Инженерный онлайн-калькулятор

Калькулятор тепловой стойкости кабеля при коротком замыкании

Рассчитайте минимальное сечение проводника, допустимый ток КЗ, максимальное время отключения или проверьте кабель по пропускаемой энергии I²t.

Адиабатическая проверка проводника при коротком замыкании

Тепловая стойкость кабеля и проводника при КЗ

Рассчитайте минимальное сечение, допустимый ток, предельное время отключения или проверьте проводник по пропускаемой энергии I²t.

Важно: формула применима к кратковременному КЗ, обычно до 5 секунд. Для отключения быстрее 0,1 с предпочтительнее фирменное значение пропускаемой энергии I²t конкретного аппарата.
1. Что требуется определить
2. Проводник и коэффициент k
3. Исходные данные

Что проверяет калькулятор

При коротком замыкании жила быстро нагревается. Для кратковременного процесса, обычно до 5 секунд, применяют адиабатическое условие:

S = I × √t / k
  • S — минимальное сечение одного проводника, мм²;
  • I — действующее значение тока КЗ через проводник, А;
  • t — полное время от возникновения КЗ до прекращения тока, с;
  • k — коэффициент материала, изоляции, начальной и допустимой конечной температуры, А·√с/мм².

Эквивалентная форма: I²t ≤ k²S². Слева находится тепловой импульс, пропущенный защитой, справа — допустимый тепловой импульс проводника.

Это не полный подбор кабеля. Отдельно проверяются длительно допустимый ток, способ прокладки, падение напряжения, автоматическое отключение, отключающая способность аппарата и минимальные сечения PE/PEN.

Пять режимов расчёта

Минимальное сечение

По известным току КЗ, времени отключения и коэффициенту k.

Допустимый ток

По выбранному сечению и полному времени отключения.

Максимальное время

По току КЗ, сечению и допустимому тепловому импульсу.

Проверка проводника

Сравнение расчётного I²t с допустимым k²S².

Проверка по I²t аппарата

Сравнение фирменной пропускаемой энергии автомата или предохранителя со стойкостью жилы.

Какой ток и какое время вводить

Для тепловой стойкости нужен максимальный ожидаемый действующий ток КЗ через проверяемый проводник. Номинал автомата вместо тока КЗ подставлять нельзя.

Время должно включать весь процесс от появления повреждения до прекращения тока: распознавание, выдержку расцепителя, движение механизма, размыкание контактов и гашение дуги.

При времени меньше 0,1 с произведение I²t по фирменной характеристике аппарата обычно надёжнее, чем упрощённое умножение расчётного тока на время. Особенно это важно для токоограничивающих автоматов и предохранителей.

Как выбрать коэффициент k

ПроводникТиповой kУсловия предварительного применения
Медь, ПВХ, до 300 мм²115Начальная температура 70 °C, конечная 160 °C
Медь, ПВХ, свыше 300 мм²103Для крупных сечений принимается иная конечная температура
Медь, XLPE/EPR143Начальная температура 90 °C, конечная 250 °C
Алюминий, ПВХ, до 300 мм²76Начальная температура 70 °C, конечная 160 °C
Алюминий, ПВХ, свыше 300 мм²68Для крупных сечений принимается иная конечная температура
Алюминий, XLPE/EPR94Начальная температура 90 °C, конечная 250 °C

Значения не универсальны. Для голых проводников, экранов, оболочек, шин, стальных элементов, кабелей с другой температурой, особых соединений и нестандартной конструкции k выбирают отдельно по применимой нормативной таблице или данным производителя.

Почему появился отдельный запас по I²t

В новой версии запас применяется одинаково во всех режимах именно к тепловому импульсу. Это устраняет прежнее несоответствие, когда в одних режимах увеличивался ток, а в других напрямую I²t. При запасе 10% калькулятор умножает расчётный тепловой импульс на 1,10.

Запас не является обязательным нормативным коэффициентом. Это дополнительная консервативная надбавка пользователя к предварительному расчёту.

Единицы I²t: А²·с и кА²·с

В каталогах встречаются разные единицы. Калькулятор поддерживает обе:

1 кА²·с = 1 000 000 А²·с

Нельзя воспринимать «кА²·с» как обычные тысячи А²·с: в квадрате коэффициент 1000 превращается в 1 000 000.

Параллельные проводники

Ток делится между несколькими проводниками только при одинаковых сечениях, длинах, материалах, сопротивлениях, способах прокладки и надёжных соединениях. Калькулятор предполагает идеальное равномерное распределение.

Поскольку тепловый импульс зависит от квадрата тока, при равном делении между двумя жилами нагрузка каждой составляет четверть общего I²t. При неравномерном распределении этот вывод уже неверен, поэтому параллельные пути должны проверяться отдельно.

Ближайшее стандартное сечение

В режиме подбора калькулятор показывает не только математический минимум, но и ближайшее стандартное сечение одной жилы из ряда до 630 мм². Выбранное стандартное значение затем обязательно проверяют по допустимому току, способу прокладки, автоматическому отключению и требованиям к защитным проводникам.

Ограничения адиабатического метода

  • Расчёт предназначен для кратковременного КЗ, обычно не более 5 секунд.
  • При очень быстром отключении предпочтительно фирменное I²t аппарата.
  • Для длительных процессов и крупных конструкций может потребоваться неадиабатическая модель.
  • Формула не подтверждает отключающую способность автомата или предохранителя.
  • Не проверяются клеммы, наконечники, экраны, оболочки и оборудование, если их стойкость ниже стойкости жилы.
  • Для PE и PEN сохраняются отдельные ограничения по минимальному сечению и механической прочности.
  • Для генераторов, инверторов и источников с ограниченным током отдельно проверяют фактическую временную характеристику КЗ.

Измерения, расчёт токов КЗ и подбор защиты должны выполнять специалисты. Работы в электрощите под напряжением опасны.

Пример расчёта

Дано: ток КЗ 3000 А, время отключения 0,2 с, медная жила с ПВХ-изоляцией, k = 115, один проводник.

S = 3000 × √0,2 / 115 ≈ 11,67 мм²

Без дополнительного запаса ближайшее стандартное сечение — 16 мм². При запасе 10% по тепловому импульсу расчётный минимум увеличивается до примерно 12,24 мм², поэтому стандартный выбор также остаётся 16 мм².

Связанные расчёты

Калькулятор петли фаза-ноль и тока КЗМаксимальная длина линии по автоматуСелективность автоматов и УЗО

Частые вопросы

Можно ли по этому расчёту полностью выбрать кабель?

Нет. Это только проверка теплового воздействия КЗ. Дополнительно учитываются нагрузка, способ прокладки, падение напряжения, перегрузка, автоматическое отключение и механическая прочность.

Какой ток КЗ вводить?

Максимальный ожидаемый действующий ток именно через проверяемый проводник в рассматриваемой точке.

Почему используется максимальный, а не минимальный ток КЗ?

Для теплового воздействия опасен наибольший ток. Минимальный ток используют в другой проверке: достаточно ли быстро сработает защитный аппарат в конце линии.

Почему время ограничено пятью секундами?

При большей длительности теплообмен с окружающей средой становится существенным и упрощённая адиабатическая модель уже недостаточна.

Когда выбирать режим I²t?

Когда производитель автомата или предохранителя приводит максимальную пропускаемую энергию. Для токоограничивающих аппаратов и времени менее 0,1 с это обычно предпочтительный вариант.

Подходит ли расчёт для PE-проводника?

Да, но одновременно проверяются нормативное минимальное сечение, механическая прочность, непрерывность PE и условие автоматического отключения.

Можно ли считать несколько параллельных кабелей?

Да, только как предварительную оценку при равномерном распределении тока. Различия длины, сопротивления и контактов могут заметно изменить ток каждой жилы.

Что означает коэффициент тепловой стойкости 1,5×?

Допустимое k²S² в 1,5 раза выше принятого расчётного I²t. Это не означает такой же запас по току: ток входит в формулу в квадрате.

Нужно проверить кабель и защиту на объекте?

Поможем разобраться с токами КЗ, временем отключения, сечениями и аппаратами защиты. Диагностика и выезд по Туле и Тульской области — от 5000 ₽.