичной цепи трансформатора I=50W/220V=0.23A (или, точнее, чуть больше с учетом КПД трансформатора), при этом во вторичной цепи 12 V течет ток I=50W/12V= 4.2 A, что уже в 18 раз больше. Если не учесть этот факт, можно столкнуться с очень неприятными неожиданностями.

Однажды ко мне за консультацией зашёл человек и рассказал, что он сделал в своем доме галогенное освещение, использовал надежный индукционный трансформатор 1000W при нагрузке 900W, провел от монтажной коробки отдельный провод к каждой лампе, но в момент включения провода просто загорелись, причем те провода, которые вели от выхода трансформатора к монтажной коробке.

На вопрос о сечении проложенных проводов — ответ: «Обыкновенное сечение, как везде — 1,5 мм 2 «. В стационарном режиме по этому проводу должен был течь ток I=900W/12V=75A, а при включении и того больше. Сечение медного провода в таких условиях должно быть не менее 16 мм 2 . Отсюда вывод: важно не забывать о повышенных токах в цепях 12 вольт и соответственно выбирать провода. Этого, впрочем, иногда бывает совершенно недостаточно.

Очень часто приходится сталкиваться с жалобами на то, что при использовании трансформаторов большой мощности (в данном случае уже 200W является большой мощностью), питающих несколько ламп, яркость свечения ламп заметно убывает с увеличением расстояния от трансформатора. Попытки справиться с этой проблемой путём увеличения мощности трансформатора, естественно, не приводят к улучшению ситуации, тем более не помогает увеличение мощности используемых ламп. Дело в том, что причиной данного явления является банальное падение напряжения на проводах в соответствии с законом Ома.

Проиллюстрируем сказанное на конкретном примере:

Допустим, надо запитать группу из трех ламп по 50W каждая, расположенную на расстоянии L от трансформатора, как показано на рисунке:

Эквивалентная схема имеет вид:

Сопротивление каждой лампы Rl= U 2 /P = 2.88 Ом, а сопротивление провода длиной L и сечением S

где ρ — удельное сопротивление, в данном случае меди (0,0173 Ом мм 2 /М).

Если на выходе трансформатора поддерживается напряжение U₀ = 12 V, то ток через каждую лампу

а мощность, выделяемая в лампе

Пользуясь этими формулами, легко рассчитать зависимость мощности от длины провода. Результаты расчетов приведены в таблице (если нажать на картинку, то загрузится таблица в большем формате):

Как видно из таблицы, мощность довольно быстро падает с увеличением длины проводов, еще более наглядно это видно на графиках:

Рис.3. Потеря мощности ламп в зависимости от длины питающих проводов

Избежать заметной неравномерности светового потока ламп можно не только за счет применения провода большого сечения, но и разделяя лампы на группы, питаемые отдельными проводами, в пределе запитывая каждую лампу своим проводом. В любом случае, приобретая осветительное оборудование полезно попросить продавца дать точные рекомендации по выбору сечения проводов и схеме монтажа.

Конкретные рекомендации по выбору сечения провода в цепи освещения 12 В при использовании электронных и индукционных трансформаторов можно найти в соответствующих таблицах.

Таблицы для выбора сечения проводов в низковольтных цепях освещения

Как показано ранее, из анализа потерь мощности в сетях освещения 12 В, сечение проводов для галогенного освещения 12 вольт следует выбирать с учетом суммарной мощности ламп, подключаемых к трансформатору, и длины этих проводов.

Подход к определению сечения проводов зависит от того, какой источник используется для питания цепи: электронный или индукционный. Допустимая длина проводов во вторичной цепи электронных блоков питания, как правило, не может превышать 2 метров (в очень редких случаях для трансформаторов большой мощности допускается длина до 3 метров). В этом случае следует использовать провод с сечением указанным в документации на трансформатор. Если такие данные отсутствуют можно ориентировочно воспользоваться данными из таблицы:

Таблица сечений медных проводов в цепи освещения 12 В длиной до 2 метров (для электронных блоков питания). Если нажать на картинку, то загрузится таблица в большем формате.

При использовании индукционных трансформаторов длина провода во вторичной цепи ограничена только падением напряжения на проводах и, следовательно, может быть значительно большей, чем у электронных (импульсных) блоков питания, при условии компенсации за счет увеличения сечения провода.

Ниже приведена таблица для выбора сечения проводов в зависимости от суммарной мощности ламп, подключаемых ко вторичной обмотке индукционного трансформатора и длины этих проводов. Следует иметь в виду, что лампы могут быть разделены на группы, подключаемые каждая своим проводом, в этом случае сечение группового провода определяется по таблице для каждой группы отдельно. В пределе возможно подключение каждой лампы своим проводом.

Таблица сечений медных проводов в цепи освещения 12 В (для индукционных трансформаторов).

Источник