Как определить сечение кабеля на глаз: Как узнать сечение провода различными способами

Опубликовано

Содержание

Как узнать сечение провода различными способами

Нередко встречается в супермаркете электротехническая продукция без бирок и опознавательных знаков. Среди неё запросто может оказаться бухта провода или кабеля. Как узнать, подходит ли сечение провода в вашей конкретной ситуации? Ответ прост – измерить его либо проконсультироваться у продавца.

Каждый, кто занимается продажей кабелей и проводов, может подсказать, какую нагрузку они способны выдержать. Кроме того, на проводах пробиваются надписи (цифры), характеризующие сечение и количество жил. Но в реальной практике не всё так просто, как кажется. Качество выпускаемой кабельной продукции в последнее время заметно ухудшилось.

Проблемы качества выпускаемых проводов

Многие производители кабельно-проводниковой продукции, стараясь выручить побольше, искусственно занижают толщину изоляции и завышают диаметр кабеля. Указывая большее, чем в реальности, сечение провода, производитель экономит очень большую сумму. К примеру, на производство тысячи метров медного провода сечением 2,5 мм2 требуется меди 22,3 кг, а при изготовлении провода в 2,1 мм2 требуется всего 18,8 кг. Вот и получается экономия в 3,5 кг меди.

Провода медные для проводки различного сеченияПровода медные для проводки различного сечения

Ещё один способ удешевления продукции – изготовление токопроводящей жилы из некачественного сырья. При добавлении дешёвых примесей снижается токопроводность, следовательно, расчёты длины кабеля должен быть изменены.

к содержанию ↑

Зачем нужно проводить расчет нагрузки кабеля?

Этот вопрос часто возникает при прокладке проводки в квартире или своём доме. Сначала считаются все планируемые нагрузки, а потом определяется необходимое сечение провода. Потом приобретается нужный материал в магазине и производится монтаж электропроводки в доме.

В результате эксплуатации новой проводки сначала «выбивает» автомат на электрощитке, а потом обнаруживается повреждение провода. Причём он часто оказывается полностью расплавленным, в результате чего и произошло короткое замыкание. Получается, что сделаны неправильные расчёты, и как узнать минимально допустимое значение сечение провода в таком случае?

Бытовая техника и электроприборы в квартиреБытовая техника и электроприборы в квартире

 

 

Чтобы избежать серьёзных перегрузок, необходимо подсчитать, сколько электрических приборов в квартире будет задействовано одновременно. Среди самых мощных бытовых приборов, которые обычно используются дома при приготовлении пищи и создания нашего комфорта, можно выделить:

  • электроплиту;
  • кондиционер;
  • микроволновку;
  • электрочайник;
  • утюг;
  • стиральную и посудомоечную машины;
  • кофемолку;
  • пылесос.

Потребляемая мощность этой бытовой техники колеблется от 1 до 2 киловатт (за исключением электроплиты).

Важно! Если сечение провода указано неверно (занижено), то при его использовании закономерно возникновение больших перегрузок, которые ведут к возгоранию проводки.

к содержанию ↑

Как вычислить?

Опытные электрики могут «на глаз» с большой точностью определить сечение провода. Обыкновенному человеку сделать это намного сложнее. Поэтому рассчитать сечение кабеля по диаметру лучше всего прямо в магазине. По крайней мере, это выйдет куда дешевле, чем устранять последствия короткого замыкания из-за перегрузки в электросети.

Специалисты настоятельно рекомендуют научиться узнавать сечение провода самостоятельно.

Попробуем это сделать на конкретных примерах с применением арифметических формул школьной математики.

Всем примерно понятно, что такое сечение провода. Если перекусить его поперёк кусачками, то можно увидеть круглое поперечное сечение медной или алюминиевой жилы. Измеряется оно по стандартной математической формуле: как площадь круга. Где r – радиус окружности, возведенный в квадрат и умноженный на константу «пи» (π=3,14).

Чем больше диаметр кабеля/провода, тем больший ток может пройти за определённое количество времени. И, соответственно, чем больше потребляемая электроприборами энергия, тем большее сечение провода должно быть.

Из упрощённой формулы Sкр=0,785d2 видно, для расчета площади поперечного сечения нужно знать точный диаметр провода. Для этого необходимо очистить жилу от изоляции.

к содержанию ↑

Расчёт для многожильного провода

Многожильный провод (многопроволочный) представляет собой свитые вместе одножильные проволоки. Кто хоть немного дружит с математикой, тот прекрасно понимает, что необходимо посчитать количество этих проволочек в многожильном проводе. После этого измеряется сечение одной тонкой проволочки и умножается на их общее количество. Рассмотрим следующие варианты.

Расчёт с помощью штангенциркуля

Измерение проводится штангенциркулем с обычной шкалой (или микрометром). У опытных мастеров этот инструмент всегда находится под рукой, но не все же профессионально занимаются электрикой.

Для этого на примере кабеля ВВГнг разрежьте ножом толстую оболочку и разведите жилы в разные стороны.

Измерение сечения провода штангенциркулемИзмерение сечения провода штангенциркулем

Потом выберете одну жилу и зачистите ножом или ножницами. Далее произведите замер этой жилы. Должен получиться размер 1,8 мм. В качестве доказательства правильности измерения обратитесь к расчетам.

Расчет сечения проводаРасчет сечения провода

Полученная в результате вычисления цифра 2,54 мм2 – это фактическое сечение жилы.

к содержанию ↑

Измерение с помощью ручки или карандаша

Если у вас не оказалось под рукой штангенциркуля, то можно воспользоваться подручными методами, используя карандаш и линейку. Сначала возьмите измеряемый провод, зачистите его и намотайте на карандаш или ручку так, чтобы витки ложились вплотную друг другу. Чем больше витков, тем лучше. Теперь подсчитаем количество намотанных витков и измерим их общую длину.

Измерение толщины провода с помощью линейкиИзмерение толщины провода с помощью линейки

К примеру, получилось 10 витков с общей длиной намотки 18 мм. Нетрудно подсчитать диаметр одного витка, для этого общую длину делим на количество витков.

Формула расчета диаметра проводаФормула расчета диаметра провода

В результате всех производимых расчётов по формуле получите искомый диаметр жилы. В этом случае он составляет 1,8 мм. Так как диаметр одной жилы известен, то нетрудно посчитать сечение всего провода ВВГнг по известной уже формуле.

Можно заметить, что результаты получились равными.

к содержанию ↑

Использование таблиц

Как можно узнать и измерить сечение кабеля, если под рукой не оказалось ни штангенциркуля, ни линейки, ни микрометра. Вместо того чтобы ломать себе голову над сложными математическими формулами, достаточно вспомнить, что есть уже готовые таблицы значений для измерения сечения кабеля. Существуют, конечно, очень сложные таблицы с множеством параметров, но, в принципе, для начала достаточно воспользоваться самой простой из двух колонок. В первой колонке вписывается диаметр проводника, а во второй колонке приводятся готовые значения сечения провода.

Таблица сеченияТаблица сеченияТаблица сечения проводя для закрытой проводки

Существует и другой «приблизительный» метод, который не требует измерения толщины отдельных проводков. Можно просто измерить сечение (диаметр) всего толстого свитка. Таким методом обычно пользуются опытные электрики. Они могут узнать сечение кабеля как «на глаз», так и с помощью инструментов.

Как узнать сечение провода различными способами

Как определить сечение кабеля на глаз

Как определить сечение кабеля на глазКак определить сечение провода? Данный вопрос возникает очень часто. Например, Вы планируете замену электропроводки. Посчитав планируемые нагрузки, определяете требуемое сечение провода, ну скажем 2,5 квадрата (квадратных миллиметров). Далее приобретаете соответствующий провод или кабель в магазине и производите монтаж электропроводки. В процессе эксплуатации, спустя некоторое время у вас отключается автомат в щитке, питающий определенную линию электропроводки, что свидетельствует о повреждении данной линии.

Вскрыв канал, где проходит поврежденный провод, выясняется, что короткое замыкание произошло по причине расплавления изоляции проводов в результате их нагрева.

Тут отчаявшийся электрик начинает винить себя в том, что он неправильно выполнил расчеты и соответственно выбрал сечение провода ниже минимально допустимого для данной нагрузки. При повторном пересчете выясняется, что расчеты были выполнены правильно, то есть при фактической нагрузке выбранный провод не должен был греться, а в чем же тогда причина?Как определить сечение кабеля на глаз

Причина заключается в несоответствии заявленного сечения провода фактическому. Определяем фактическое сечение поврежденного провода – оно составляет 2,1 квадрата, что на 0,4 меньше заявленного заводом изготовителем. Вот почему грелся провод.

Зачем занижают сечение? Занижая сечение провода, производитель может сэкономить достаточно приличную сумму. На изготовление тысячи метров провода сечением 2,5 необходимо примерно 22,3 кг меди, а сечением 2,1 квадрата – 18,8 кг, в данном случае экономится 3,5 кг меди. В условиях объемного производства это довольно ощутимая сумма, особенно если жила кабеля большего сечения, например 120 квадратов.

Для того чтобы избежать негативных последствий, следует уметь определять сечение провода. Ниже приведены способы определения сечения жил.

Определение сечения провода

Для определения площади поперечного сечения жилы провода или кабеля, используют штангенциркуль с обычной шкалой либо циферблатный или цифровой прибор. Как определить сечение провода штангенциркулем? Для опытных электриков данный вопрос может показаться смешным, а обычного домашнего мастера этот вопрос может загнать в тупик. Рассмотрим измерение провода на примере.

В первую очередь освежим память школьного курса геометрии, а именно вспомним формулу определения площади круга:

где п=3,14; r – радиус окружности.

Приведем данную формулу для нашего случая, а также немного упростим ее. Штангенциркулем измеряют не радиус, а диаметр круга. Исходя из того, что радиус это половина диаметра, получаем следующую формулу:

где d – диаметр окружности, в данном случае жилы.

Как определить сечение кабеля на глазДля удобства расчета упростим формулу, разделив пи на четыре, получаем:

Из полученного выражения видно, что для определения площади поперечного сечения необходимо знать диаметр провода. Итак, берем провод, очищаем жилу, сечение которой хотим определить. Затем измеряем диаметр жилы штангенциркулем. Как определить сечение кабеля на глаз

Получаем 1,78 мм. Подставляем полученное значение в формулу: 1,78 возводим в квадрат и умножаем на 0,785, округляем до сотых, получаем 2,49 – сечение провода.

Как правило, не у каждого домашнего электрика есть в хозяйстве штангенциркуль. Покупать его для измерения на несколько раз, в процессе замены электропроводки не целесообразно. Как определить сечение провода, не имея штангенциркуля? Оказывается очень просто: существует еще один способ измерения сечения жилы, который сможет выполнить любой человек, имея под рукой карандаш и линейку.

Берем провод, сечение которого нам необходимо узнать, и зачищаем его на длину около 30-50 сантиметров. Затем берем карандаш (ручку, фломастер и т.п.) и наматываем на него провод таким образом, чтобы витки наматываемого провода были вплотную друг другу.

Как определить сечение кабеля на глаз

Как определить сечение кабеля на глаз

Теперь подсчитываем количество намотанных на карандаш витков и измеряем их общую длину, в данном случае их 19, длинна – 32 миллиметров. Для определения диаметра одного витка необходимо общую их длину разделить на количество витков: 32 делим на 19 получаем 1,684 миллиметра. Подставляем диаметр в формулу, как и в предыдущем измерении, получаем 2,23 квадратных миллиметров. Провод для примера был взят из кабеля ВВГнг-2,5×7.

Если в хозяйстве есть провод и вы хотите его использовать для прокладки проводки, то можно определить сечение таким простым способом, сэкономив деньги на приобретение специального измерительного прибора, который, насколько мне известно, стоит сравнительно большую сумму.

Насколько точный результат предложенного выше метода? Все зависит от количества витков, чем их больше, тем меньше погрешность в результате. Единственный минус данного метода – достаточно большое сечение жилы измерить не получится. Представьте можно ли намотать провод сечением в 6 квадратов на карандаш или что-то подобное? В этом случае без специального устройства не обойтись.

Для определения сечения провода для проводки квартиры вышеуказанного способа достаточно. Приобретение штангенциркуля будет необходимо в том случае, если вы занимаетесь монтажом электропроводки профессионально. Наматывать провод каждый раз на карандаш будет очень долгим занятием. А вообще, как говорится, все приходит с опытом: бывалый электрик, проложивший не один километр провода, вмиг определит сечение провода без помощи каких-либо методов.

Существуют также специальные таблицы, которые несколько упрощают расчеты. В них приведены номинальные сечения проводов и соответствующие им диаметры для различных типов проводов, как одножильных, так и многожильных (гибких).

Смотрите также ролик о том, как определить сечение провода на нашем канале YouTube ! В данном ролике более подробно описан и показан наглядно способ определения сечения при помощи карандаша и линейки:

Подписка на рассылку

Когда используется кабель многожильный, который не соответствует заявленным характеристикам, изготовлен не по ГОСТу, могут возникнуть нежелательные последствия. Причем в продаже можно встретить кабели, на маркировке и упаковке которых указаны недостоверные показатели. Заявленное сечение может не соответствовать истинной цифре. Получается, что жила кабеля, купленного с учетом конкретной нагрузки, не справляется с током, который должна пропускать. В результате изоляция плавится. Риск возникновения аварийной ситуации, в том числе короткого замыкания, возрастает в разы. Чтобы подобного не произошло, нужно знать, как определить сечение многожильного кабеля.

Особенности расчета сечения однопроволочной (монолитной) жилы

Итак, вы приобрели кабель с однопроволочной жилой и решили замерить его сечение. Чтобы это стало возможно, для начала необходимо обзавестись штангенциркулем, калькулятором, стриппером для снятия изоляции и канцелярским ножиком. Установите сечение по диаметру кабеля. Для этого сделайте следующее:

• Снимите изоляцию с кабеля.
• Измерьте диаметр жилы (при помощи штангенциркуля).
• Вспомните школьную геометрию, а именно формулу, которая позволяет рассчитать площадь круга (токопроводящией жилы круглой формы):

S = π r2, где π = 3,14, а r — это радиус жилы.

Благодаря штангенциркулю можно узнать только диаметр, а требуется — радиус. Следует видоизменить формулу. Известно, что радиус составляет половину диаметра. Формула будет выглядеть так:

S = (π d2)/4, где d — диаметр жилы.

Для сокращения формулы можно поделить число π на 4. Получится стандартная формула для расчета сечения жилы по диаметру:

Произведем расчет на примере кабеля ВВГ-П 2х1,5, у которого диаметр жил при измерении штангенциркулем равен 1,35 мм. Подставляем значение в формулу:

S = 0,785*1,352 = 1,43 мм²

Из расчетов видно, что фактическое сечение жилы на 4,7 % меньше заявленного, что является допустимым занижением.

Выполнить расчет однопроволочного проводника, как показывает практика, несложно. Главное — быть внимательным и не перепутать диаметр с радиусом и наоборот.

Тонкости расчета сечения многопроволочной жилы

Не все кабели имеют однопроволочные жилы, и в таких случаях возникает вопрос: как определить сечение многожильного кабеля с многопроволочными жилами?

Осведомленность в вопросе о том, как замерить сечение многожильного кабеля, позволит быть уверенными в безопасности и надежности использования изделия. Здесь также все предельно понятно. Площадь сечения многожильного кабеля с многопроволочными жилами нужно измерять, отталкиваясь от площади одной проволоки из жил. Действуйте в следующем порядке:

1. Возьмите кабель и снимите с него оболочку и изоляцию с одной из жил.
2. Распушите жилу и пересчитайте все проволоки.
3. Произведите замер диаметра одной из проволок, из которых состоит жила.
4. Воспользуйтесь указанной выше формулой для расчета однопроволочной жилы. Это позволит вам узнать площадь одной проволоки.
5. Полученное значение умножьте на общее число жил.

Например, у вас есть кабель КГВВнг(A) 5х1,5. Зачистив, распушив жилу, замерив микрометром одну из проволок, а также посчитав количество проволок, получим следующие данные:

• Количество проволок — 28 шт.
• Диаметр одной проволоки — 0,26 мм

Для начала высчитаем сечение одной проволоки:

S = 0,785*0,262 = 0,053 мм²

Теперь полученное значение необходимо умножить на количество проволок в жиле — и получим сечение 1,378 мм²

Однако при расчете сечения многопроволочных жил необходимо также учитывать коэффициент укрутки проволок, который будет равен 1,053 для кабелей с многопроволочными жилами класса 5. В итоге получаем сечение жилы равное 1,45 мм² — фактическое сечение жилы также меньше заявленного на 3,3 %, что является допустимым.

Расчет сечения одножильного и многожильного кабеля может осуществить каждый желающий. Для этого необходимо лишь воспользоваться указанными выше формулами. Зная, как замерить сечение многожильного кабеля, удастся правильно выбрать изделие, и в итоге не возникнет никаких проблем. Поэтому перед проведением тех или иных манипуляций, связанных с использованием кабеля, обязательно производите данный расчет.

Компания «Кабель.РФ ® » является одним из лидеров по продаже кабельной продукции и располагает складами, расположенными практически во всех регионах Российской Федерации. Проконсультировавшись со специалистами компании, вы можете приобрести нужную вам марку многожильного кабеля по выгодным ценам.

Каждый из нас хоть раз в жизни прошел через ремонт. В процессе ремонта приходится делать монтаж и замену электропроводки, ведь она приходит в негодность при длительной эксплуатации. К сожалению, на рынке сегодня можно встретить очень много некачественной кабельно-проводниковой продукции. За счет различных способов удешевления товара страдает его качество. Заводы-изготовители занижают толщину изоляции и сечение кабеля в процессе производства.

Один из способов удешевления − использование для изготовления токопроводящей жилы материалов низкого качества. Некоторые производители добавляют дешевые примеси при изготовлении проводов. За счет этого токопроводность провода снижается, а, значит, качество продукции оставляет желать лучшего.

Кроме того, заявленные характеристики проводов (кабелей) уменьшаются из-за заниженного сечения. Все уловки изготовителя приводят к тому, что в продаже появляется все больше некачественной продукции. Поэтому стоит отдавать предпочтение той кабельной продукции, которая имеет подтверждение качества в виде сертификатов.

Цена качественного кабеля – это единственный, и, пожалуй, главный недостаток, который перечеркивает массу достоинств этого изделия. Медное кабельно-проводниковое изделие, которое выпущено по ГОСТу, имеет заявленное сечение проводника, требуемые по ГОСТу состав и толщину оболочки и медной жилы, произведено с соблюдением всех технологий, будет стоить дороже той продукции, которая выпускалась в кустарных условиях. Как правило, в последнем варианте можно найти массу недостатков: заниженное сечение в 1,3-1,5 раза, придание жилам цвета за счет стальки с добавлением меди.

Покупатели опираются на цену при выборе товара. На поиске низкой цены сконцентрировано основное внимание. И многие из нас даже не в силах назвать производителя, не говоря уже о качестве кабеля. Нам важнее, что мы нашли кабель с нужной маркировкой, например, ВВГп3х1,5, а качество изделия нас не интересует.

Поэтому чтобы не попасть на брак в данной статье рассмотрим несколько способов, к

3 способа, таблицы и соответствие параметров

Для правильного подбора кабеля при выполнении электротехнических работ важно учесть параметры, на которые рассчитана продукция. Основной критерий, учитываемый при выборе провода – площадь поперечного сечения. Рассмотрим возможные способы определения сечения провода и характер зависимости параметров кабеля от данной величины.

Способы определения сечения провода

Опытному электрику не составит труда определить сечение кабеля просто на глаз. Но для человека, у которого нет соответствующих навыков, вычисление указанной величины может стать настоящей проблемой.

На самом деле сечение провода можно определить с использованием нескольких способов, не представляющих сложности даже при отсутствии соответствующей подготовки.

Проще всего обратить внимание на маркировку кабельно-проводниковой продукции, нанесённую снаружи на изоляционное покрытие и повторяющуюся, с определённой периодичностью.

Также о данной величине можно узнать у продавца. Но если сечение не указано, или речь идёт о старом проводе, о характеристиках которого никакой информации нет, указанное значение можно узнать, воспользовавшись способами, указанными ниже. Для начала нужно узнать диметр.

При помощи приборов

Приборы с помощью которых можно измерить сечение:

  • штангенциркуль,
  • микрометром.

Думаю все могут пользоваться этими приборами, ниже в видео рассказано как применять микрометр:

Метод наматывания

Если в наборе домашних инструментов эти приборы отсутствуют, площадь сечения можно подсчитать, воспользовавшись альтернативным методом, при котором достаточно линейки и карандаша (или любого другого стержня).

Жила, очищенная от изоляции по длине до 500 мм, наматывается на карандаш, при плотном прилегании витков. Для вычисления сечения потребуется измерение следующих величин:

  • общей длины намотанного участка в мм;
  • количества витков.

Для определения диаметра жилы достаточно разделить полученную длину на число витков.

наматывание

Чтобы вычислить площадь сечения, осталось полученный результат подставить в формулу, указанную ниже.

Определение сечение методом расчёта по диаметру

Этот метод основан на начальном курсе геометрии, не связанный со сложными вычислениями. Для определения исходных показателей, необходимых при выполнении расчёта, следует воспользоваться штангенциркулем. С помощью этого инструмента измеряется значение диаметра жилы, очищенной от изоляционного покрытия.

Расчёт производится по следующей формуле, применяющейся для определения площади круга:

S = πR², в которой

  • π – постоянная величина, равная 3,14 в ближайшем округлении;
  • R – радиус сечения провода, определяется делением полученного значения диаметра на 2.

Если в указанную формулу, вместо радиуса, вставить диаметр, получим следующее:

S = (πD²)/4,

где D – значение диаметра жилы.

Преобразовав указанную формулу, после разделения числовых величин, получим следующее соотношение:

S = 0,785D².

Подставив измеренную величину диаметра, получим значение площади поперечного сечения провода. Учитывая округлённую величину π, ответ получится с определённой погрешностью, но точность вычисления вполне достаточна для поставленных задач.

Как определить соответствие параметров

Зная значение площади поперечного сечения, не составит труда подобрать необходимый кабель, исходя из параметров нагрузки и силы тока. Кроме сечения, необходимо выбор производится с учётом следующих особенностей:

  • материала – выпускается кабельно-проводниковая продукция с применением меди и алюминия. Первый материал отличается лучшей проводимостью и долговечность, практичнее в монтаже. Алюминиевая продукция легче и дороже, но прослужит меньше. Возможен вариант выбора кабеля из алюмомеди – композитного материала, сочетающего использование меди с алюминием. Такой кабель стоит ещё дешевле, но уступает указанным выше по всем характеристикам;
  • числу проволочек в жилах – кабель может быть выполнен из одной цельной проволоки или скручен из жгута тонких нитей. С возрастанием количества проволочек увеличивается гибкость провода, что значительно облегчает монтаж. Однопроволочный кабель применяется в ситуациях, когда необходимо удерживать заданную форму – в распределительных щитах и пр.;
  • материалу изоляционного покрытия – определяет условия эксплуатации провода и степень защищённости от стороннего воздействия различных агрессивных факторов.

При выборе медного кабеля, необходимо руководствоваться критериями, указанными в следующей таблице:

1

Более детальные характеристики по току и мощности указаны в такой таблице:

2

При выборе алюминиевого кабеля необходимо пользоваться следующей таблицей:

3

Мощность оборудования, которое предстоит подключать к указанной линии, определяется по паспортным данным или маркировке, нанесённой на корпус.

Если документация изготовителя отсутствует, мощность можно подсчитать после замера амперметром фактической силы тока. Умножив полученное значение на величину напряжения, получим фактическую нагрузку по мощности.

Для определения суммарной нагрузки на провод, необходимо сложить мощность всех потребителей, подключаемых к линии. Необходимо учитывать максимально возможное значение нагрузки, которое получается при одновременном включении всех бытовых приборов, чтобы выбранный кабель обладал необходимым запасом по мощности.

Кроме расчётных характеристик, качество кабельно-проводниковой продукции может подтверждаться следующими обстоятельствами:

  • сертификатом качества – документом, который предоставляется изготовителем и указывает на соответствие изделия государственным стандартам. Сертификат также подтверждает прохождение кабелем предусмотренных технологией и нормативами испытаний;
  • ценой – кабель надлежащего качества обладает соответствующей стоимостью. Если покупателю предлагают дешёвый товар, стоит задуматься о причинах его низкой цены;
  • цветом материала жилы (на срезе) – по цветовому оттенку можно определить, из какого металла она изготовлена. Многие изготовители экономят, представляя вместо медной продукции алюмомедную, характеризующейся низким качеством.

Правильно рассчитав площадь поперечного сечения провода, домашний мастер сможет подобрать продукцию, исходя из условий предстоящей эксплуатации и характеристик подключаемого оборудования. При знании методики, расчёт сечения не представляет особенных сложностей.

Как можно узнать сечение кабеля по диаметру жилы

Каждый из нас хоть раз в жизни прошел через ремонт. В процессе ремонта приходится делать монтаж и замену электропроводки, ведь она приходит в негодность при длительной эксплуатации. К сожалению, на рынке сегодня можно встретить очень много некачественной кабельно-проводниковой продукции. За счет различных способов удешевления товара страдает его качество. Заводы-изготовители занижают толщину изоляции и сечение кабеля в процессе производства.

Один из способов удешевления − использование для изготовления токопроводящей жилы материалов низкого качества. Некоторые производители добавляют дешевые примеси при изготовлении проводов. За счет этого токопроводность провода снижается, а, значит, качество продукции оставляет желать лучшего.

Кроме того, заявленные характеристики проводов (кабелей) уменьшаются из-за заниженного сечения. Все уловки изготовителя приводят к тому, что в продаже появляется все больше некачественной продукции. Поэтому стоит отдавать предпочтение той кабельной продукции, которая имеет подтверждение качества в виде сертификатов.

Цена качественного кабеля – это единственный, и, пожалуй, главный недостаток, который перечеркивает массу достоинств этого изделия. Медное кабельно-проводниковое изделие, которое выпущено по ГОСТу, имеет заявленное сечение проводника, требуемые по ГОСТу состав и толщину оболочки и медной жилы, произведено с соблюдением всех технологий, будет стоить дороже той продукции, которая выпускалась в кустарных условиях. Как правило, в последнем варианте можно найти массу недостатков: заниженное сечение в 1,3-1,5 раза, придание жилам цвета за счет стальки с добавлением меди.

Покупатели опираются на цену при выборе товара. На поиске низкой цены сконцентрировано основное внимание. И многие из нас даже не в силах назвать производителя, не говоря уже о качестве кабеля. Нам важнее, что мы нашли кабель с нужной маркировкой, например, ВВГп3х1,5, а качество изделия нас не интересует.

Поэтому чтобы не попасть на брак в данной статье рассмотрим несколько способов, как можно определить сечение кабеля по диаметру жилы. В сегодняшнем мануале я покажу, как такие расчеты можно произвести и с помощью высокоточных измерительных инструментов, так и без них.

Проводим расчет сечения провода по диаметру

В последнее десятилетие особенно заметно снизилось качество выпускаемой кабельной продукции. Больше всего страдает сопротивление - сечения провода. На форуме я часто замечал, что народ недоволен подобными изменениями. И продолжаться это будет до тех пор, пока на это наглое воровство изготовителя не начнут реагировать.

Со мной произошел аналогичный случай. Мною было куплено метра два провода маркировки ВВГнг 3х2,5 кв. миллиметра. Первое что мне бросилось в глаза, это очень тонкий диаметр. Я подумал, что, скорее всего, мне подсунули провод меньшего сечения. Еще больше удивился, когда увидел надпись на изоляции ВВГнг 3х2.5 кв.мм.

Опытному электрику, ежедневно сталкивающемуся с проводами, легко определить «на глаз» сечение кабеля или провода. Но порой даже профессионал делает это с трудом, не говоря уже о новичках. Сделать расчет сечения провода по диаметру – это важная задача, которую нужно решить прямо в магазине. Поверьте, эта минимальная проверка обойдется вам дешевле и проще, чем восстановление ущерба от возгорания, которое может возникнуть из-за короткого замыкания.

сечение и диаметр провода

Вы наверное спросите зачем необходимо проводить расчет сечения кабеля по диаметру? Ведь в магазине любой продавец подскажет, какой провод вы должны купить под вашу нагрузку, тем более на проводах есть надписи, на которых указано количество жил и сечение. Что тут сложного рассчитал нагрузку, купил провод, сделал электромонтаж. Однако не все так просто.

Порой на бухте провода или кабеля и вовсе нет бирки, на которой указаны технические характеристики. Скорее всего, эта та ситуация, о которой я рассказывал выше, − несоответствие проводниковой и кабельной продукции требованиям современных ГОСТов.

Чтобы никогда не становиться жертвой обмана, настоятельно рекомендую вам научиться определять сечение провода по диаметру самостоятельно.

Заниженное сечение провода - в чем опасность?

Итак, рассмотрим опасности, которые поджидают нас при использовании в быту проводов низкого качества. Понятно, что токовые характеристики токоведущих жил снижаются прямо пропорционально уменьшению их сечения. Нагрузочная способность провода из-за заниженного сечения падает. Согласно стандартам рассчитан ток, который может пропустить через себя провод. Он не разрушится, если по нему пройдет меньший ток.

Сопротивление между жилами уменьшается, если слой изоляции более тонкий, чем требуется. Тогда в аварийной ситуации при повышении питающего напряжения в изоляции может возникнуть пробой. Если наряду с этим сама жила имеет заниженное сечение, то есть не может пропустить тот ток, который по стандартам она должна пропускать, тонкая изоляция начинает постепенно расплавляться. Все эти факторы неизбежно приведут к короткому замыканию, а потом и к пожару. Пожар возникает от искр, появляющихся в момент короткого замыкания.

Приведу пример: трехжильный медный провод (например, сечением 2,5 кв. мм.) согласно нормативной документации может длительно пропускать через себя 27А, обычно, считают 25А.

Но попадающиеся мне в руки провода, выпущенные согласно ТУ, на самом деле имеют сечение от 1,8 кв. мм. до 2 кв. мм. (это при заявленном 2.5 кв.мм.). Исходя из нормативной документации провод сечением 2 кв. мм. может длительно пропускать ток 19А.

Поэтому случись такая ситуация, что по выбранному вами проводу, который якобы имеет сечение 2,5 кв. мм., потечет рассчитанный на такое сечение ток, провод перегреется. А при длительном воздействии произойдет оплавление изоляции, затем и короткое замыкание. Контактные соединения (например, в розетке) очень быстро разрушаться, если такие перегрузки будут происходить регулярно. Поэтому сама розетка, а также вилки бытовых приборов также могут подвергнуться оплавлению.

А теперь представьте последствия всего этого! Особенно обидно, когда сделан красивый ремонт, установлена новая техника, например, кондиционер, электрический духовой шкаф, варочная панель, стиральная машинка, электрический чайник, микроволновка. И вот вы поставили печься булочки в духовку, запустили стиральную машину, включили чайник, да еще и кондиционер, так как стало жарко. Этих включенных приборов достаточно, чтобы пошел дым из распределительных коробок и розеток.

Потом вы услышите хлопок, который сопровождается вспышкой. А после этого пропадет электричество. Все еще хорошо закончится, если у вас имеются защитные автоматы. А если они низкого качества? Тогда хлопком и вспышкой вы не отделаетесь. Начнется пожар, который сопровождается искрами от проводки, горящей в стене. Проводка будет гореть в любом случае, даже если она замурована наглухо под плиткой.

Описанная мной картина дает ясно понять, насколько ответственно нужно выбирать провода. Ведь вы будете использовать их в своем жилище. Вот что значит, следовать не ГОСТам, а ТУ.

Формула сечения провода по диаметру

Итак, хотелось бы подвести итог всему вышесказанному. Если среди вас есть те, кто не читал статью до этого абзаца, а просто перепрыгнул, повторюсь. На кабельной и проводниковой продукции зачастую отсутствует информация о нормах, согласно которым она изготавливалась. Поинтересуйтесь у продавца, по ГОСТ или по ТУ. Продавцы порой и сами не могут ответить на этот вопрос.

Можно смело утверждать, что провода, изготовленные по ТУ, в 99,9 % случаев имеют не только заниженное сечение токоведущих жил (на 10−30%), но и меньший допустимый ток. Также в таких изделиях вы обнаружите тонкую внешнюю и внутреннюю изоляцию.

Если вы обошли все магазины, а проводов, выпущенных по ГОСТ, так и не нашли, то берите провод с запасом +1 (если он выпущен по ТУ). Например, вам нужен провод 1,5 кв. мм., тогда следует брать 2,5 кв. мм. (выпущенный то ТУ). На практике его сечение окажется равным 1,7-2,1 кв. мм.

Благодаря запасу сечения обеспечится запас по току, то есть нагрузка может быть немного превышена. Тем лучше для вас. Если же вам нужен провод сечением 2,5 кв. мм., то возьмите с сечением 4 кв. мм., так как его реальное сечение будет равно 3 кв.мм.

Итак вернемся к нашему вопросу. Проводник имеет поперечное сечение в виде круга. Наверняка, вы помните, что в геометрии площадь круга рассчитывается по конкретной формуле. В эту формулу достаточно подставить полученное значение диаметра. Сделав все расчеты, вы получите сечение провода.

формула сечения провода по диаметру

  • π - это константа в математике равная 3.14;
  • R - радиус круга;
  • D - диаметр круга.

Это и есть формула для расчета сечения провода по диаметру, которую многие почему то боятся. К примеру, вы провели измерения диаметра жилы и получили значение 1,8 мм. Подставив это число в формулу, получим следующее выражение: (3.14/4)*(1.8)2=2,54 кв. мм. Значит, провод, диаметр жилы которого вы измеряли, имеет сечение 2,5 кв.мм.

Расчет монолитной жилы

Когда вы идете в магазин за проводом, возьмите с собой микрометр или штангенциркуль. Последний более распространен в качестве измерительного прибора сечения провода.

Скажу сразу расчет сечения кабеля по диаметру в данной статье я буду выполнять для кабеля ВВГнг 3*2.5 мм2 трех разных фирм производителей. То есть суть всей работы будет разбита на три этапа (это только для монолитного провода). Посмотрим что получится.

кабель ВВГ три примера

Чтобы узнать сечение провода (кабеля), состоящего из одной проволоки (монолитная жила), необходимо взять обычный штангенциркуль или микрометр и сделать замер диаметра жилы провода (без изоляции).

снимаем внешнюю изоляцию с кабеля

Для этого нужно предварительно очистить небольшой участок измеряемого провода от изоляции, а потом уже приступить к измерению токоведущей жилы. Другими словами, берем одну жилу и снимаем изоляцию, а затем измеряем диаметр этой жилы штангенциркулем.

снимаем изоляцию с жилы

Пример №1. Кабель ВВГ-Пнг 3*2.5 мм2 (производитель неизвестен). Общее впечатление - сечение показалось сразу маловато, поэтому и взял для опыта.

определение сечения провода по диаметру

Снимаем изоляцию, меряем штангенциркулем. У меня получилось диаметр жилы равен 1.5 мм. (маловато однако).

диаметр кабеля пример 1

Теперь возвращаемся к нашей вышеописанной формуле и подставляем в нее полученные данные.

Имеем:

расчет сечения по формуле пример 1

Получается фактическое сечение составляет 1.76 мм2 вместо заявленного 2.5 мм2.

Пример №2. Кабель ВВГ-Пнг 3*2.5 мм2 (производитель «Азовкабель»). Общее впечатление - сечение вроде бы нормальное, изоляция тоже хорошая, плотная с виду не экономили на материалах.

расчет сечения провода по диаметру

Делаем все аналогично, снимаем изоляцию, меряем, получаем следующие цифры: диаметр - 1.7 мм.

диаметр кабеля пример 2

Подставляем в нашу формулу для расчета сечения по диаметру, получаем:

сечение провода по формуле пример 2

Фактическое сечение составляет 2.26 мм2.

Пример №3. Итак остался последний пример кабель ВВГ-Пнг 3*2.5 мм2 производитель неизвестен. Общее впечатление - сечение также показалось заниженным, изоляция вообще голыми руками снимается (прочности ни какой).

меряем диаметр провода штангенциркулем

В этот раз диаметр жилы составил 1.6 мм.

диаметр кабеля пример 3

Фактическое сечение составляет 2.00 мм2.

формула сечения провода пример 3

Также хотелось бы добавить в сегодняшний мануал как определить сечение провода по диаметру при помощи штангенциркуля еще один пример, кабель ВВГ 2*1.5 (как раз завалялся кусок). Просто захотелось сравнить, сечения 1.5-го формата тоже занижают.

сечение кабеля ВВГ-2-1.5 по диаметру

Проделываем все тоже самое: снимаем изоляцию, берем штангенциркуль. Получилось диаметр жилы 1.2 мм.

сечение провода ВВГ-2-1.5

Фактическое сечение составляет 1.13 мм2 (вместо заявленных 1.5 мм2).

Расчет без штангенциркуля

Этот способ расчета применяется для нахождения сечения провода с одной жилой. При этом измерительные инструменты не используются. Бесспорно, применение штангенциркуля или микрометра для этих целей считается самым оптимальным. Но ведь эти инструменты не всегда есть в наличии.

В таком случае найдите предмет цилиндрической формы. Например, обычную отвертку. Берем любую жилу в кабеле, длина произвольная. Снимаем изоляцию, чтобы жила была полностью чистой. Наматываем оголенную жилу провода на отвертку или же карандаш. Измерение будет тем точнее, чем больше витков вы сделаете.

определить сечение провода без штангенциркуля

Все витки должны располагаться как можно более плотно друг к другу, чтобы не было зазоров. Подсчитываем, сколько витков получилось. Я насчитал 16 витков. Теперь нужно измерять длину намотки. У меня получилось 25 мм. Делим длину намотки на число витков.

диаметр провода без штангенциркуля

  1. L - длина намотки, мм;
  2. N - количество полных витков;
  3. D - диаметр жилы.

Полученное значение является диаметром провода. Для нахождения сечения пользуемся выше описанной формулой. D = 25/16 = 1.56 мм2. S = (3.14/4)*(1.56)2 = 1.91 мм2. Получается при измерении штангенциркулем сечение составляет 1.76 мм2, а при измерении линейкой 1.91 мм2 - ну погрешность есть погрешность.

Как определить сечение многожильного провода

В основе расчета лежит тот же принцип. Но если вы будете измерять диаметр сразу всех проволочек, из которых состоит жила, то рассчитаете сечение неправильно, ведь между проволочками есть воздушный зазор.

многожильный провод ПВС-3-1.5

Поэтому сначала нужно распушить жилу провода (кабеля) и посчитать количество проволочек. Теперь по вышеописанному способу необходимо измерять диаметр одной жилки.

К примеру, у нас есть провод, состоящий из 27 жилок. Зная, что диаметр одной жилки составляет 0,2 мм, мы можем определить сечение этой жилки, используя все то же выражение для расчета площади круга. Полученное значение необходимо умножить на количество жилок в пучке. Так можно узнать сечение всего многожильного провода.

сечение многожильного провода

В качестве многожильного провода ПВС 3*1.5. В одном проводе 27 отдельных жилок. Берем штангенциркуль меряем диаметр, у меня получилось диаметр составляет 0.2 мм.

диаметр многожильного провода

Теперь нужно определить поперечное сечение этой жилки, для этого используем все туже формулу. S1 = (3.14/4)*(0.2)2 = 0.0314 мм2 - это сечение одной жилки. Теперь умножаем это число на количество жил в проводе: S = 0.0314*27= 0.85 мм2.

Друзья предлагаю в данной теме «как рассчитать сечение кабеля по диаметру» так сказать хвастаться рекордами у кого какие измерения получились: например у меня максимум что попадалось кабеля ВВГ-Пнг 3х2,5 фактическое сечение 1,7 кв.мм (занижено на – 32 %).

Понравилась статья - поделись с друзьями!

Как определить сечение провода

измерение диаметра провода микрометром

Капитальный ремонт это неизбежное мероприятие, которое предстоит сделать в любом жилом или хозяйственном помещении. Кроме внешних отделочных работ он предусматривает замену всех коммуникаций, в том числе и электропроводки, которую надо выбрать и купить. К сожалению, указанная на бирке или самом кабеле информация зачастую не соответствует действительности, хоть и на законных основаниях (в ГОСТах прописана допустимая погрешность) поэтому, чтобы обезопасить себя от покупки некачественного кабеля, надо знать как определить сечение провода.

Зачем надо уточнять сечения кабеля

маркировка производителя кабеля

На большинстве проводов и кабелей производитель обязан наносить маркировку, указывающую на их тип, количество токопроводящих жил и их сечение. Если провод промаркирован как 3х2,5 – это значит, что сечение провода по диаметру равно 2,5 мм². Фактические значения могут отличаться от указанных примерно на 30%, потому что некоторые виды проводки (в частности ПУНП) производятся по устаревшим нормам, допускающим погрешность на указанное количество процентов и в основном она появляется в меньшую сторону. В итоге, если использовать кабель меньшего сечения, чем расчетное, то для провода эффект будет примерно такой же, если бы тоненький полиэтиленовый шланг подключить к пожарному гидранту. Это может привести к опасным последствиям: перегреву электропроводки, оплавлению изоляции, изменению свойств металла. Поэтому, прежде чем сделать покупку, обязательно надо проконтролировать чтобы площадь поперечного сечения проводника не отличалась от той, что заявлена производителем.

Способы узнать реальный диаметр провода

Самый простой и точный метод измерить диаметр жилы провода – использовать специальные инструменты, такие как штангенциркуль или микрометр (электронный или механический). Чтобы измерение было точным измеряемый провод надо очистить от изоляции, чтобы инструмент за нее не цеплялся. Также надо осмотреть кончик провода, чтобы он был без перегибов – иногда они появляются если жила перекусывается тупыми кусачками. Когда диаметр измерен, можно приступать к вычислению площади сечения жилы провода.

 

Микрометр даст более достоверное значение, чем штангенциркуль.

измерение диаметра провода линейкой

В случае когда под рукой нет точного измерительного инструмента, есть еще один способ как узнать сечение – для него нужна будет отвертка (карандаш или любая трубка) и измерительная линейка. Также придется купить хотя бы один метр провода (хватит и 50 см, если только продадут такое количество) и снять с него изоляцию. Далее проволока наматывается плотно, без зазоров, на жало отвертки и длина намотанного участка замеряется линейкой. Полученная ширина намотки делится на количество витков и результатом будет искомый диаметр провода, по которому уже можно искать сечение.

Как проводить измерения подробно показано в этом видео:

Какие формулы надо использовать

формула расчета сечения кабеля

Что такое сечение провода известно еще по азам геометрии или черчения – это пересечение объемной фигуры воображаемой плоскостью. По точкам их соприкосновения образуется плоская фигура, площадь которой вычисляется подходящими формулами. Жила провода чаще всего цилиндрической формы и в сечении дает круг, соответственно, поперечное сечение проводника можно рассчитать по формуле:

S = ϖ R²

R – радиус круга, равен половине диаметра;

ϖ = 3,14

Есть провода с плоскими жилами, но их мало и площадь сечения на них находить гораздо проще – просто перемножить стороны.

Чтобы получить более точный результат надо иметь в виду:

  1. Чем больше витков (их должно быть не меньше 15) накрутить на отвертку, тем точнее получится результат;
  2. Расстояний между витками быть не должно, из-за зазора погрешность будет выше;
  3. Нужно сделать несколько замеров, каждый раз меняя его начало. Чем их больше, тем выше точность расчетов.

Недостатком такого способа является то, что для замеров можно использовать проводники небольшой толщины, толстый кабель накрутить будет сложно.

Определяем сечение провода с помощью таблицы

Использование формул не дает гарантированного результата, да и как назло они забываются в самый нужный момент. Поэтому определение сечения лучше проводить согласно таблице, куда сведены результаты вычислений. Если получилось измерить диаметр жилы, то площадь сечения провода можно посмотреть в соответствующем столбце таблицы:

сечение провода по диаметру таблица

Если надо найти общий диаметр многопроволочной жилы кабеля, то придется отдельно вычислить диаметр каждого проводка, а полученные значения сложить. Дальше все делается так же, как и с однопроволочной жилой – результат находится по формуле или таблице.

При замерах сечения провода, его жила тщательно очищается от изоляции, так как не исключена возможность что ее толщина будет больше нормативной. Если в точности расчетов по каким-либо причинам есть сомнения, то лучше выбирать кабеля или провода с запасом мощности.

Чтобы приблизительно узнать сечение провода, который будет приобретаться, надо сложить мощности электрооборудования, что будет к нему подключено. Потребляемая мощность обязательно указывается в паспорте прибора. По известной мощности высчитывается суммарный ток, который будет протекать по проводнику, а исходя из него уже подбирается сечение.

Советы по выбору сечения провода

Сечение проводника – это не все, на что нужно обращать внимание. Немаловажное значение имеет материал, из которого он изготовлен. Жила из меди или алюминия имеет определенный цвет и если он вызывает сомнение, то вероятно в целях экономии здесь производителем используется сплав металла. Это может привести к опасным последствиям, так как проводимость тока будет меньше, чем у заявленных металлов.

таблица - выбор сечения провода для открытой и закрытой проводки

Сечение провода определяется только по диаметру токоведущей жилы. Некоторые покупатели ошибочно пытаются вычислить сечение по общему диаметру (жила+изоляция), отнимая от результата предполагаемую толщину изоляции. Так делать ни в коем случае нельзя, так как погрешность измерения будет чрезмерно высокой. Кроме того, в целях экономии металла производителем может быть сделана толще сама изоляция, и на вид изделие кажется вполне нормальным.

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.

Как можно узнать сечение кабеля по диаметру

Приветствую вас, друзья!

Вы делаете ремонт и решили поменять электропроводку самостоятельно. И теперь вам нужно выбрать кабель. Что вам надо сделать? Нужно пойти и купить кабели для вашего ремонта, если вы, конечно не владелец кабельного завода.

Но что мы имеем в магазине? А там выбор очень даже ничего. И ТУ и ГОСТ. Но даже кабель сделанный по ГОСТу не гарантирует вам технические данные заявленные производителем. Производители, желая уменьшить затраты на производство своей продукции, применяют разные ухищрения. И одно из них занижение сечения жил кабеля. Я уже не говорю о ТУ – кабелях, там вообще всё плохо. Как-то померил сечение кабеля ТУ ВВГ Зх2,5, так вообще было полтора квадрата.

Уменьшают также толщину изоляции жил кабеля. Но мы будем говорить о сечении.

Конечно, кабель произведенный по ГОСТу имеет преимущетсво перед ТУшным. Но и цена его значительно выше. Поэтому, дабы удешевить ремонт, многие используют кабель ТУ. Среди продукции произведенной по Техническим Условиям встречается более или менее качественная продукция. Но на глаз определить сечение жилы кабеля нет возможности (только приблизительно), поэтому я вам расскажу как это сделать достаточно точно.

Что мы можем измерить у кабеля? Только диаметр.

Я вам расскажу как узнать сечение кабеля по диаметру

Все, надеюсь, знают что такое штангенциркуль. Штангенциркуль – это прибор, с помощью которого можно измерить в том числе и диаметр жилы кабеля.

Измеряем диаметр жилы кабеля предварительно очистив его от изоляции.
Кабель с монолитными жилами.

Судя по показаниям нашего прибора диаметр жилы кабеля 3,2 мм.
Так как сечение кабеля имеет форму круга, то рассчитать его можно по формуле:

Подставляем в формулу значение нашего диаметра, это будет 3,2 мм и получаем:

Мы видим, что сечение проводника кабеля 8 кв. мм. Хотя покупался он как 10 кв.мм.

Кстати, замер можно производить также микрометром. Измерения будут точнее. Но, точность до тысячных нам не нужна.
Ну а что, если у вас нет ни штангенциркуля, ни микрометра? Выход есть! Для этого нам подойдет обыкновенная линейка.

Расчет сечения кабеля по диаметру без штангенциркуля

Также очищаем жилу кабеля от изоляции, но намного побольше, чем для измерения штангенциркулем.

Берем предмет цилиндрической формы (например отвертку или авторучку) наматываем провод виток к витку как можно плотнее. Чем больше витков, тем точнее измерение.

Измеряем длину нашей намотки с помощью линейки, делим на количество витков – получаем диаметр нашей жилы.

Ну и по формуле находим сечение жилы нашего кабеля. Сразу хочу оговорится, данные измерения полученные таким способом не такие точные как полученные с помощью штангенциркуля. Да и провод слишком толстый не померяешь – просто трудновато будет его намотать. Но и такой способ имеет право на существование.

Ну а что если провод многожильный? Как определить сечение такого кабеля?

Определяем сечение многожильного кабеля

Тут не намного сложнее чем с моножилой.
Измеряем диаметр одной жилки многожильного провода. А дальше всё также. По формуле определяем сечение этой жилки. А далее умножаем сечение одной жилки провода на количество жилок и получаем полное сечение провода.

Повторяться не буду и по-новой считать не будем. Я думаю, что из первого примера было всё понятно.

А если жилок очень много? Я бы скрутил провод и измерил бы диаметр всех жил вместе.

Конечно, это было бы менее точное измерение, так как есть какие-то зазоры между жилами, но можно добавить на погрешность процентов 10. Если получится немного больше – это не страшно – больше не меньше.

Ну а если вдруг забыли формулу или потеряли, как быть?

Умные люди промеряли всё заранее и составили таблицу расчета сечения кабеля по диаметру.

В первой графе диаметр, а во второй графе сечение, соответствующее этому диаметру.

Конечно, диаметр и сечение даны здесь с определенным шагом, но и кабели, выпускаемые в нашей стране имеют определенные размеры ( 0,5; 0,75; 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16 и т. д. кв.мм.).

Так что все эти данные есть в таблице. Измеряли, посмотрели в таблице и всё. Очень просто.

Но есть ещё один способ как узнать сечение кабеля по диаметру

С помощью специальной программы. Скачиваете программку на компьютер. Надо узнать сечение измеренного вами кабеля-вводите в окошко значение диаметра, в другое количество жил и всё. Программка выдает вам сечение.

Измеряли диаметр жилки многожильного кабеля, ввели в окошко значение диаметра, в другое количество жилок и всё. Сечение провода появляется в третьем окошке. Всё очень просто. Вот ссылка на программу.

Всё что хотел вам рассказать сегодня. Если статья была вам полезна, то самая лучшая благодарность это поделиться в соцсетях. Кнопочки сбоку и внизу.

Еще статьи на сайте

Как определить сечение жил кабеля простыми способами, когда и зачем это нужно

Производители хотят не упустить покупателей, но не все из них указывают сечение жил в кабеле или проводе правдиво. Зачем производители это делают – чтобы снизить расходы на производство этих материалов. Когда выбирают какой-то токопроводящий элемент, обязательно нужно перепроверять его сечение, так как его несоответствие способно стать причиной аварийной ситуации. Есть несколько способов, как определить этот параметр, они простые, для этого используют не только инструменты, но также подручные средства и специальные таблицы.

Зачем надо точное значение

Узнают сечение покупаемых кабелей, чтобы подобрать подходящий для определенной цели. Если проводник не будет соответствовать по этому параметру, то возникает повышенная опасность возгорания. Так, нельзя брать кабель или электропровод, у которого этот параметр ниже допустимой нормы, так как он будет сильно греться во время эксплуатации. Такой нагрев постепенно будет снижать запас прочности изоляции и по итогу произойдет ее пробой и, возможно – последующее возгорание.

Кроме необходимости перепроверки указанного в спецификации значений при покупке нового провода, узнать точное сечение может быть нужно и в других ситуациях. Одна из самых распространенных – это необходимость замены уже отработавшего токопроводного элемента. Его параметры нельзя посмотреть, так как такие сведения редко помнят или сохраняют где-то записанными. Если брать новый провод «на глаз», то также возможно его возгорание после ввода в эксплуатацию.

На заметку!

Производитель снижает реальные параметры жил относительно заявленных, чтобы сэкономить на производстве электропроводов и кабелей.

Как определить

Существует несколько способов определения этого значения электропровода. Есть формулы, по которым можно рассчитать параметр или таблицы, в которых присутствуют все значения распространенных стандартных проводников. Зная какой-то один параметр, к примеру – диаметр жилы, ее токопроводящую способность – можно узнать и сечение. Другие способы определения такие:

  • по формуле через диаметр – S=π*R², где R – это ½ диаметра (d), а π=3,14;
  • измерительным прибором – микрометром;
  • с помощью штангенциркуля;
  • при использовании карандаша или ручки;
  • линейкой на основании диаметра.

Микрометр, а также штангенциркуль помогает определить самый точный диаметр, а после на его основании рассчитать сечение по формуле: S= d*d*d/4, результат будет в мм². При помощи инструментов измеряют токопроводящие элементы круглого сечения, но они достаточно дорогие и поэтом покупать их для одного раза нецелесообразно.

Для определения с помощью ручки или карандаша (подходит маркер, фломастер, другое) сперва срезают изоляцию. Потом жилу плотно наматывают на пишущую принадлежность по всей длине. После измеряют длину намотки линейкой и делят ее на число витков, чтобы узнать диаметр. Чем больше будет сделано витков – тем точнее расчет. Когда диаметр стал известен, высчитывают сечение по специальной формуле.

Можно вычислить этот параметр и при помощи только линейки, но жила обязана быть достаточно толстой. Диаметр определяют ниткой или тонкой бумагой – для большей точности. От листа отрывают полоску и загибают с одной из сторон. После бумагу оборачивают вокруг жилы, до касания полоски. В месте из соединения загибают повторно и прикладывают к линейке для замера. С ниткой действуют аналогично. Рассчитывают диаметр по формуле: d=l/2π, где l – это длина бумаги или нитки. Потом используют стандартный расчет – S=π*R², чтобы определить R, d (диаметр) делят на 2.

Внимание!

Чтобы определить по таблице, надо знать номинальную проводящую способность (мощность или ток) жилы, ее материал или диаметр.

Расчет многожильного электропровода и советы по покупке

Чтобы рассчитать сечение многожильного провода, нужно действовать немного иначе, чем в случае с одножильным. Если все жилы одинаковы, то требуется замерить одну из них любым способом, а потом рассчитать значение по стандартной формуле. Когда значение высчитано для одной из жил, подсчитывают их число и общее сечение определяют по формуле: S общ= n*Si (Si – это одна жила). Чтобы определить соответствие заявленных параметров реальным, надо учитывать такие моменты:

  1. На проводе есть маркировка, которая помогает узнать все важные параметры конкретного проводника. Если ее нет, то качество сомнительное.
  2. Когда проводник высокого качества, то у продавца обязаны быть сертификаты. Они говорят о том, что провод сделан согласно НД и прошел испытания.
  3. Дешевым хороший провод или кабель быть не может, так как материалы, из которых он изготовлен, достаточно дорогие. Поэтому при низкой цене желательно перепроверить его сечение самостоятельно.

Не всегда производитель указывает правдивое сечение в спецификации. Но, узнать настоящее значение для жил электропровода несложно, даже при отсутствии нужных инструментов. Подходят и подручные средства – линейка, карандаш, фломастер, ручка, бумага. Главное при использовании таких методов – знать диаметр измеряемого кабеля, а дальше значение вычитывают по классической формуле.

Загрузка...

Как найти подходящий размер кабеля и провода?

Как определить правильный размер провода и кабеля для монтажа электропроводки?

Падение напряжения в кабелях

Мы знаем, что все проводники и кабели (кроме сверхпроводника) имеют некоторое сопротивление.

Это сопротивление прямо пропорционально длине и обратно пропорционально диаметру проводника, т. Е.

R ∝ L / a … [Законы сопротивления R = ρ (L / a)]

Всякий раз, когда ток проходит через проводник в этом проводнике происходит падение напряжения.Как правило, падение напряжения может пренебречь для проводников небольшой длины, но в случае проводников меньшего диаметра и проводников большой длины мы должны учитывать значительные падения напряжения для правильной установки электропроводки и будущего управления нагрузкой.

Согласно правилу IEEE B-23 , в любой точке между клеммой источника питания и установкой, падение напряжения не должно превышать 2,5% от предоставленного (питающего) напряжения .

How to Find The Suitable Size of Cable & Wire for Electrical Wiring Installation (Solved Examples in British and SI System) How to Find The Suitable Size of Cable & Wire for Electrical Wiring Installation (Solved Examples in British and SI System)

Пример:

, если напряжение питания составляет 220 В переменного тока, то значение допустимого падения напряжения должно быть;

  • Допустимое падение напряжения = 220 x (2.5/100) = 5,5 В

В цепях электропроводки также могут возникать падения напряжения от распределительной платы к разным подсистемам и конечным подсетям, но для подсхем и конечных подсхем значение падения напряжения должно быть половиной этого допустимого падения напряжения (т.е. 2,75 В при 5,5 В, как рассчитано выше)

Обычно падение напряжения в таблицах описывается в Ампер на метр (А / м) , например Каково будет падение напряжения в однометровом кабеле, по которому проходит один ток Ампера?

Существует два метода определения падения напряжения в кабеле , которые мы обсудим ниже.

В SI ( Международная система и метрическая система ) падение напряжения описывается ампер на метр (А / м) .

В FPS (система фунт-фут) падение напряжения описывается на основе длины, которая составляет 100 футов.

  • Обновление : теперь вы также можете использовать следующие электрические калькуляторы, чтобы найти падение напряжения и размер провода в американской системе измерения проволоки .
  1. Калькулятор размеров электрических проводов и кабелей (медь и алюминий)
  2. Калькулятор размеров проводов и кабелей в AWG
  3. Калькулятор падения напряжения в проводе и кабеле

Таблицы и диаграммы для правильного кабеля и провода Размеры

Ниже приведены важные таблицы, которые вы должны соблюдать для определения правильного размера кабеля для монтажа электропроводки.

Нажмите, чтобы увеличить
Table-1-current-rating-of-Copper-cables-at-86F-or-30C Table-1-current-rating-of-Copper-cables-at-86F-or-30C

Нажмите, чтобы увеличить

Table-Chart-current-rating-of-flexible-cords-Copper-cables-at-86F-30C Table-Chart-current-rating-of-flexible-cords-Copper-cables-at-86F-30C Нажмите, чтобы увеличить

How to Find The Suitable Size of Cable & Wire for Electrical Wiring Installation (Solved Examples in British and SI System) How to Find The Suitable Size of Cable & Wire for Electrical Wiring Installation (Solved Examples in British and SI System)

Нажмите, чтобы увеличить

How to Find The Suitable Size of Cable & Wire How to Find The Suitable Size of Cable & Wire Нажмите, чтобы увеличить

Table-Cable-Size-Current-Rating-with-voltage-drop-Metric-Decimal-SI-System Table-Cable-Size-Current-Rating-with-voltage-drop-Metric-Decimal-SI-System

Как найти падение напряжения в кабеле?

Чтобы найти падение напряжения в кабеле, выполните простые шаги, приведенные ниже.

  • Прежде всего, найдите максимально допустимое падение напряжения
  • Теперь, найдите ток нагрузки
  • Теперь, в соответствии с током нагрузки, выберите подходящий кабель (какой ток должен быть ближайшим к расчетному току нагрузки) из таблицы 1.
  • Из таблицы 1 найдите падение напряжения в метрах или 100 футах (какую систему вы предпочитаете) в соответствии с ее номинальным током

(будьте спокойны :), мы будем использовать как методы, так и систему для обнаружения падений напряжения (в метрах и 100 футах). ) в нашем решенном примере на всю электромонтажную проводку).

  • Теперь вычислите падение напряжения для фактической длины проводной цепи в соответствии с ее номинальным током с помощью , следуя формулам .

(Фактическая длина цепи x падение напряжения на 1 м) / 100 ->, чтобы найти падение напряжения на метр.
(фактическая длина цепи x падение напряжения на 100 футов) / 100—> чтобы найти падение напряжения на 100 футов.

  • Теперь умножьте это расчетное значение падения напряжения на коэффициент нагрузки где;

Коэффициент нагрузки = ток нагрузки, принимаемый кабелем / номинальный ток кабеля, указанный в таблице.

  • Это значение падения напряжения в кабелях при прохождении через него тока нагрузки.
  • Если рассчитанное значение падения напряжения меньше, чем значение, рассчитанное на шаге (1) (Максимально допустимое падение напряжения), то размер выбранного кабеля является правильным
  • Если рассчитанное значение падения напряжения превышает рассчитанное значение на этапе (1) (Максимально допустимое падение напряжения), затем рассчитайте падение напряжения для следующего (большего по размеру) кабеля и т. д. до тех пор, пока расчетное значение падения напряжения не станет меньше максимально допустимого падения напряжения, рассчитанного на этапе (1).

Похожие сообщения:

Как определить правильный размер кабеля и провода для данной нагрузки?

Ниже приведены примеры, показывающие, как найти правильный размер кабеля для данной нагрузки.

Для данной нагрузки, размер кабеля может быть найден с помощью разных таблиц, но мы должны помнить и следовать правилам падения напряжения.

Определяя размер кабеля для данной нагрузки, примите во внимание следующие правила.

Для данной нагрузки, кроме известного значения тока, должен быть дополнительный объем тока на 20% для дополнительных, будущих или аварийных нужд.

От счетчика электроэнергии до распределительной платы падение напряжения должно составлять , 1,25%, , а для конечной подсхемы падение напряжения не должно превышать , 2,5%, от напряжения питания.

Учитывайте изменение температуры, при необходимости используйте температурный коэффициент (Таблица 3)

Также учитывайте коэффициент нагрузки при определении размера кабеля

При определении размера кабеля учитывайте систему электропроводки, т.е. в открытой системе электропроводки, температура будет низкой, но в кабелепроводе температура повышается из-за отсутствия воздуха.

Похожие сообщения:

Решенные примеры правильного размера провода и кабеля

Ниже приведены примеры определения правильного размера кабелей для монтажа электропроводки, которые помогут легко понять метод «как определить правильный размер кабеля для данной нагрузки ».

Пример 1 ……. (британская / английская система)

Для монтажа электропроводки в здании общая нагрузка составляет 4.5 кВт и общая длина кабеля от счетчика электроэнергии до распределительной платы подсхемы составляет 35 футов. Напряжение питания составляет 220 В, а температура составляет 40 ° C (104 ° F). Найдите наиболее подходящий размер кабеля от счетчика электроэнергии до подсхемы, если проводка установлена ​​в кабелепроводах.

Решение: -

  • Общая нагрузка = 4,5 кВт = 4,5 х 1000 Вт = 4500 Вт
  • Дополнительная нагрузка 20% = 4500 х (20/100) = 900 Вт
  • Общая нагрузка = 4500 Вт + 900 Вт = 5400 Вт
  • Общий ток = I = P / V = ​​5400 Вт / 220 В = 24.5A

Теперь выберите размер кабеля для тока нагрузки 24,5A (из таблицы 1), который равен 7 / 0,036 (28 ампер), это означает, что мы можем использовать кабель 7 / 0,036 в соответствии с таблицей 1.

Теперь проверьте выбранный (7 / 0,036) кабель с температурным коэффициентом в таблице 3, поэтому температурный коэффициент составляет 0,94 (в таблице 3) при 40 ° C (104 ° F), а токоподъемность (7 / 0,036) составляет 28А, поэтому пропускная способность этого кабеля при 40 ° C (104 ° F) будет равна;

Номинальный ток при 40 ° C (104 ° F) = 28 x 0.94 = 26,32 амп.

Так как расчетное значение ( 26,32 Ампер ) при 40 ° C ( 104 ° F ) меньше, чем токоподъемность кабеля (7 / 0,036), которая составляет 28A , поэтому этот размер кабеля ( 7 / 0,036 ) также подходит по температуре.

Теперь найдите падение напряжения на 100 футов для этого (7 / 0,036) кабеля из Таблица 4 , что составляет 7 В , но в нашем случае длина кабеля составляет 35 футов.Следовательно, падение напряжения на 35-футовом кабеле будет;

Фактическое падение напряжения на 35 футов = (7 x 35/100) x (24,5 / 28) = 2,1 В

А Допустимое падение напряжения = (2,5 х 220) / 100 = 5,5 В

Здесь Фактическое падение напряжения (2,1 В) меньше, чем максимально допустимое падение напряжения 5,5 В. Следовательно, подходящий и наиболее подходящий размер кабеля (7 / 0,036) для данной заданной нагрузки для монтажа электропроводки.

Пример 2 ……. (СИ / Метрическая / Десятичная система)

Какой тип и размер кабеля подходит для данной ситуации

Нагрузка = 5.8 кВт

В = 230 В AV

Длина цепи = 35 метров

Температура = 35 ° C (95 ° F)

Решение: -

Нагрузка = 5,8 кВт = 5800 Вт

Напряжение = 230 В

Ток = I = P / V = ​​5800/230 = 25.2A

20% дополнительный ток нагрузки = (20/100) x 5.2A = 5A

Общий ток нагрузки = 25.2A + 5A = 30.2A

Теперь выберите размер кабеля для тока нагрузки 30.2A (из Таблицы 1), который равен 7 / 1,04 (31 Ампер), это означает, что мы можем использовать кабель 7 / 0,036 в соответствии с таблицей , таблица 1 .

Теперь проверьте выбранный (7 / 1,04) кабель с температурным коэффициентом в Таблице 3, поэтому температурный коэффициент составляет 0,97 (в таблице 3) при 35 ° C (95 ° F), а допустимая нагрузка по току (7 / 1,04) составляет 31A, следовательно, токонесущая способность этого кабеля при 40 ° C (104 ° F) будет;

Номинальный ток при 35 ° C (95 ° F) = 31 х 0,97 = 30 ампер.

Так как расчетное значение (30 А) при 35 ° C (95 ° F) меньше значения допустимой нагрузки по току (7/1).04) кабель, который является 31A, поэтому этот размер кабеля (7 / 1,04) также подходит по температуре.

Теперь найдите падение напряжения на амперметр для этого кабеля (7 / 1,04) из (Таблица 5), которое составляет 7 мВ, но в нашем случае длина кабеля составляет 35 метров. Следовательно, падение напряжения для 35-метрового кабеля будет:

Фактическое падение напряжения для 35-метрового =

= мВ x I x L

(7/1000) x 30 × 35 = 7,6 В

А Допустимое падение напряжения = (2.5 x 230) / 100 = 5,75 В

Здесь фактическое падение напряжения (7,35 В) больше, чем максимально допустимое падение напряжения в 5,75 В. Следовательно, этот размер кабеля не подходит для данной нагрузки. Поэтому мы выберем следующий размер выбранного кабеля (7 / 1,04), который равен 7 / 1,35, и снова найдем падение напряжения. Согласно таблице (5) номинальный ток 7 / 1,35 составляет 40 ампер, а падение напряжения на амперметр составляет 4,1 мВ (см. Таблицу (5)). Таким образом, фактическое падение напряжения для 35-метрового кабеля будет;

Фактическое падение напряжения на 35 м =

= мВ x I x L

(4.1/1000) x 40 × 35 = 7,35 В = 5,74 В

Это падение меньше, чем максимально допустимое падение напряжения. Так что это наиболее подходящий и подходящий кабель или провод размером .

Пример 3

В здании подключены следующие нагрузки: -

Подсистема 1

  • 2 лампы каждая на 1000 Вт и
  • 4 вентилятора каждая 80 Вт
  • 2 ТВ каждая мощностью 120 Вт

Подсистема 2

  • 6 Лампы каждая по 80 Вт и
  • 5 розеток каждая по 100 Вт
  • 4 лампы каждая по 800 Вт

Если напряжение питания 230 В переменного тока, то рассчитывают ток цепи и Размер кабеля для каждой подсхемы ?

Решение: -

Общая нагрузка подсхемы 1

= (2 x 1000) + (4 x 80) + (2 × 120)

= 2000 Вт + 320 Вт + 240 Вт = 2560 Вт

Ток для подсхемы 1 = I = P / V = ​​2560/230 = 11.1A

Общая нагрузка подсхемы 2

= (6 x 80) + (5 x 100) + (4 x 800)

= 480 Вт + 500 Вт + 3200 Вт = 4180 Вт

Ток для подчиненного блока -Схема 2 = I = P / V = ​​4180/230 = 18.1A

Следовательно, Рекомендуется кабель для подсхемы 1 = 3 / .029 ”( 13 Amp ) или 1 / 1,38 мм ( 13 Amp )

Рекомендуемый кабель для подсхемы 2 = 7 /.029 ”( 21 Ампер ) или 7 / 0,85 мм (24 Ампер)

Суммарный ток, потребляемый обоими подсхемами = 11,1A + 18,1A = 29,27 A

Таким образом, кабель рекомендуется для основного -Circuit = 7 / .044 ”(34 Amp) или 7 / 1.04 мм (31 Amp )

Пример 4

A 10H.P (7,46 кВт) трехфазный короткозамкнутый асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором Непрерывная номинальная мощность при пуске Star-Delta подключается через питание 400 В тремя одножильными ПВХ-кабелями, проложенными в кабелепроводе от 250 футов (76.2м) от платы предохранителей многоходового распределения. Его ток полной нагрузки составляет 19А. Средняя летняя температура в электропроводке составляет 35 ° C (95 ° F). Рассчитать размер кабеля для двигателя?

Решение: -

  • Нагрузка двигателя = 10H.P = 10 x 746 = 7460W * (1H.P = 746W)
  • Напряжение питания = 400 В (3-фазный)
  • Длина кабеля = 250 футов (76,2 м)
  • Ток полной нагрузки двигателя = 19A
  • Температурный коэффициент для 35 ° C (95 ° F) = 0.97 (из таблицы 3)

Теперь выберите размер кабеля для тока двигателя при полной нагрузке 19 А (из таблицы 4), который составляет 7 / 0,36 ”(23 Ампер) * (помните, что это трехфазная система, т.е. 3 кабель) и падение напряжения составляет 5,3 В на 100 футов. Это означает, что мы можем использовать кабель 7 / 0.036 в соответствии с таблицей (4).

Теперь проверьте выбранный (7 / 0,036) кабель с температурным коэффициентом в таблице (3), поэтому температурный коэффициент составляет 0,97 (в таблице 3) при 35 ° C (95 ° F) и допустимая нагрузка по току (7 / 0,036). ”) Составляет 23 А, следовательно, токоподъемность этого кабеля при 40 ° C (104 ° F) будет:

Номинальный ток при 40 ° C (104 ° F) = 23 x 0.97 = 22,31 Амп.

Так как расчетное значение (22,31 А) при 35 ° C (95 ° F) меньше значения пропускной способности по току (7 / 0,036) кабеля, который составляет 23 А, следовательно, этот размер кабеля (7 / 0,036) также подходит в отношении температуры.

Коэффициент нагрузки = 19/23 = 0,826

Теперь найдите падение напряжения на 100 футов для этого (7 / 0,036) кабеля из таблицы (4), которое составляет 5,3 В, но в нашем случае длина кабеля составляет 250 ноги. Таким образом, падение напряжения на 250 футов кабеля будет;

Фактическое падение напряжения для 250 футов = (5.3 x 250/100) x 0,826 = 10,94 В

А максимально Допустимое падение напряжения = (2,5 / 100) x 400 В = 10 В

Здесь фактическое падение напряжения (10,94 В) больше, чем у максимально допустимое падение напряжения 10В. Следовательно, этот размер кабеля не подходит для данной нагрузки. Поэтому мы выберем следующий размер выбранного кабеля (7 / 0,036), который равен 7 / 0,044, и снова найдем падение напряжения. В соответствии с таблицей (4) текущий рейтинг 7 / 0,044 составляет 28 ампер, а падение напряжения на 100 футов составляет 4.1 В (см. Таблицу 4). Следовательно, фактическое падение напряжения на 250-футовом кабеле будет;

Фактическое падение напряжения на 250 футов =

= Вольт на 100 футов x длина кабеля x коэффициент нагрузки

(4.1 / 100) x 250 x 0,826 = 8,46 В

А Максимально допустимое падение напряжения = (2,5 / 100) x 400 В = 10 В

Фактическое падение напряжения меньше, чем максимально допустимое падение напряжения. Так что это наиболее подходящий и подходящий размер кабеля для монтажа электропроводки в данной ситуации.

Похожие сообщения:

.

Обнаружение моргания глаз с помощью OpenCV, Python и dlib

В своем блоге на прошлой неделе я продемонстрировал, как выполнять распознавание лицевых ориентиров в режиме реального времени в видеопотоках.

Сегодня мы собираемся опираться на эти знания и разработать приложение для компьютерного зрения, способное обнаруживать и подсчитывать моргания в видеопотоках с использованием лицевых ориентиров и OpenCV.

Для создания нашего детектора моргания мы будем вычислять метрику, называемую , с соотношением сторон глаз (EAR), представленную Соукуповой и Чехом в их статье 2016 года, Обнаружение моргания глаз в реальном времени с использованием лицевых ориентиров .

В отличие от традиционных методов обработки изображений для вычисления мерцаний, которые обычно включают в себя некоторую комбинацию:

  1. Локализация глаз.
  2. Порог, чтобы найти белки глаз.
  3. Определение, исчезает ли «белая» область глаз на некоторое время (указывает на мигание).

Горизонтальное соотношение глаз - это гораздо более элегантное решение , которое включает в себя очень простой расчет , основанный на соотношении расстояний между лицевыми ориентирами глаз.

Этот метод обнаружения моргания глаз быстр, эффективен и прост в реализации.

Чтобы узнать больше о создании системы компьютерного зрения для обнаружения морганий в видеопотоках с использованием OpenCV, Python и dlib, просто продолжайте читать.

Обнаружение моргания глаз с помощью OpenCV, Python и dlib

Наш пост в блоге по обнаружению моргания разделен на четыре части.

В первой части мы обсудим соотношение сторон глаз и то, как его можно использовать для определения, мигает человек или нет в данном видеокадре.

Оттуда мы напишем код Python, OpenCV и dlib, чтобы (1) выполнить определение ориентира лица и (2) обнаружить моргание в видеопотоках.

На основе этой реализации мы применим наш метод для обнаружения морганий в примерах потоков веб-камеры вместе с видеофайлами.

Наконец, я подведу итоги сегодняшнего поста в блоге, обсуждая методы улучшения нашего детектора моргания.

Понимание «пропорции глаза» (EAR)

Как мы узнали из нашего предыдущего урока, мы можем применять определение ориентира лица для локализации важных областей лица, включая глаза, брови, нос, уши и рот:

Рисунок 1: Обнаружение лицевых ориентиров в видеопотоке в режиме реального времени.

Это также означает, что мы можем извлечь определенных структур лица , зная индексы определенных частей лица:

Figure 2: Applying facial landmarks to localize various regions of the face, including eyes, eyebrows, nose, mouth, and jawline. Рисунок 2: Применение лицевых ориентиров для локализации различных областей лица, включая глаза, брови, нос, рот и линию челюсти.

С точки зрения обнаружения моргания нас интересуют только два набора структур лица - глаз.

Каждый глаз представлен 6 (x, y) -координатами, начиная с левого угла глаза (как если бы вы смотрели на человека), а затем по часовой стрелке вокруг остальной части региона:

Figure 2: Applying facial landmarks to localize various regions of the face, including eyes, eyebrows, nose, mouth, and jawline. Рисунок 3: 6 лицевых ориентиров, связанных с глазом.

Основываясь на этом изображении, мы должны отнять на ключевой момент:

Существует связь между шириной и высотой этих координат.

На основе работы Соукуповой и Чеха в их статье 2016 года « Обнаружение моргания глаза в реальном времени с использованием лицевых ориентиров » мы можем затем вывести уравнение, которое отражает это соотношение, называемое аспектным соотношением глаз (EAR):

Figure 2: Applying facial landmarks to localize various regions of the face, including eyes, eyebrows, nose, mouth, and jawline. Рисунок 4: Уравнение пропорции глаза.

, где p1,…, p6 - местоположения двухмерных ориентиров лица.

Числитель этого уравнения вычисляет расстояние между вертикальными ориентирами глаза, в то время как знаменатель вычисляет расстояние между горизонтальными ориентирами глаза, соответственно взвешивая знаменатель, поскольку существует только одного набора горизонтальных точек, но двух наборов вертикальных точек.

Почему это уравнение так интересно?

Хорошо, как мы выясним, соотношение сторон глаза приблизительно постоянно, когда глаз открыт, но быстро падает до нуля, когда происходит мигание.

Используя это простое уравнение, мы можем избегать методов обработки изображений и просто полагаться на соотношение расстояний для ориентира глаза, чтобы определить, мигает ли человек.

Чтобы сделать это более понятным, рассмотрим следующий рисунок из Soukupová и Čech:

Figure 2: Applying facial landmarks to localize various regions of the face, including eyes, eyebrows, nose, mouth, and jawline. Рисунок 5: Слева вверху: Визуализация глазных ориентиров, когда глаз открыт. Вверху справа: Ориентиры глаз, когда глаз закрыт. Низ: Построение графика соотношения глаз с течением времени.Падение в соотношении сторон глаза указывает на мигание (Рисунок 1 из Soukupová и Čech).

На верхней левой у нас есть полностью открытое око - соотношение сторон здесь будет большим (r) и относительно постоянным во времени.

Однако, как только человек моргает ( вверху справа ), соотношение сторон глаза резко уменьшается, приближаясь к нулю.

Нижняя фигура изображает график соотношения сторон глаза для видео клипа. Как мы видим, соотношение сторон глаза постоянное, затем быстро падает близко к нулю, затем снова увеличивается, что указывает на одно мигание.

В нашем следующем разделе мы узнаем, как реализовать соотношение сторон глаза для обнаружения мерцания, используя лицевые ориентиры, OpenCV, Python и dlib.

Обнаружение морганий с помощью лицевых ориентиров и OpenCV

Чтобы начать, откройте новый файл и назовите его detect_blinks.py . Оттуда введите следующий код:

# импортировать необходимые пакеты
от scipy.spatial импорт расстояние как dist
из imutils.video импортировать FileVideoStream
от imutils.импорт видео VideoStream
из imutils импорт face_utils
импортировать numpy как np
импорт argparse
импорт imutils
время импорта
импорт dlib
импорт cv2
 

Для доступа к нашему видеофайлу на диске ( FileVideoStream ) или встроенной веб-камере / USB-камере / модулю камеры Raspberry Pi ( VideoStream ) нам понадобится библиотека imutils, набор удобных функций для работать с OpenCV проще.

Если в вашей системе не установлен imutils (или вы используете более старую версию), убедитесь, что вы устанавливаете / обновляете с помощью следующей команды:

$ pip install --upgrade imutils
 

Примечание: Если вы используете виртуальные среды Python (как и все мои учебные пособия по установке OpenCV), убедитесь, что вы используете команду workon , чтобы сначала получить доступ к вашей виртуальной среде, а затем установить / обновить imutils .

В остальном, большая часть нашего импорта довольно стандартна - исключение составляет dlib, который содержит нашу реализацию обнаружения лицевых ориентиров.

Если вы не установили dlib в своей системе, пожалуйста, следуйте моему руководству по установке dlib для настройки вашей машины.

Далее мы определим нашу функцию eye_aspect_ratio :

def eye_aspect_ratio (eye):
# вычислить евклидовы расстояния между двумя наборами
# вертикальные координаты глаза (x, y) -координаты
A = расст.евклидово (глаз [1], глаз [5])
B = dist.euclidean (глаз [2], глаз [4])

# вычислить евклидово расстояние между горизонтальными
# ориентир глаза (x, y) -координаты
C = dist.euclidean (глаз [0], глаз [3])

# вычислить соотношение сторон глаза
ухо = (A + B) / (2,0 * C)

# вернуть соотношение сторон глаз
возвратное ухо
 

Эта функция принимает один обязательный параметр - координаты (x, y) лицевых ориентиров для данного глаза .

Строки 16 и 17 вычисляют расстояние между двумя наборами вертикальных глазных ориентиров, а Линия 21 вычисляет расстояние между горизонтальных глазных ориентиров.

Наконец, строка 24 объединяет числитель и знаменатель для достижения окончательного соотношения сторон глаза, как описано в на Рисунке 4 выше.

Строка 27 затем возвращает соотношение сторон глаза вызывающей функции.

Давайте разберем аргументы командной строки:

# построить аргумент parse и разобрать аргументы
ap = argparse.ArgumentParser ()
ap.add_argument ("- p", "--shape -prector", обязательный = True,
help = "путь к предиктору лицевых ориентиров")
ap.add_argument ("- v", "--video", type = str, default = "",
help = "путь к входному видеофайлу")
args = vars (ap.parse_args ())
 

Наш сценарий detect_blinks.py требует один аргумент командной строки, за которым следует второй необязательный:

  • - форма-предиктор : Это путь к предварительно обученному детектору лицевых ориентиров dlib.Вы можете загрузить детектор вместе с исходным кодом и примерами видео к этому учебному пособию, используя раздел «Загрузки» в нижней части этого блога.
  • --видео : этот дополнительный переключатель управляет путем к входному видеофайлу, находящемуся на диске. Если вместо этого вы хотите работать с потоковым видео , просто пропустите этот переключатель при выполнении сценария.

Теперь нам нужно установить две важные константы, которые вам, возможно, потребуется настроить для собственной реализации, а также инициализировать две другие важные переменные, , поэтому обязательно обратите внимание на это объяснение:

# определить две константы, одну для соотношения сторон глаза, чтобы указать
# мигать, а затем вторая константа для числа последовательных
# кадры глаз должны быть ниже порога
EYE_AR_THRESH = 0.3
EYE_AR_CONSEC_FRAMES = 3

# инициализировать счетчики кадров и общее количество миганий
СЧЕТЧИК = 0
ИТОГО = 0
 

При определении того, происходит ли мигание в видеопотоке, нам необходимо рассчитать соотношение сторон глаза.

Если соотношение сторон глаза падает ниже определенного порога, а затем поднимается выше порога, то мы зарегистрируем «моргание» - EYE_AR_THRESH является этим пороговым значением. Мы устанавливаем значение по умолчанию 0,3 , так как это то, что лучше всего работает для моих приложений, но вам может потребоваться настроить его для своего собственного приложения.

Затем у нас есть важная константа, EYE_AR_CONSEC_FRAME - это значение установлено в 3 , чтобы указать, что три последовательных кадров с соотношением сторон глаза меньше, чем EYE_AR_THRESH должны произойти для того, чтобы мигание было зарегистрировано.

Опять же, в зависимости от скорости обработки кадров вашего конвейера, вам может потребоваться увеличить или уменьшить это число для вашей собственной реализации.

Строки 44 и 45 инициализируют два счетчика.СЧЕТЧИК - это общее количество последовательных кадров с соотношением сторон менее EYE_AR_THRESH , в то время как ИТОГО - это общее количество миганий, имевших место во время выполнения сценария.

Теперь, когда наши операции импорта, аргументы командной строки и константы были учтены, мы можем инициализировать детектор лица dlib и детектор ориентира лица:

# инициализировать детектор лица dlib (на основе HOG), а затем создать
# предиктор ориентир лица
print ("[INFO] загрузка предиктора ориентира лица... ")
детектор = dlib.get_frontal_face_detector ()
Forextor = dlib.shape_predictor (args ["shape_predictor"])
 

Библиотека dlib использует предварительно обученный детектор лица, основанный на модификации метода Гистограмма ориентированных градиентов + линейный SVM для обнаружения объекта.

Затем мы инициализируем фактический предиктор ориентира лица по , строка 51 .

Вы можете узнать больше о детекторе наземных ориентиров dlib (то есть, как он работает, на каком наборе данных он обучался и т. Д.).в этом сообщении в блоге).

Ориентиры лица, созданные dlib, следуют по индексируемому списку, как я описываю в этом уроке:

Figure 2: Applying facial landmarks to localize various regions of the face, including eyes, eyebrows, nose, mouth, and jawline. Рисунок 6: Полный набор лицевых ориентиров, которые можно обнаружить с помощью dlib (более высокое разрешение).

Таким образом, мы можем определить начальный и конечный значения индекса среза массива для извлечения координат (x, y) для левого и правого глаза ниже:

# захватить индексы лицевых ориентиров слева и
# правый глаз соответственно
(lStart, lEnd) = face_utils.FACIAL_LANDMARKS_IDXS [ "left_eye"]
(rStart, rEnd) = face_utils.FACIAL_LANDMARKS_IDXS ["right_eye"]
 

Используя эти индексы, мы сможем легко выделить области глаз.

Далее нам необходимо решить, работаем ли мы с файловым видеопотоком или USB / веб-камерой / камерой Raspberry Pi в режиме реального времени видеопоток:

# запустить поток видео
print ("[INFO] начало потока видеопотока ...")
vs = FileVideoStream (args ["video"]).Начало()
fileStream = True
# vs = VideoStream (src = 0) .start ()
# vs = VideoStream (usePiCamera = True) .start ()
# fileStream = False
time.sleep (1.0)
 

Если вы используете файловый видеопоток , оставьте код как есть.

В противном случае, если вы хотите использовать встроенную веб-камеру или USB-камеру, раскомментируйте Line 62 .

Для модуля камеры Raspberry Pi, раскомментируйте Line 63 .

Если вы откомментировали либо , , строка 62 или строка 63, , то также раскомментируйте , строку 64, , чтобы указать, что вы , а не , читая видеофайл с диска.

Наконец, мы достигли основного цикла нашего скрипта:

# зацикливание кадров из видеопотока
пока верно:
# если это видео поток файла, то нам нужно проверить, если
# в буфере осталось больше кадров для обработки
если fileStream, а не vs.more ():
перерыв

# захватить кадр из потокового видеофайла, изменить размер
# и преобразовать его в оттенки серого
# каналы)
frame = vs.read ()
frame = imutils.resize (рамка, ширина = 450)
серый = cv2.cvtColor (frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

# распознавать лица в кадре градаций серого
rects = детектор (серый, 0)
 

На линии 686810 мы начинаем цикл по кадрам из нашего видеопотока.

Если мы обращаемся к потоку видеофайлов и в кадре больше не осталось кадров, мы вырываемся из цикла (, строки 71 и 72 ).

Строка 77 читает следующий кадр из нашего видеопотока с последующим изменением его размера и преобразованием в оттенки серого (строки 78 и 79 ).

Затем мы обнаруживаем лица в кадре градаций серого по линии Line 82 с помощью встроенного детектора лиц dlib.

Теперь нам нужно зациклить каждую из граней в кадре, а затем применить обнаружение лицевого ориентира к каждой из них:

# цикл по распознаванию лиц
для прямой в рецах:
# определить ориентиры лица для области лица, затем
# преобразовать координаты лица (x, y) в NumPy
# массив
форма = предиктор (серый, прямоугольный)
shape = face_utils.shape_to_np (форма)

# извлечь координаты левого и правого глаза, затем использовать
# координаты для вычисления пропорции глаза для обоих глаз
leftEye = shape [lStart: lEnd]
rightEye = shape [rStart: rEnd]
leftEAR = eye_aspect_ratio (leftEye)
rightEAR = eye_aspect_ratio (rightEye)

# среднее соотношение сторон для обоих глаз
ear = (leftEAR + rightEAR) / 2.0
 

Строка 89 определяет ориентиры лица для области лица, в то время как Строка 90 преобразует эти координаты (x, y) в массив NumPy.

Используя наши методы нарезки массивов из этого сценария, мы можем извлечь координаты (x, y) для левого и правого глаза соответственно (строки 94 и 95 ).

Оттуда мы рассчитываем соотношение сторон для каждого глаза по линиям 96 и 97 .

В соответствии с предложением Soukupová и Čech мы усредняем два аспекта изображения вместе, чтобы получить лучшую оценку мерцания (делая предположение, что человек, конечно, моргает обоим глазам одновременно).

Наш следующий кодовый блок просто обрабатывает визуализацию лицевых ориентиров для самих областей глаза:

# вычислить выпуклую оболочку для левого и правого глаза, затем
# визуализировать каждый глаз
leftEyeHull = cv2.convexHull (leftEye)
rightEyeHull = cv2.convexHull (rightEye)
cv2.drawContours (frame, [leftEyeHull], -1, (0, 255, 0), 1)
cv2.drawContours (frame, [rightEyeHull], -1, (0, 255, 0), 1)
 

Подробнее об извлечении и визуализации отдельных областей ориентира для лица вы можете прочитать в этом посте.

На данный момент мы вычислили наше (усредненное) соотношение сторон глаза, но на самом деле мы не определили, произошло ли мигание - об этом будет сказано в следующем разделе:

# проверьте, находится ли соотношение глаз ниже мерцания
# Порог и, если да, увеличить счетчик кадров моргания
если ухо  = EYE_AR_CONSEC_FRAMES:
ИТОГО + = 1

# сбросить счетчик глаз
СЧЕТЧИК = 0
 

Строка 111 проверяет, находится ли соотношение сторон глаза ниже нашего порога моргания - если это так, мы увеличиваем количество последовательных кадров, указывающих на то, что мигание происходит ( Строка 112 ).

В противном случае, Линия 116 обрабатывает случай, когда соотношение сторон не на ниже порога моргания.

В этом случае мы делаем еще одну проверку в строке на линии 119 , чтобы убедиться, что достаточное количество из последовательных кадров содержит коэффициент моргания глаза ниже нашего предварительно определенного порога.

Если проверка пройдена, мы увеличиваем количество миганий ВСЕГО (Строка , 120 ).

Затем мы сбрасываем количество последовательных миганий СЧЕТЧИК ( Строка 123 ).

Наш последний кодовый блок просто обрабатывает отрисовку количества миганий в нашем выходном кадре, а также отображение текущего соотношения глаз:

# Нарисуйте общее количество миганий на кадре вместе с
# вычисленное соотношение сторон для кадра
cv2.putText (frame, "Blinks: {}". формат (ВСЕГО), (10, 30),
cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0,7, (0, 0, 255), 2)
cv2.putText (frame, "EAR: {: .2f}". format (ear), (300, 30),
cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.7, (0, 0, 255), 2)
 
# показать кадр
cv2.imshow ("Рамка", рамка)
key = cv2.waitKey (1) & 0xFF
 
# если была нажата клавиша `q`, вырваться из цикла
если ключ == ord ("q"):
перерыв

# сделать немного очистки
cv2.destroyAllWindows ()
vs.stop ()
 

Чтобы увидеть наш детектор моргания глаз в действии, перейдите к следующему разделу.

Результаты обнаружения моргания

Перед выполнением любого из этих примеров обязательно используйте раздел «Загрузки» данного руководства, чтобы загрузить исходный код + примеры видео + предварительно обученный предиктор ориентира лица dlib.Оттуда вы можете распаковать архив и начать играть с кодом.

За прошедшие выходные я отправился в Лас-Вегас на конференцию. Пока я ждал, пока мой самолет сядет, я сел у ворот и собрал код для этого поста в блоге - это включало в себя запись простого собственного видео, которое я мог бы использовать для оценки программного обеспечения по обнаружению моргания.

Чтобы применить наш детектор моргания к примеру видео, просто выполните следующую команду:

$ python detect_blinks.пи \
--Shape-предиктор shape_predictor_68_face_landmarks.dat \
--видео blink_detection_demo.mp4
 

И, как вы увидите, мы можем успешно подсчитать количество миганий в видео, используя OpenCV и лицевые ориентиры:

Позже, в моем отеле, я записал прямую трансляцию детектора моргания в действии и превратил его в видеопередачу.

Чтобы получить доступ к встроенной веб-камере, я выполнил следующую команду (стараясь раскомментировать правильный класс VideoStream , как описано выше):

$ python detect_blinks.пи \
--Shape-предсказатель shape_predictor_68_face_landmarks.dat
 

Вот вывод живого мигающего детектора вместе с моим комментарием:

Улучшение нашего детектора моргания

Этот пост в блоге посвящен исключительно использованию соотношения сторон глаза в качестве количественной метрики для определения того, мигнул ли человек в видеопотоке.

Тем не менее, из-за шума в видеопотоке, обнаружения незначительных лицевых ориентиров или быстрых изменений угла обзора, простое пороговое значение для соотношения сторон глаза может привести к ложноположительному обнаружению, сообщающему, что моргание имело место, когда в действительности человек не моргнул.

Чтобы сделать наш детектор мерцания более устойчивым к этим вызовам, Соукупова и Чех рекомендуют:

  1. Вычисление соотношения сторон глаза для N -го кадра вместе с соотношениями глаз для N - 6 и N + 6 кадров, затем объединение этих соотношений глаз для формирования 13-мерного вектора признаков.
  2. Обучение опорных векторов (SVM) по этим векторам признаков.

Соукупова и Чех сообщают, что комбинация вектора признаков на основе времени и классификатора SVM помогает уменьшить количество ложноположительных обнаружений моргания и повышает общую точность детектора моргания.

Резюме

В этом посте я продемонстрировал, как создать детектор мерцания, используя OpenCV, Python и dlib.

Первый шаг в создании детектора моргания состоит в том, чтобы выполнить обнаружение лицевого ориентира, чтобы локализовал глаза в данном кадре из видеопотока.

Как только у нас есть ориентиры для лица для обоих глаз, мы вычисляем соотношение сторон глаз для каждого глаза, которое дает нам единственное значение, связывающее расстояния между ориентирами вертикального ориентира глаза и расстояниями между горизонтальными ориентирами ориентира.

Как только у нас есть соотношение сторон глаза, мы можем установить его пороговое значение, чтобы определить, мигает ли человек - соотношение сторон глаза останется приблизительно постоянным, когда глаза открыты, а затем быстро приблизится к нулю во время мигания, а затем снова увеличится, когда глаз открывается.

Чтобы улучшить наш детектор мерцания, Соукупова и Чех рекомендуют построить 13-мерный вектор признаков отношения сторон ( N -й кадр, N - 6 кадров и N + 6 кадров) с последующей подачей этого векторный признак в линейный SVM для классификации.

Конечно, естественным расширением обнаружения моргания является обнаружение сонливости , о котором мы расскажем в ближайшие две недели здесь, в блоге PyImageSearch.

Чтобы получить уведомление о публикации руководства по обнаружению сонливости, обязательно введите свой адрес электронной почты в форму ниже!

Figure 2: Applying facial landmarks to localize various regions of the face, including eyes, eyebrows, nose, mouth, and jawline.

Загрузите исходный код и БЕСПЛАТНОЕ 17-страничное руководство по ресурсам

Введите адрес электронной почты ниже, чтобы получить.почтовый индекс и БЕСПЛАТНОЕ 17-страничное руководство по ресурсам Computer Vision, OpenCV и Deep Learning. Внутри вы найдете мои отобранные учебники, книги, курсы и библиотеки, которые помогут вам освоить CV и DL!

,

Предпосылки, успех и новые разработки

Структурные кабели подвержены воздействию высоких концентраций напряжений, коррозии, а также вызванных ветром и других вибраций. Кабели, как правило, являются наиболее важными элементами в поддерживаемой кабелем конструкции, и их благополучие очень важно для здоровья конструкции. Вибрационная техника на основе лазера, обсуждаемая в этой статье, является средством контроля состояния кабелей и, следовательно, всей конструкции на кабелях. Этот метод использует бесконтактный лазерный виброметр дистанционного зондирования для сбора данных о вибрации кабеля на расстоянии до нескольких сотен футов и определяет его динамические характеристики, включая частоты колебаний и коэффициенты демпфирования.Формула, специально разработанная для конструкционных кабелей, способных учитывать важные параметры кабеля, затем используется для расчета усилия кабеля. Расчетные силы в кабелях сравниваются с ранее измеренными усилиями или прогнозом дизайнера для выявления закономерностей, связанных с повреждением самого кабеля и / или изменениями конструкции в другом месте. Оцененные коэффициенты демпфирования также сравниваются с заранее установленными критериями, чтобы сделать вывод о восприимчивости к вызванным ветром вибрациям и другим вибрациям.Этот метод обеспечивает быстрые, эффективные и точные средства для мониторинга работоспособности конструкций с кабелем. Он определяет места и элементы с потенциальным повреждением и необходимость подробного и практического осмотра. На сегодняшний день методика успешно использовалась для оценки двадцати пяти основных мостов в США и за рубежом. Хотя первоначально он был разработан для оценки состояния опорных кабелей, он получил дальнейшее развитие, включив в него множество систем и условий, в том числе структурные подвесные канаты в подвесных, ферменных и арочных мостах, не проложенные опорные кабели, кабели с поперечными связями и внешние постнапряженные сухожилия в сегментном мостостроении.Он также нашел ценное место в строительных работах для проверки сил в элементах натяжения с минимальными усилиями. Будущие усилия для автоматизации и доставки по воздуху рассматриваются для этой техники.

1. Введение

Несмотря на все преимущества, связанные со структурными кабелями и тросами, их использование не обошлось без проблем и вопросов. К ним относятся последствия высоких концентраций напряжений в зонах крепления, коррозии и подверженности ветровым и другим вибрациям.Из-за этих проблем структурные кабельные системы постоянно модифицируются, и стандартные кабельные системы еще не созданы. Мониторинг работоспособности и производительности существующих структурных кабельных систем может помочь в определении преимуществ и недостатков различных систем и определении надлежащих способов устранения проблем, наблюдаемых для конструкций с кабельными опорами. Случаи серьезного повреждения кабелей в некоторых поддерживаемых кабелями мостах [1–4] вызвали у владельцев достаточную озабоченность, чтобы начать серию расследований, результатом которых стало развитие систем мониторинга здоровья и профилактических мер.

Общий осмотр кабельных конструкций дает полезную информацию, но может выявить только видимые и / или очень серьезные повреждения, которые обычно требуют значительного ремонта и устранения неисправностей. Это связано с тем, что обычно основные элементы натяжения конструкционных кабелей, особенно в случае опорных тросов вантовых мостов, покрыты слоями элементов защиты от коррозии, а их состояние скрыто от инспекторов с использованием традиционных методов контроля. Поэтому наличие неразрушающих методов испытаний для обнаружения повреждений на ранних этапах срока службы конструкционных кабелей имеет важное значение для мониторинга состояния конструкций, которые в значительной степени зависят от этих элементов в отношении их целостности и несущей способности.Вследствие уникальной структурной системы в конструкциях с кабелем кабели и элементы натяжения очень подходят в качестве суррогатных датчиков для надежной адаптации мониторинга состояния конструкции для обнаружения повреждений и износа. Изменения сил и других динамических характеристик кабелей не только указывают на их состояние, но также могут указывать на повреждение в любом другом месте в str

.
Поперечный анализ: микроскопическая визуальная проверка печатных плат

Анализ поперечного сечения или микросреза - это деструктивный анализ, который измеряет качество изготовленной доски. Это в основном процесс анализа дефектов межсоединений, который обнаруживает и проверяет, что пошло не так внутри печатной платы.

Другими словами, это процесс проверки внутреннего качества печатной платы. Проверка проводится для определения качества печатной платы, а также для выявления внутренних отказов.

Проще говоря, это похоже на то, как врач делает биопсию, чтобы проверить, не страдает ли пациент каким-либо заболеванием.

До анализа

Тестовые купоны, размещенные почти на каждом конце доски, вырезаны близко к 1-дюймовому квадрату. Эти купоны помещены в мягкий расплавленный полимер, который затвердевает прямо вокруг образца печатной платы.

Пробная доска, покрытая полимером, называется шайбой. Это потому, что образец печатной платы, размещенный в центре, выглядит как хоккейная шайба.Затвердевший образец тонко шлифуется и полируется для получения гладкой поверхности. Этот процесс тщательно выполняется таким образом, чтобы внутренние части печатной платы были открыты для наблюдения.

Это поперечное сечение, то есть открытая внутренняя область печатной платы, увеличено и исследовано под микроскопом экспертом.

Образец наблюдается в состоянии после полировки (рекомендуется) и состоянии после травления.

As-polished - Здесь образец визуально проверяется сразу после процесса полировки образца.

после травления - После процесса полировки образец протравливается и визуально проверяется на наличие аномалий. Также здесь можно наблюдать структуру зерен свинца компонента и структуру зерен меди с покрытием. Под увеличенным обзором наблюдатель может ясно видеть зерна стенки отверстия и области колена.

Электронный микроскоп

Критерии проверки и испытательные купоны

Критерии проверки определяются заказчиком (МПК 6012).Кроме того, дизайн купона должен соответствовать стандарту IPC 2220.

Тестовые купоны размещаются вместе с панелями платы и проходят весь процесс, через который проходит желаемая плата. Основное намерение использования тестовых купонов заключается в проведении испытаний и проверке качества платы без разрушения требуемой печатной платы.

Необходимо отметить, что для разных видов испытаний используются разные купоны. Этот же купон нельзя использовать для проверки других параметров, так как это разрушительная процедура испытаний.

Купоны со сквозным отверстием:

  • Используется для определения поверхностного покрытия и толщины стенок отверстия
  • Разделение внутренних слоев
  • Регистрация сверла для внешнего и внутреннего слоя изображения
  • Внутренний уровень соединения
  • Состояние ламинированных материалов вокруг отверстия

Купоны также используются для оценки:

  • паяемость
  • Прочность на отрыв
  • Электрические характеристики следов внутреннего слоя
  • Паяльная маска
  • Чернила Legend

Оценки

  • оценок ПТГ
  • Через оценки
  • Отверстие (бочка) качество стен
  • Для просмотра отверстия Бочковая конструкция
  • Качество меднения и толщины покрытия
  • Пустоты

Поперечное сечение сквозного отверстия.Изображение предоставлено: ipc.org

Рассматриваются два вида образцов поперечного сечения:
  • Вертикальное сечение (вдоль ПТГ для наблюдения за стенкой ствола)
  • Горизонтальные сечения (вид сверху) используются для наблюдения за сквозным и кольцевым кольцами. Некоторые из дефектов могут быть обнаружены только с горизонтальным обзором, что делает его важной перспективой в анализе.

Пробоподготовка

Подготовка проб перед сечением

Купоны кодируются в зависимости от их расположения на панели.Они будут помечены как левый нижний купон (LBC), правый верхний купон (RTC) и горизонтальный купон (HC). Это поможет распознать, к какой панели они принадлежат, и поможет отсортировать плохой продукт от остальных.

Маркированные купоны отделяются от доски с помощью низкоскоростной алмазной пилы с охлаждающей жидкостью. Эти купоны промывают в ультразвуковой системе очистки и деионизированной (DI) воде.

Подготовка образцов для стандартных проб и заполненных проб (перед поперечным сечением)

После процесса подготовки образца кодированные купоны подвергаются поперечному сечению.Исходные образцы микро-травления перед цифровой фотографией. Цифровые фотографии каждого из образцов будут записаны. Если образцы имеют дефекты, то эта область увеличивается до 100Х и фотографируется. Фотографии предоставлены отдельно.

Подробные измерения записываются для таких параметров, как:

  • Стартовая (Базовая) толщина меди
  • Толщина медного покрытия
  • Размеры гравировки сзади
  • Общая толщина меди
  • толщина пайки
  • Диэлектрическая толщина

Пробоподготовка Три или шесть раз припаянным (перед поперечным сечением)

Здесь, согласно запросу на работу, конкретный образец подвергается трех- или шестикратному испытанию на погружение в припой перед микросекцией.Как и в предыдущем процессе, даже здесь наблюдаемые неисправности увеличиваются до 100Х. Эти фотографии предоставляются отдельно с отчетом.

Процедура выглядит следующим образом:

  • Образец изолируют с помощью алмазной пилы, а края сглаживают.
  • Образец промывают изопропиловым спиртом (IPA) и сушат.
  • Позже этот образец выпекают при 125 ° C в течение 10 часов в печи с циркуляцией воздуха.
  • Влагосодержание не должно присутствовать перед тем, как образец подвергнуть паяльной ванне.Наличие влаги опасно.
  • Процесс паяльной ванны начинается с установки температуры до 288 ° C.
  • Когда требуемая температура достигнута, флюс применяется, и образец прикрепляется к держателю образца.
  • Образец погружают в расплавленный припой точно на 10 секунд.
  • Образцу дают остыть.
  • Процесс погружения повторяется 3 или 6 раз согласно запросу.
  • Поверхность тщательно осмотрена, и на ней обнаружены дефекты.
  • Поперечное сечение образца проводится.
  • Цифровые фотографии взяты и поданы с отчетом.
  • Если обнаружены дефекты, то получаются увеличенные в 100 раз изображения, которые предоставляются отдельно.
  • Полный отчет подготовлен в конце.

Образец процесса имитации переделки (перед сечением)

В этом процессе конкретный образец назначается для испытания имитации переделки:

  • Образец изолируют с помощью прецизионной алмазной пилы, а края шлифуют.
  • Этот образец очищают изопропиловым спиртом (IPA) и сушат.
  • Сопротивление межсоединения измеряется от начала квадратной площадки (гирляндная цепь) до конца квадратной площадки.
  • При 260 ° C пайка при повторной пайке проволоки выполняется четыре раза. В пятый раз провод припаян и оставлен на экспертизу.
  • Образец промывают деионизированной (ДИ) водой и сушат.
  • Теперь сопротивление межсоединения измеряется еще раз от начала квадратной площадки до конца квадратной площадки.
  • Сопротивление межсоединений, измеренное после имитации переделки, не должно превышать 10% от начальных значений.
  • Поперечное сечение образца выполнено.
  • Отчеты подготовлены.

Прочность треков

Испытание на прочность на отслаивание проводится только на проводнике шириной 3 мм.

  • Образец изолирован и края сглажены.
  • Образец промывают IPA и сушат.
  • Ширина проводника измеряется с помощью профильного проектора и записывается вниз.
  • Машина утверждена со стандартными весами.
  • Выбранный проводник очищен на одном конце на длину около 10 мм.
  • Отсоединенный конец проводника прочно удерживается по всей его ширине
  • Тяга применяется в направлении, перпендикулярном плоскости печатной платы, пока медь не начнет отслаиваться. Скорость тяги поддерживается на уровне 50 мм / мин.
  • Направление тяги удерживается перпендикулярно плоскости печатной платы.
  • Используемый манометр будет иметь минимум 0.Разрешение 1g.
  • Значения записываются в единицах кг / см.

СКАЧАТЬ РУКОВОДСТВО ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ IPC КЛАССА 3:

Микросекция / Поперечное сечение Подготовка образца

Следующие шаги выполняются для процесса сечения:

  • Купон разделяется алмазной пилой или машиной для резки печатных плат.
  • Образец очищают с помощью IPA и воды.
  • Образец закодирован и сложен.
  • Выполняется очистка стакана, подготовка и нанесение антиадгезива.
  • Смолу и отвердитель смешивают в соответствующем соотношении, не задерживая пузырьки воздуха.
  • Эпоксидное заполнение ПТГ проводится без образования воздушных карманов.
  • Образец монтируется в расплавленную эпоксидную смолу.
  • Форма заполняется и позволяет затвердеть.
  • Формованный образец грубо измельчается с использованием автоматической ленточной шлифовальной машины с зернистостью 80 и мелкого измельчения с зернистостью 240, 320, 400 и 600.
  • Этот образец дополнительно полируют порошком альфа-оксида алюминия 0,3 микрона и тонко полируют порошком гамма-оксида алюминия 0,05 микрона.
  • Образцы наблюдаются под микроскопом и называются «после полировки».
  • Очищенный и высушенный образец подвергается микротравлению для анализа пробы методом «травления».
  • После этих шагов проводится анализ и цифровая фотография.

Образец 6-слойного поперечного сечения

Процесс анализа

После поперечного сечения, критический аспект, проводится анализ образца.

Лаборатория поперечного сечения со спецификацией MIL и классом 3

Ранее полученные данные о неудачных образцах играют важную роль в процессе анализа отказов. Эти данные дают представление и предсказывают аномалии, которые можно ожидать.

Здесь образец визуально проверяется с помощью металлургического и электронного микроскопа . Наблюдаемые и записанные параметры:

  • Расширение оси Z
  • Трещины в бочках
  • Подъемник для подушка
  • Угловые трещины
  • Равномерность меднения внутри ствола
  • Равномерность пустот и колпачков
  • Медь:

    • Всего меди на верхних и нижних земельных участках
    • Базовая медь на верхних и нижних земельных участках
    • Депозированная медь на верхних и нижних земельных участках
    • Депонированная медь в стене
    • Медь неоднородности
    • Отдельный внутренний слой меди толщиной
  • Толщина припоя на:

    • Центр верхних и нижних участков земли
    • Колено дыры в верхней и нижней частях суши
    • Сторона сверху и снизу земли
    • Центр отверстия
  • Подрез проводника в угловых, верхних и нижних областях земли
  • неровности бурения
  • Количество внутренних слоев
  • Кольцевое кольцо
  • Офорт обратно / Desmear
  • Неверная регистрация отверстия
  • Защитное покрытие неоднородности
  • Смола рецессии

Электронный микроскоп для поперечного наблюдения

Все эти наблюдения записаны и подготовлен отчет с цифровыми фотографиями параметров.

Визуальный осмотр поможет проанализировать и идентифицировать неисправные внутренние области на печатной плате. Проблемы легко решаются, и качество печатной платы устанавливается. Виды поперечного сечения поверхности, дорожек и контактной маски обнаружат нежелательную медь, травление и плохую паяльную маску, а также причины отклонения определенной детали.

Полученная информация от микросекций может быть использована для предположения ошибок, которые могут возникнуть в процессе производства печатных плат.Это поможет в улучшении изготовления печатных плат и поможет производителям принять необходимые меры при изготовлении печатной платы. С увеличением количества слоев и уменьшением диаметра отверстия имплантация поперечного анализа становится критической.

В Sierra Circuits у нас есть необходимая инфраструктура и опытный персонал для проведения всестороннего анализа печатных плат.

Для получения дополнительной информации о дизайне, свяжитесь с нашей командой DESIGN SERVICE.

Посмотрите нашу лабораторию в нашем обзоре и ознакомьтесь с Nagendra по электронной почте [email protected], чтобы посетить наше производство и сборку в Саннивейле, штат Калифорния!

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о