Расчет сечения кабеля питания для системы видеонаблюдения
Одной из главных задач при построении системы видеонаблюдения является обеспечение качественного и стабильного электропитания. И, как следствие, возникает вопрос выбора подходящего кабеля питания. Данная статья вам поможет определить допустимую площадь сечения жил кабеля питания.
Кабель питания – один из дорогостоящих компонентов любой системы, потребляющий электричество, в том числе и системы видеонаблюдения. Зачастую многие инсталляторы пытаются сэкономить, делая выбор в пользу кабеля с меньшим сечением и платят за это нестабильной работой всей системы. Однако, монтаж питающего кабеля с большим запасом приводит к большим затратам, особенно в распределенных системах. Ниже, мы постараемся объяснить, как достичь оптимального результата и построить систему видеонаблюдения с надежным электропитанием и эффективно использовать средства.
Теория
Рассмотрим систему «блок питания – кабель – камера» (рисунок 1). Расчет по допустимому току мы не приводим, т.к. в видеонаблюдении ток, протекающий по кабелю, не превышает 5 А. Также видеокамеру считаем чисто активной нагрузкой.
Рисунок 1
где E – напряжение питания, r- сопротивление кабеля, RH– сопротивление нагрузки (камеры).
По закону Кирхгофа:
E = I * r +I * RH
где I– ток, протекающий в цепи, I * r = U1 – падение напряжения в кабеле, I * RH = U2 – падение напряжения на камере. Для того чтобы камера работала стабильно необходимо, чтобы U2 соответствовало заявленному производителем питающему напряжению.
Практика
Пусть камера потребляет I = 350 мА и U = 12 В. Возьмем блок питания с номинальным напряжением 12 В и рассчитаем минимально допустимую площадь сечения для кабеля длиной 200 м.
Для решения нам понадобятся электрические параметры камеры и блока питания. У производителей узнаем, что у блока питания при нагрузке в 350 мА падение выходного напряжения составит не более 0,5 В, а камера будет стабильно работать, если ее запитать не ниже 10 В. Итак,
E = 11,5 В, U2 = 10 В.
Следовательно, допустимое падение напряжения в кабеле:
U1 = E – U2 = 1,5.
Выбор кабеля
Чтобы выбрать подходящий кабель, необходимо учесть ряд критериев в зависимости от условий его эксплуатации. Мы рассмотрим только параметр – площадь сечения кабеля.
Удельное сопротивление p меди лежит в пределах 0,01724 до 0,018 Ом*мм2/м. Возьмем среднее 0,0176. Сечение провода S получим из формулы:
S = ( p * L ) / R ,
где p – удельное сопротивление проводника, L – длина проводника (в данном случае умножаем на 2, т.к. необходимо учитывать сопротивление обоих жил в кабеле, т.е. L = 400 м), R – сопротивление проводника. Из формулы, приведенной выше (I* r= U1) получаем:
R = U1 / I = 1,5 / 0,35 = 4,29 Ом
Подставив, полученные значения в формулу, то получим:
S = ( p * L ) / R = ( 0,0176 * 400 ) / 4,29 = 1,64 мм.
Таким образом для стабильной работы видеокамеры (с данными характеристиками) подойдет любой медный кабель с площадью сечения не менее 1,64 мм2.
Чтобы вычислить минимально допустимое сечение питающего кабеля достаточно знать длину, материал кабеля и допустимое минимальное падение напряжения в этом кабеле.