Ток и сечение медных проводов: Сечение кабеля по диаметру таблица, сечение провода и мощность

Содержание

Таблица мощности проводов, сечение кабелей в зависимости от тока

Правильный выбор типа, материала и сечения проводки является залогом безопасности, долговечности, надежности электросети. Процесс подбора не сложный, но требует определенных знаний, подготовки. Для гарантии начинающим мастерам рекомендуется посоветоваться с более опытными электриками. Фурнитуры подбирают по мощности и току. Каждый показатель определяют отдельно, затем, пользуясь таблицами, подбирают подходящий вариант. Таблица мощности проводов одна из них.

Лучшие производители розеток и выключателей для вашего дома. ТОП самых покупаемых, по мнению покупателей.     

Проводка обеспечивает передачу и распределение электрической энергии между потребителями. Если толщина провода подобрана неверно, он нагревается, изоляция постепенно разрушается. Следствием этого становится нестабильная работа оборудования, возможно возгорание. Неправильный выбор провода по мощности и току с превышением толщины приводит к увеличению массы и необоснованному удорожанию электросети. Таблица мощности проводов поможет подобрать правильное сечение.

Таблица мощности проводов

Принцип метода

Выбор сечения проводов по разным показателям ведется в определенной последовательности. Общий порядок выглядит так:

  • определяют тип силовой линии;
  • рассчитывают нагрузку;
  • определяют силу тока;
  • подбирают проводник.

Подбор сечения проводов по общей нагрузке заключается в определении максимальной нагрузки, которую должна выдерживать электрическая сеть. Выделяют три основных принципа:

  1. Площадь жилы должна быть достаточной, чтобы пропустить требуемый ток. Допустимый нагрев жилы – не более 60 градусов.
  2. Напряжение не должно падать более чем на установленную величину.
  3. Толщина жилы и ее изоляции должна обеспечивать механическую прочность.

Наглядный пример

Небольшой пример поможет осознать взаимосвязь этих принципов. Питание люстры с лампочкой на 100 Вт обеспечит ток 0,5 А. Если воспользоваться таблицей, можно принять кабель толщиной 0,5 мм2. Однако ни один электрик не будет закладывать в потолок такую жилу. Он возьмет минимум 1,5 мм2.

Что делать если человека ударило током? Это должен знать каждый, читать всем!

Расчет начинают с определения суммарной нагрузки существующих и проектируемых электроприборов. Единицы мощности ‑ ватты (Вт) или киловатты (кВт). Перевод единиц прост: 1 кВт равен 1000 Вт.

Показатели электроприборов, используемые в вычислениях, подставляют в одинаковых единицах измерения.

Расчет основан на необходимости выполнения условия по допустимой токовой нагрузке на поперечную площадь жилы. Для открытой проводки это значение составляет:

  • медь – 10 А на мм2;
  • алюминий – 8 А на мм2.

Если предусмотрена скрытая прокладка сети, тогда допустимое значение по току уменьшают на коэффициент 0,8. При этом нужно учесть, что при выборе сечения провода по мощности для открытой прокладки его принимают не менее 4 мм2. Такая толщина обеспечит защиту от механических повреждений. Для внутренних силовых сетей ПУЭ допускает применять только медные провода. Они обладают долговечностью, механической прочностью, удобны при монтаже. К минусам относят высокую стоимость.

Изоляция проводов имеет огромное значение. Читайте тут о том, какая изоляция лучше.

Что позволит проще и быстрее подобрать сечение проводов по мощности таблица, калькулятор, формулы? Таблицы есть в электротехнических справочниках. Пользоваться ими несложно, предварительно понадобится подсчитать нагрузку. Калькулятор поможет рассчитать сечение медного провода по току и мощности. Точно также выполняют необходимые вычисления для алюминия. Форма позволяет выбрать металл, задать длину сети, нагрузку, напряжение, коэффициент, допустимые потери, температуру, способ прокладки. Одно нажатие клавиши, и результат готов. Способ удобен тем, что позволяет за пару минут перебрать разные варианты. Какой из них выбрать, каждый решает сам.

Как рассчитать сечение кабеля

Расчет кабеля по мощности

Перед тем, как перейти непосредственно к вычислениям, потребуется собрать данные об эксплуатируемых и планируемых к установке электроприборах. Потребляемую ими мощность можно найти в техническом паспорте, посмотреть на корпусе. Если производитель техники Россия, Беларусь, Украина, ее проставляют в кВт. На технике из Европы, Азии, Америки обозначают TOT (иногда TOT MAX), измеряют в W.

Если техника новая, то проблем с поиском нужной информации обычно не возникает. Узнать данные о приборах, которые еще не куплены или информация утеряна, можно, воспользовавшись среднестатистическими данными. Иногда возникает проблема с тем, что производитель дает несколько величин. Лучше опираться на большее значение. Возможно, это несколько завысит итоговый результат. Утешением может служить тот факт, что трасса большой толщины меньше греется, значит, прослужит дольше.

Толщина провода подбирается по-разному: при помощи онлайн-калькулятора, рассчитывается по формулам. Проще всего сделать это поможет таблица сечения. С ее помощью можно подобрать сечение медного провода по имеющимся показателям, затем сделать все аналогично для алюминиевых жил. При этом нужно учитывать напряжение, которое подается в сеть.

Пример расчета кабеля по мощности

Разберемся на примере. Пусть суммарная мощность электроприборов составит 3,7 кВт, предполагается подключение к однофазной сети (220 В). Порядок определения:

  1. Находим в таблице материал.
  2. В соответствующей колонке подбираем число, которое максимально соответствует искомому. Если нужно, округляем до ближайшего большего.
  3. Опираясь на полученный результат, выписываем сечение, диаметр проводника, соответствующий ему ток.

Результат для данных из примера: медный кабель толщиной 2 мм2, сила тока – 19 А. Если рассмотреть вариант с алюминиевой жилой, при тех же исходных данных получим поперечную площадь 4 мм2, силу тока – 21 А.

Расчет сечения по току и мощности

Аналогичный расчет можно провести, чтобы подобрать сечение провода по току и мощности. Для этого потребуются данные о потребляемом токе. Его можно отыскать в паспорте прибора, на его корпусе или рассчитать: I=P/220 (или 380). Рассчитывая вводный кабель, рекомендуется умножить результат на коэффициент запаса 1,5-2. Подобрать его материал поможет простой совет: передать нагрузку до 15 кВт помогут медные провода, больше – алюминиевые.

Собираясь за кабелем, нужно взять с собой штангенциркуль: указанные производителем параметры зачастую не соответствуют действительности.

Кроме расчета по мощности и току протяженные сети требуют учитывать потери, которые происходят по длине. Их появление характерно на участках, соединяющих дом с линией электропередач. Такие подсчеты обычно выполняют энергоснабжающие организации, для подстраховки можно сделать их самостоятельно. Потребуется узнать выделенную на дом мощность, измерить расстояние, затем подобрать сечение по соответствующей таблице.

Разница между медными и алюминиевыми проводами

На электротехнических форумах часто поднимается тема, какие лучше брать провода в зависимости от материала. Еще недавно электрики использовали только алюминий.

Медь

На сегодняшний момент при выполнении капитального ремонта или прокладке новой проводки внутри зданий рекомендуется использовать медь. Для этого есть несколько причин:

  1. Гибкость. Металл отлично поддается изгибу, не ломается.
  2. Электропроводность. Металл хорошо проводит электричество, поэтому для передачи одинаковой нагрузки сечение медного кабеля будет меньше, чем алюминиевого.
  3. Стойкость к коррозии. На алюминии под воздействием влаги возникает оксидная пленка, которая ухудшает электропроводность. Место контакта постепенно начинает греться.

Алюминий

Казалось бы, решение должно быть в пользу меди. Однако ответ неоднозначен. В тех случаях, когда есть возможность полной замены проводки в доме или квартире, ее нужно менять на медную. Если рассматривать наружную сеть, где требуется кабель большого сечения, огромной длины, на первый план выходит цена. Алюминий значительно дешевле, поэтому его активно применяют при обустройстве трансформаторов, электродвигателей, электросетей поперечной площадью более 16 мм2.

Определившись с материалом, важно не забывать правило: алюминий и медь между собой «не дружат». Следовательно, что соединять их напрямую недопустимо. Место соединения можно выполнять посредством оцинкованных шайб, специальных клеммников.

Ошибки при выборе сечения проводов

Расчёт сечения провода, кабеля

Материал изготовления и сечение проводов является, пожалуй, главными критериями, которыми следует руководствоваться при выборе проводов и силовых кабелей.

 

Напомним, что площадь поперечного сечения (S) кабеля вычисляется по формуле S = (Pi * D2)/4, где Pi – число пи, равное 3,14, а D – диаметр.

 

Почему так важен правильный выбор сечения проводов? Прежде всего, потому, что используемые провода и кабели – основные элементы электропроводки вашего дома или квартиры. А она должна отвечать всем нормам и требованиям надёжности и электробезопасности.

 

Главным нормативным документом, регламентирующим площадь сечения электрических проводов и кабелей являются Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ).

 

Основные показатели, определяющие сечение провода:

 


  • Металл, из которого изготовлены токопроводящие жилы.


  • Рабочее напряжение, В.


  • Потребляемая мощность, кВт и токовая нагрузка, А.

Так, неправильно подобранные по сечению провода, не соответствующие нагрузке потребления, могут нагреваться или даже сгореть, просто не выдержав нагрузки по току, что не может не сказаться на электро- и пожаробезопасности вашего жилья. Случай очень частый, когда в целях экономии или по каким-либо другим причинам используется провод меньшего, чем это необходимо сечения.

 

Руководствоваться при выборе сечения провода поговоркой «кашу маслом не испортишь» тоже не стоит. Применение проводов большего, чем это действительно нужно сечения приведёт лишь к большим материальным затратам (ведь по понятным причинам их стоимость будет больше) и создаст дополнительные сложности при монтаже.

 

Так, говоря об электропроводке дома или квартиры, будет оптимальным применение: для «розеточных» — силовых групп медного кабеля или провода с сечением жил 2,5 мм² и для осветительных групп – с сечением жил 1,5 мм². Если в доме имеются приборы большой мощности, напр. эл. плиты, духовки, электрические варочные панели, то для их питания следует использовать кабели и провода сечением 4-6 мм2.

 

Предложенный вариант выбора сечений для проводов и кабелей является, наверное, наиболее распространенным и популярным при монтаже электропроводки квартир и домов. Что, в общем-то, объяснимо: медные провода сечением 1,5 мм² способны «держать» нагрузку 4,1 кВт (по току – 19 А), 2,5 мм² – 5,9 кВт (27 А), 4 и 6 мм² – свыше 8 и 10 кВт. Этого вполне хватит для питания розеток, приборов освещения или электроплит. Более того, такой выбор сечений для проводов даст некоторый «резерв» в случае увеличения мощности нагрузки, например, при добавлении новых «электроточек».

 

При использовании алюминиевых проводов следует иметь в виду, что значения длительно допустимых токовых нагрузок на них гораздо меньше, чем при использовании медных проводов и кабелей аналогичного сечения. Так, для жил алюминиевых проводов сечением 2, мм²  максимальная нагрузка составляет чуть больше 4 кВт (по току это – 22 А), для жил сечением 4 мм² – не более 6 кВт.

 

Не последний фактор в расчете сечения жил проводов и кабелей – рабочее напряжение. Так, при одинаковой мощности потребления электроприборов, токовая нагрузка на жилы питающих кабелей или проводов электроприборов, рассчитанных на однофазное напряжение 220 В будет выше, чем для приборов, работающих от напряжения 380 В.

 















Сечение токопроводящей жилы, кв.мм Медные жилы, проводов и кабелей

Напряжение, 220 В

Напряжение, 380 В

ток, А

мощность, кВт

ток, А

мощность, кВт

1,5

19

4,1

16

10,5

2,5

27

5,9

25

16,5

4

38

8,3

30

19,8

6

46

10,1

40

26,4

10

70

15,4

50

33

16

85

18,7

75

49,5

25

115

25,3

90

59,4

35

135

29,7

115

75,9

50

175

38,5

145

95,7

70

215

47,3

180

118,8

95

260

57,2

220

145,2

120

300

66

260

171,6

 














Сечение токопроводящей жилы, кв. ммАлюминиевые жилы, проводов и кабелей

Напряжение, 220 В

Напряжение, 380 В

ток, А

мощность, кВт

ток, А

мощность, кВт

2,5

20

4,4

19

12,5

4

28

6,1

23

15,1

6

36

7,9

30

19,8

10

50

11

39

25,7

16

60

13,2

55

36,3

25

85

18,7

70

46,2

35

100

22

85

56,1

50

135

29,7

110

72,6

70

165

36,3

140

92,4

95

200

44

170

112,2

120

230

50,6

200

132

Выбор сечения кабеля по току

Используя таблицу ПУЭ можно правильно выбрать сечение кабеля по току. Так, например если кабель будет меньшего сечения, то это может привести к преждевременному выходу из строя всей системы проводки или порче включённого оборудования. Так же неправильный выбор толщины кабеля может стать причиной пожара, который произойдёт из-за плавления изоляции провода при его перегреве из-за высокой мощности.

При обратном процессе, когда толщина кабеля будет взята со значительным запасом по мощности, может произойти лишняя трата денег для приобретения более дорогостоящего провода.

Как показывает практика, в большинстве случаев выбирать сечение кабеля по току следует исходя из показателя его плотности.

Таблицы ПУЭ и ГОСТ

Плотность тока

При проведении выбора сечения провода необходимо знать некоторые показатели. Так, например величина плотности тока в таком материале как медь составляет от 6 до 10 А/мм2. Такой показатель является результатом многолетних наработок специалистов и принимается исходя из основных правил регламентирующих устройство электрических установок.

В первом случае при плотности в шесть единиц предусмотрена работа электрической сети в длительном рабочем режиме. Если же показатель составляет десять единиц, то следует понимать, что работа сети возможна не длительное время во время периодических коротких включений.

Поэтому производить выбор толщины необходимо именно по данному допустимому показателю.

Приведенные выше данные соответствуют медному кабелю. Во многих электрических сетях до сих пор применяются и алюминиевые провода. При этом медный кабель в сравнении с последним типом провода имеет свои неоспоримые преимущества.

К таковым можно отнести следующее:

  1. Медный кабель обладает намного большей мягкостью и в тоже время показатель его прочности выше.
  2. Изделия, изготовленные из меди более длительное время не подвержены процессам окисления.
  3. Пожалуй, самым главным показателем медного кабеля есть его более высокая степень проводимости, а значит и лучший показатель по плотности тока и мощности.

К самому главному недостатку такого кабеля можно отнести более высокую цену на него.

Показатель плотности тока для алюминиевого провода находится в диапазоне от четырёх до шести А/мм2. Поэтому его можно применять в менее ответственных сооружениях. Так же данный тип проводки активно применялся в прошлом веке при строительстве жилых домов.

Проведение расчетов сечения по току

При расчете рабочего показателя толщины кабеля, необходимо знать какой ток будет протекать по сети данного помещения. Например, в самой обычной квартире необходимо суммировать мощность всех электрических приборов, которые подключаются к сети.

В качестве примера для расчета можно привести стандартную таблицу потребляемой мощности основными бытовыми приборами, использующимися в обычной квартире.

Исходя и суммарной мощности, производится расчет тока, который будет течь по кабелям сети.

I=(P*K1)/U

В этой формуле Р означает общую мощность, измеряемую в Ваттах, К1 – коэффициент, который определяет одновременную работу всех бытовых приборов (его величина обычно равняется 0,75) и U – напряжение в домашней сети равное обычно 220 Вольтам.

Данный показатель расчета тока поможет сделать оценку нужного сечения для общей сети. При этом необходимо так же учитывать и рабочую плотность тока.

Такой расчет можно принимать как приблизительный выбор. При этом более точные показатели могут быть получены с использованием выбора из специальной таблицы ПУЭ. Такая таблица ПУЭ является элементом специальных правил устройства электрических установок.

Ниже приведен пример таблицы ПУЭ, по которой возможно производить выбор сечения.

Как видно такая таблица ПУЭ кроме зависимости сечений от показателя по току ещё предусматривает и учёт материала, из которого изготавливаются провода, а так же и его расположение. Кроме этого в таблице регламентируется количество жил и величина напряжения, которая может быть как 220, так и 380 Вольт.

Расчет по току с применением дополнительных параметров

При расчете сечения на основе тока с использованием таблицы ПУЭ можно пользоваться и дополнительными параметрами.

Например, есть возможность учитывать диаметр жилы. Поэтому при определении сечения жилы применяют специальное оборудование под названием микрометр. На основе его данных определяется толщина каждой жилы. Потом с использованием значений ранее полученных токов и специальной таблицы производится окончательный выбор величины сечения жилы провода.

Если же кабель состоит из нескольких жил, то следует произвести замер одной из них и посчитать её сечение. После этого для нахождения окончательного значения толщины, показатель, полученный для одной жилы, умножается на их количество в проводе.

Полученное таким образом с использованием расчетов и таблицы ПУЭ значение сечения кабеля позволит создать в доме или квартире проводку, которая будет служить хозяевам на протяжении довольно долгого периода времени без возникновения аварийных или внештатных ситуаций.

Какое сечение провода нужно для 3 кВт

Качество и надежность электропроводки зависит от правильно выбранного сечения кабеля на заданную мощность и силу тока. Существуют правила соотношения сечения и мощности, зная которые, даже начинающий мастер сможет проложить безопасную линию передачи тока под эксплуатацию бытовых приборов.

Как узнать, какое сечение нужно для разного напряжение (3, 10, 6, 5, 2, 100, 1, и 8 кВт)

Прежде всего следует разобраться, чем провод отличается от кабеля. В оплетке кабеля присутствует несколько жил проводника, а провод — это единичная жила в кожухе. В свою очередь проводник встречается одно- и многопроволочный.

Одножильные модели

На определение сечения провода влияют несколько факторов:

  • материал изготовления токопроводящей части;
  • вид изолирующего слоя;
  • суммарная мощность приборов на магистрали;
  • вид прокладки (скрытая, открытая проводка).

К токопроводящим материалам относят медь и алюминий. Достоинства алюминия — более низкая стоимость, но он хрупкий, температура плавления — 657 °С и на поверхности образуется оксидная пленка, сопротивляющаяся передаче тока. После нескольких сгибаний проволока ломается, поэтому срок эксплуатации электросети с алюминиевым сердечником ниже, чем с медным.

Проводы из меди имеют высокую температуру плавления — 1083 °С, более вязкую структуру, не переламываются при изгибе. Несмотря на высокую цену, медные провода чаще используют для монтажа электрических сетей, имеющие высокую надежность и длительный срок эксплуатации.

Одно- и многопроволочные жилы

Изоляцией служит полихлорвиниловое покрытие, которое имеет высокую сопротивляемость нагреву и нейтрально ко многим химическим соединениям. Существует изоляционная оплетка, но ее чаще применяют на жилах высокой мощности.

Важно! Перед выбором сечения провода нужно подсчитать нагрузку на сеть в киловаттах. Эта величина равняется суммарной мощности всей техники, которая будет подключена к сети.

Перед монтажом розеток нужно просчитать нагрузку на сеть

Как правильно подобрать

При выборе подходящего сечения провода для монтажа линии необходимо придерживаться следующих правил:

  • чтобы провода не нагревались и служили долго, нагрузка на один квадратный миллиметр сечения должна быть не более 9 ампер;
  • по мощности рекомендуется не более 2 кВт;
  • нельзя соединять провода разного сечения;
  • освещение и розетки лучше монтировать на разные автоматы;
  • если их соединяют с одним автоматом, то осветительное и розеточное сечения должно быть одинаковым;
  • для водонагревателей и варочных панелей сечение не менее 6 мм²;
  • для электрической духовки необходимо сечение не менее 4 мм².

К сведению! Кабель сечением более 4 мм² считается повышенной мощности. На каждый электроприбор в щиток устанавливают отдельный автомат и прокладывают автономную линию.

Удлинители для бытовых приборов

На всем протяжении линии исключаются стыки и ответвления, чтобы сохранить ее надежность. Для внутриквартирной разводки используют жесткий провод. Соединения и разветвления производят в зажимных коробках.

Заземляющий контур

Формула для расчета

Тут подойдет следующая формула — Iрасч = P / Uном где:

  • Iрасч — расчетный ток;
  • P — суммарная мощность приборов;
  • Uном — стандартное напряжение 220 В.

Пример (сечение провода на 3 кВт мощности):

  • 3 кВт = 3000 Вт;
  • 3000 / 220 = 13,6363;
  • если округлить — 14 А.

Стандартный поправочный коэффициент для бытового оборудования равен 5 А. Его прибавляют к результату: 14 +5 = 19 А.

Полученную цифру подставляют в таблицу, из которой видно, что медный провод для данной силы тока следует выбрать с сечением 2 мм², алюминиевый — 4 мм².

Тогда какое сечение провода нужно для 6 кВт? Для линии с такой мощностью необходимо сечение алюминиевого провода 6 мм², а медного — 4 мм².

Таблица сечения проводов

Подбирая параметры по мощности электрооборудования, рекомендуется брать максимальный показатель из технической документации. Подбирая значение из таблицы, также берут большее значение.

Характеристики проводов

Например, нужна одна медная жила на 3,8 киловатт. В таблице есть 1,5 мм² для 3,3 кВт и 2 мм² для 4,1 кВт. Выбирают 4,1, чтобы нагрузка мощности была с запасом, поэтому лучше взять жилы для 3 кВт.

Провода с широкой жилой

Исходя из вышеуказанной таблицы, параметр для линии в 3 кВт алюминиевой проводки будет равняться 2 мм², а медной — 1 мм².

Обратите внимание! Если планируют в дальнейшем увеличивать нагрузку на магистраль (подключить дополнительные приборы или водонагреватель), лучше сделать запас прочности, увеличив заранее сечение, чтобы избежать возгорания от перегрева металла электропроводки.

Соблюдая правила, можно обеспечить бесперебойную и безопасную работу, не прибегая к частым ремонтам. Главное — сразу выбрать подходящие характеристики электропроводки.

Выбор сечения провода, кабеля (медного, алюминиевого) по мощности. Расчет сечения исходя из диаметра (видео)

 Использование полезной работы электрического тока, уже является чем-то обыденным, незаменимым и само собой разумеющимся. Действительно, с тех пор, когда были получены первые токи от первой батарейки, великим ученым Алессандро Вольтом, в далеком 1800 году, прошло всего-то два столетия. Однако теперь сеть проводов, электрических соединений буквально пронизывает все и вся на поверхности земли и в наших домах. Если всю эту сеть нескончаемых проводов представить себе со стороны, то это будет подобно нервной или кровеносной системе в нашем организме. Роль всех этих проводов для современного общества, пожалуй, не менее значима, чем функция одной из вышеупомянутых систем живого организма. Что же, раз это так важно и серьезно, то при выборе проводов и кабелей, для создания нашей собственной коммуникативной электрической сети стоит подходить с особым вниманием и придирчивостью. Дабы она работала стабильно, без сбоев и отказов. Что же в себя включает данный выбор проводов и кабелей? Во-первых, это определиться с применяемым для проводки материалом, будь то медь или алюминий. Во-вторых, определиться с количеством жил в проводнике, 2 или 3. В-третьих, необходимо подобрать сечения жил исходя из тока, которые будет проходить по проводам, то есть исходя из мощности нагрузки. В-четвертых, выбрать провод исходя из расчетного значения, ближайшее большее сечение по типоряду относительного расчетного. О мелочах и того можно говорить намного больше сказанного, поэтому пока остановимся на этом, и попытаемся все же раскрыть тему нашей статьи о расчете и выборе провода или кабеля исходя из мощности нагрузки.

Чем отличается кабель от провода

Прежде чем перейти к основному содержимому, нам необходимо понять, что же мы все-таки хотим рассчитать, сечение провода или кабеля, в чем различия одного от другого!? Не смотря на то, что обыватель применяет эти два слова как синонимы, подразумевая под этим что-то свое, но если быть дотошными, то разница все же имеется.
 Так провод это одна токопроводящая жила, будь то моножила или набор проводников, изолированная в диэлектрик, в оболочку. А вот кабель, это уже несколько таких проводов, объединенных в единое целое, в своей защитной и изоляционной оболочке. Для того, чтобы вам было лучше понятно, что к чему, взгляните на картинку.

 

Так вот, теперь мы в курсе, что рассчитывать нам необходимо именно сечение провода, то есть одного токопроводящего элемента, а второй будет уже уходить от нагрузки, обратно к питанию. Однако мы порой и сами забываемся не лучше Вашего, так что если вы нас подловите на том, что где-то все же встретится слово кабель, то не сочтите уж за невежество, стереотипы делают свое дело.

Какой провод, кабель выбрать для прокладки проводки (моножилу или многожильный)

 При монтаже электропроводки обычно применяют провода и кабели марки ПВС, ВВГнг, ППВ, АППВ. В этом списке встречаются как гибкие кабели, так и с моножилой. Здесь мы хотели бы сказать вам одну вещь. Если ваша проводка не будет шевелиться, то есть это не удлинитель, не место сгиба которое постоянно меняет свое положение, то предпочтительно использовать моножилу. Вы спросите почему? Все просто! Не смотря на то, насколько хорошо не были бы уложены в защитную изоляционною оплетку проводники, под нее все же попадет воздух, в котором содержится кислород. Происходит окисление поверхности меди. В итоге, если проводников много, то площадь окисления намного больше, а значит токопроводящее сечение «тает» на много больше. Да, это процесс длительный, но и мы не думаем, что вы собрались менять проводку часто. Чем больше она проработает, тем лучше. Особенно это эффект окисления будет сильно проявляться у краев реза кабеля, в помещениях с перепадом температуры и при повышенной влажности. Так что мы вам настоятельно рекомендуем использовать моножилу! Сечение моножилы кабеля или провода изменится со временем незначительно, а это так важно, при наших дальнейших расчетах.

Выбираем провод (кабель) из меди или алюминия (документ ПЭУ)

 В СССР большинство жилых домов оснащались алюминиевой проводкой, это было своеобразной нормой, стандартом и даже догмой. Нет, это совсем не значит, что страна была бедная, и не хватало на меди. Даже в некоторых случая наоборот. Но видимо проектировщики электрических сетей решили, что экономически можно много сэкономить, если применять алюминий, а не медь. Действительно, темпы строительства были огромнейшие, достаточно вспомнить хрущевки, в которых все еще живет половина страны, а значит эффект от такой экономии был значительным. В этом можно не сомневаться. Тем не менее, сегодня другие реалии, и алюминиевую проводку в новых жилых помещениях не применяют, только медную. Это исходит из норм ПУЭ пункт 7.1.34 «В зданиях следует применять кабели и провода с медными жилами…». (До 2001 г. по имеющемуся заделу строительства допускается использование проводов и кабелей с алюминиевыми жилами) Так вот, мы вам настоятельно не рекомендуем экспериментировать и пробовать алюминий. Минусы его очевидны. Алюминиевые скрутки невозможно пропаять, так же очень трудно сварить, в итоге контакты в распределительных коробках могут со временем нарушиться. Алюминий очень хрупкий, два-три изгиба и провод отпал. Будут постоянные проблемы с подключением его к розеткам, выключателем. Опять же если говорить о проводимой мощности, то медный провод с тем же сечением для алюминия 2,5мм.кв. допускает длительный ток в 19А, а для меди в 25А. Здесь разница больше чем 1 КВт.
 Так что еще раз повторимся — только медь! Далее мы и будем уже исходить из того, что сечение рассчитываем для медного провода, но в таблицах приведем значения и для алюминия. Мало ли что.

Сколько примерно потребляют бытовые приборы, и как это отразиться на выборе, расчете сечения кабеля

Итак, мы уже определились с маркировкой кабеля, что это должна быть моножила, также с тем, что это должна быть медь, да и про подводимую мощность кабеля мы тоже «заикнулись» не просто так. Ведь именно исходя из показателя проводимой  мощности, будет рассчитываться провод, кабель на его применяемое сечение. Здесь все логично, прежде чем что-то рассчитать, надо исходить из начальных условий задачи. Этому нас научили еще в школе, исходные данные определяют основные пути решения. Что же, тоже самое можно сказать про расчет сечения медного провода, для расчета его сечения необходимо знать с какими токами или мощностями он будет работать. А для того чтобы нам знать токи и мощности, мы сразу должны знать, что именно будет подключено в нашей квартире, где лампочка, а где телевизор. Где компьютер, а куда мы включим зарядное устройство для телефона. Нет, конечно, со временем исходя из жизненных обстоятельств, что-то может поменяться, но нет кардинально, то есть примерная суммарная потребляемая мощность для всех наших помещений останется прежняя. Лучше всего сделать так, нарисовать план квартиры и там расставить и развешать все электроприборы, которые вам встретятся и которые запланированы. Скажем так.

Здесь неплохо было сориентироваться, сколько какой прибор потребляет. Именно для этого мы и приведем для вас таблицу ниже.

Подытожим данный абзац, мы должны представлять какие токи, мощности подводимые проводами и кабелями, должны быть обеспечены, для того, чтобы рассчитать необходимое нам сечение и выбрать подходящее. Об этом как раз далее.

Как рассчитать диаметр (сечение) провода (кабеля) исходя из силы тока, потребляемой мощности (медный и алюминиевый)

 Вот мы добрались и до сути нашей статьи. Однако всё, что было выше, упускать нельзя, а значит и мы умолчать не могли.
 Если попытаться изложить мысль логично и по-простому, то через каждое условное сечение проводника может пройти ток определенной силы. Заключение это вполне логичное и теперь лишь осталось узнать эти соотношения и соотнести для разных диаметров провода, исходя из его типоряда. Также нельзя умолчать, что здесь, при расчете сечения по току, в «игру вступает» и температура. Да, это новая составляющая – температура. Именно она способна повлиять на сечение. Как и почему, давайте разбираться.
 Все мы знаем о броуновском движении. О постоянном смещении ионов в кристаллической решетке. Все это происходит во всех материалах, в том числе и в проводниках. Чем выше температура, тем больше будут эти колебания ионов внутри материала. А мы знаем, что ток это направленное движение частиц. Так вот, направленное движение частиц будет сталкиваться в кристаллической решетке с ионами, что приведет к повышению сопротивления для тока. Чем выше температура, тем выше электрическое сопротивление проводника. Поэтому по умолчанию, сечение провода для определенного тока принимается при комнатной температуре, то есть при 18 градусах Цельсия. Именно при этой температуре приведены все справочные значения в таблицах, в том числе и наших.
 Не смотря на то, что алюминиевые провода мы не рассматриваем в качестве проводов для электропроводки, по крайней мере, в квартире, тем не менее, они много где применяются. Скажем для проводки на улице. Именно поэтому мы также приведем значения зависимостей сечения и тока и для алюминиевых проводов.
 Итак, для меди и алюминия будут следующие показатели зависимости сечения провода (кабеля) от тока (мощности). Смотрите таблицу.

Таблица проводников под допустимый максимальный ток для их использования в проводке

 С 2001 года алюминиевые провода для проводки в квартирах не применяются. (ПЭУ)

 Да, здесь как заметил наш читатель, мы фактически не привели расчета, а лишь предоставили справочные данные, сведенные в таблицу, на основании этих расчетов. Но смеем вас замерить, что для расчетов необходимо перелопатить множество формул, и показателей. Начиная от температуры, удельного сопротивления, плотности тока и тому подобных. Поэтому такие расчеты мы оставим для спецов. При этом необходимо заметить, что и они не являются окончательными, так как могут незначительно разнится, в зависимости от стандарта на материал и запаса провода по току, применяемого в разных странах.
 А вот о чем мы еще хотели бы сказать, так это о переводе сечения провода в диаметр. Это необходимо когда имеется провод, но по каким-то причинам маркировки на нем нет. В этом случае по диаметру провода можно вычислить сечения и наоборот из сечения диаметр.

Как рассчитать зависимость диаметра токопроводящей жилы (провода, кабеля) от его сечения (площади)

Этот абзац больше относится к курсу школы по геометрии алгебре, когда необходимо найти площадь круга исходя из его диаметра. Именно такая задача стоит перед тем, кто хочет перевести диаметр в сечение. Делается это очень просто.

Сечение равно по формуле — S=0,7853*D2, где D и есть диаметр окружности, а S это площадь. Также справедливо будет утверждение S=ПИ*R, где R — радиус

Общепринятые сечения медных проводов для проводки в квартире по сечению

 Мы с вами много говорили о наименованиях, о материалах, об индивидуальных особенностях и даже о температуре, но упустили из вида жизненные обстоятельства. Так если вы нанимаете электрика для того, чтобы он провел вам проводку в комнатах вашей квартиры или дома, то обычно принимаются следующие значения. Для освещения сечения провода берется в 1,5 мм 2, а для розеток в 2,5 мм 2.
 Если проводка предназначена для подключения бойлеров, нагревателей, плит, то здесь уже рассчитывается сечение провода (кабеля) индивидуально.

Выбор сечения провода исходя из количества коммуникаций в доме (квартире) (типовые схемы проводки)

О чем еще хотелось сказать, так это о том, что лучше использовать несколько независимых линий питания для каждого из помещений в комнате или квартире. Тем самым вы не будете применять провод с сечением 10 мм 2 для всей квартиры, приброшенный во все комнаты, от которого идут отводы. Такой провод будет приходить на вводный автомат, а затем от него, в соответствии с мощностью потребляемой нагрузки будут разведены выбранные сечения проводов, для каждого из помещений.

Типовая принципиальная схема электропроводки для квартиры или дома с электрической плитой (с указанием сечения кабеля для электроприборов)

Подводя итог о выборе сечения провода (кабеля) в зависимости от силы тока (мощности)

 Если вы прочитали всю нашу статью, и все наши выкладки, то наверняка уже осознали насколько сложно и одновременно просто выбрать алюминиевый или медный провод, по сечению исходя из токовой нагрузки и мощности. Да, расчет сечения потребует знания множества формул, поправок на материал и температуру, при этом если воспользоваться справочными таблицами, которые мы и привели, то все просто и понятно.
 Что же, кроме выбора сечения провода необходимо будет правильно соединить между собой провода, использовать соответствующие автоматы, УЗО, розетки и выключатели. Не забывать про особенности схемы подключения проводки в квартире. Все это скажется на выборе сечения провода в вашем конкретном случае. И только в этом случае, когда вы учтете все факторы, воспользуетесь справочными материалами, правильно смонтируете все элементы, можно будет говорить о том, что все сделано как надо!

Видео о подборе сечения проводник в зависимости от тока (А)

Основные принципы по выбоу сечения, исходя из тока питания еще раз рассмотрены в этом видео.

Таблица сечений проводов по току. ⋆ Руководство электрика

Содержание статьи

Таблица сечений проводов.

Допустимые длительные токи для проводов с резиновой или поливинилхлоридной изоляцией, шнуров с резиновой изоляцией и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках. Они приняты для температур: жил +65°С, окружающего воздуха +25°С и земли +15°С.

При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе (или жил многожильного проводника), нулевой рабочий проводник четырех проводной системы трехфазного тока, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчет не принимаются.

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами. Таблица 1.

Сечение токопроводящей
жилы, мм2
Ток, А, для проводов, проложенных
открытов одной трубе
двух
одножи-
льных
трех
одножи-
льных
четырех
одножи-
льных
одного
двухжи-
льного
одного
трехжи-
льного
0,511
0,7515
1171615141514
1,2201816151614,5
1,5231917161815
2262422202319
2,5302725252521
3343228262824
4413835303227
5464239343731
6504642404034
8625451464843
10807060505550
161008580758070
251401151009010085
35170135125115125100
50215185170150160135
70270225210185195175
95330275255225245215
120385315290260295250
150440360330
185510
240605
300695
400830

Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами. Таблица 2.

Сечение токопроводящей
жилы, мм2
Ток, А, для проводов, проложенных
открытов одной трубе
двух
одножи-
льных
трех
одножи-
льных
четырех
одножи-
льных
одного
двухжи-
льного
одного
трехжи-
льного
2211918151714
2,5242019191916
3272422212218
4322828232521
5363230272824
6393632303126
8464340373832
10605047394238
16756060556055
251058580707565
3513010095859575
50165140130120125120
70210175165140150135
95255215200175190165
251401151009010085
120295245220200230190
50215185170150160135
150340275255
185390
240465
300535
400645

Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных. Таблица 3.

Сечение токопроводящей жилы,
мм2
Ток, А, для проводов, проложенных
одножильныхдвухжильныхтрехжильных
при прокладке
в
воздухе
в
воздухе
в землев
воздухе
в земле
1,52319331927
2,53027442538
44138553549
65050704260
1080701055590
161009013575115
2514011517595150
35170140210120180
50215175265145225
70270215320180275
95325260385220330
120385300445260385
150440350505305435
185510405570350500
240605

Таблица для расчета сечения кабеля по току. Таблица 4.

Сечение токопроводящей жилы, мм2Медные жилы проводов и кабелей
Напряжение, 220 ВНапряжение, 380 В
ток, Амощность, кВтток, Амощность, кВт
1,5194,11610,5
2,5275,92516,5
4388,33019,8
64610,14026,4
107015,45033,0
168518,77549,5
2511525,39059,4
3513529,711575,9
5017538,514595,7
7021547,3180118,8
9526057,2220145,2
12030066,0260171,6

Список таблиц будет пополняться. Добавляйте сайт «ЭлектроМануал.ру» в закладки, чтобы электрика своими руками стала максимально простой задачей.

9.4: Удельное сопротивление и сопротивление — Physics LibreTexts

Что движет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, розетки и т. Д., Которые необходимы для поддержания тока. Все такие устройства создают разность потенциалов и называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он прикладывает разность потенциалов В , которая создает электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на свободные заряды, вызывая ток.Величина тока зависит не только от величины напряжения, но и от характеристик материала, через который протекает ток. Материал может сопротивляться потоку зарядов, и мера того, насколько материал сопротивляется потоку зарядов, известна как удельное сопротивление . Это удельное сопротивление грубо аналогично трению между двумя материалами, которые сопротивляются движению.

Удельное сопротивление

Когда к проводнику прикладывается напряжение, создается электрическое поле \ (\ vec {E} \), и заряды в проводнике ощущают силу, создаваемую электрическим полем.Полученная плотность тока \ (\ vec {J} \) зависит от электрического поля и свойств материала. Эта зависимость может быть очень сложной. В некоторых материалах, включая металлы при заданной температуре, плотность тока приблизительно пропорциональна электрическому полю. В этих случаях плотность тока можно смоделировать как

\ [\ vec {J} = \ sigma \ vec {E}, \]

, где \ (\ sigma \) — это электрическая проводимость . Электропроводность аналогична теплопроводности и является мерой способности материала проводить или передавать электричество.{-1} \).

Электропроводность — это внутреннее свойство материала. Другим неотъемлемым свойством материала является удельное сопротивление или электрическое сопротивление . Удельное сопротивление материала — это мера того, насколько сильно материал препятствует прохождению электрического тока. Символом сопротивления является строчная греческая буква ро, \ (\ rho \), а сопротивление — величина, обратная удельной электропроводности:

.

\ [\ rho = \ dfrac {1} {\ sigma}. \]

Единицей измерения удельного сопротивления в системе СИ является ом-метр \ ((\ Omega \ cdot m \).Мы можем определить удельное сопротивление через электрическое поле и плотность тока.

\ [\ rho = \ dfrac {E} {J}. \]

Чем больше удельное сопротивление, тем большее поле необходимо для создания заданной плотности тока. Чем ниже удельное сопротивление, тем больше плотность тока, создаваемого данным электрическим полем. Хорошие проводники обладают высокой проводимостью и низким удельным сопротивлением. Хорошие изоляторы обладают низкой проводимостью и высоким удельным сопротивлением. В таблице \ (\ PageIndex {1} \) перечислены значения удельного сопротивления и проводимости для различных материалов.{11} \)

Материалы, перечисленные в таблице, разделены на категории проводников, полупроводников и изоляторов на основе широких групп удельного сопротивления. У проводников наименьшее удельное сопротивление, а у изоляторов наибольшее; полупроводники имеют промежуточное удельное сопротивление. Проводники имеют различную, но большую плотность свободных зарядов, тогда как большинство зарядов в изоляторах связаны с атомами и не могут двигаться. Полупроводники являются промежуточными, имеют гораздо меньше свободных зарядов, чем проводники, но обладают свойствами, из-за которых количество свободных зарядов сильно зависит от типа и количества примесей в полупроводнике.Эти уникальные свойства полупроводников находят применение в современной электронике, о чем мы поговорим в следующих главах.

Пример \ (\ PageIndex {1} \): плотность тока, сопротивление и электрическое поле для токоведущего провода

Рассчитайте плотность тока, сопротивление и электрическое поле 5-метрового медного провода диаметром 2,053 мм (калибр 12), по которому проходит ток \ (I — 10 \, мА \).

Стратегия

Мы можем рассчитать плотность тока, сначала найдя площадь поперечного сечения провода, которая равна \ (A = 3.{-5} \ dfrac {V} {m}. \ End {align *} \]

Значение

Исходя из этих результатов, неудивительно, что медь используется для проводов, проводящих ток, потому что сопротивление довольно мало. Обратите внимание, что плотность тока и электрическое поле не зависят от длины провода, но напряжение зависит от длины.

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Медные провода обычно используются для удлинителей и домашней электропроводки по нескольким причинам.2} \). Третья важная характеристика — пластичность. Пластичность — это мера способности материала вытягиваться в проволоку и мера гибкости материала, а медь обладает высокой пластичностью. Подводя итог, можно сказать, что проводник является подходящим кандидатом для изготовления проволоки, по крайней мере, с тремя важными характеристиками: низкое удельное сопротивление, высокая прочность на разрыв и высокая пластичность. Какие еще материалы используются для электромонтажа и в чем их преимущества и недостатки?

Ответ

Серебро, золото и алюминий используются для изготовления проволоки.Все четыре материала обладают высокой проводимостью, серебро — самой высокой. Все четыре элемента легко скручиваются в проволоку и обладают высокой прочностью на разрыв, хотя и не такой высокой, как медь. Очевидным недостатком золота и серебра является их стоимость, но серебряные и золотые провода используются для специальных применений, таких как провода для динамиков. Золото не окисляется, улучшая связи между компонентами. У алюминиевых проводов есть свои недостатки. Алюминий имеет более высокое удельное сопротивление, чем медь, поэтому необходим больший диаметр, чтобы соответствовать сопротивлению на длину медных проводов, но алюминий дешевле меди, поэтому это не является серьезным недостатком.Алюминиевая проволока не обладает такой высокой пластичностью и прочностью на разрыв, как медная, но пластичность и прочность на разрыв находятся в допустимых пределах. Есть несколько проблем, которые необходимо решить при использовании алюминия, и следует соблюдать осторожность при выполнении соединений. Алюминий имеет более высокий коэффициент теплового расширения, чем медь, что может привести к ослаблению соединений и возможной опасности возгорания. Окисление алюминия не проводит и может вызвать проблемы. При использовании алюминиевых проводов необходимо использовать специальные методы, а компоненты, такие как электрические розетки, должны быть рассчитаны на прием алюминиевых проводов.

ФЭТ

Просмотрите это интерактивное моделирование, чтобы увидеть, как площадь поперечного сечения, длина и удельное сопротивление провода влияют на сопротивление проводника. Отрегулируйте переменные с помощью ползунков и посмотрите, станет ли сопротивление меньше или больше.

Температурная зависимость удельного сопротивления

Вернувшись к таблице \ (\ PageIndex {1} \), вы увидите столбец с надписью «Температурный коэффициент». Удельное сопротивление некоторых материалов сильно зависит от температуры.В некоторых материалах, таких как медь, удельное сопротивление увеличивается с увеличением температуры. Фактически, в большинстве проводящих металлов удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры. Повышение температуры вызывает повышенные колебания атомов в решетчатой ​​структуре металлов, которые препятствуют движению электронов. В других материалах, таких как углерод, удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры. Во многих материалах зависимость является приблизительно линейной и может быть смоделирована с помощью линейного уравнения:

\ [\ rho \ приблизительно \ rho_0 [1 + \ alpha (T — T_0)], \]

где \ (\ rho \) — удельное сопротивление материала при температуре T , \ (\ alpha \) — температурный коэффициент материала, а \ (\ rho_0 \) — удельное сопротивление при \ (T_0 \) , обычно принимается как \ (T_0 = 20.oC \).

Обратите внимание, что температурный коэффициент \ (\ alpha \) отрицателен для полупроводников, перечисленных в таблице \ (\ PageIndex {1} \), что означает, что их удельное сопротивление уменьшается с увеличением температуры. Они становятся лучшими проводниками при более высоких температурах, потому что повышенное тепловое перемешивание увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока. Это свойство уменьшения \ (\ rho \) с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках.

Сопротивление

Теперь рассмотрим сопротивление провода или компонента. Сопротивление — это мера того, насколько сложно провести ток через провод или компонент. Сопротивление зависит от удельного сопротивления. Удельное сопротивление — это характеристика материала, используемого для изготовления провода или другого электрического компонента, тогда как сопротивление — это характеристика провода или компонента.

Чтобы рассчитать сопротивление, рассмотрим участок проводящего провода с площадью поперечного сечения A , длиной L и удельным сопротивлением \ (\ rho \).Батарея подключается к проводнику, обеспечивая разность потенциалов \ (\ Delta V \) на нем (рисунок \ (\ PageIndex {1} \)). Разность потенциалов создает электрическое поле, которое пропорционально плотности тока, согласно \ (\ vec {E} = \ rho \ vec {J} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): потенциал, обеспечиваемый батареей, прикладывается к сегменту проводника с площадью поперечного сечения \ (A \) и длиной \ (L \).

Величина электрического поля на участке проводника равна напряжению, деленному на длину, \ (E = V / L \), а величина плотности тока равна току, деленному на поперечную площадь сечения \ (J = I / A \).Используя эту информацию и вспоминая, что электрическое поле пропорционально удельному сопротивлению и плотности тока, мы можем видеть, что напряжение пропорционально току:

\ [\ begin {align *} E & = \ rho J \\ [4pt] \ dfrac {V} {L} & = \ rho \ dfrac {I} {A} \\ [4pt] V & = \ left (\ rho \ dfrac {L} {A} \ right) I. \ end {align *} \]

Определение: Сопротивление

Отношение напряжения к току определяется как сопротивление \ (R \):

\ [R \ Equiv \ dfrac {V} {I}.\]

Сопротивление цилиндрического сегмента проводника равно удельному сопротивлению материала, умноженному на длину, разделенную на площадь:

\ [R \ Equiv \ dfrac {V} {I} = \ rho \ dfrac {L} {A}. \]

Единицей измерения сопротивления является ом, \ (\ Omega \). Для данного напряжения, чем выше сопротивление, тем ниже ток.

Резисторы

Обычным компонентом электронных схем является резистор. Резистор можно использовать для уменьшения протекания тока или обеспечения падения напряжения.На рисунке \ (\ PageIndex {2} \) показаны символы, используемые для резистора в принципиальных схемах цепи. Два широко используемых стандарта для принципиальных схем предоставлены Американским национальным институтом стандартов (ANSI, произносится как «AN-см.») И Международной электротехнической комиссией (IEC). Обе системы обычно используются. Мы используем стандарт ANSI в этом тексте для его визуального распознавания, но отметим, что для более крупных и сложных схем стандарт IEC может иметь более четкое представление, что упрощает чтение.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): символы резистора, используемые в принципиальных схемах. (а) символ ANSI; (b) символ IEC.

Зависимость сопротивления материала и формы от формы

Резистор можно смоделировать как цилиндр с площадью поперечного сечения A и длиной L , сделанный из материала с удельным сопротивлением \ (\ rho \) (рисунок \ (\ PageIndex {3} \)) . Сопротивление резистора \ (R = \ rho \ dfrac {L} {A} \)

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Модель резистора в виде однородного цилиндра длиной L и площадью поперечного сечения A .Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению, оказываемому трубой потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление. Чем больше площадь его поперечного сечения A , тем меньше его сопротивление.

Наиболее распространенным материалом для изготовления резистора является углерод. Карбоновая дорожка обернута вокруг c

Типы сетевых кабелей и характеристики

В этом руководстве подробно объясняются типы сетевых кабелей, используемых в компьютерных сетях. Изучите спецификации, стандарты и характеристики коаксиального кабеля, кабеля витой пары и оптоволоконного кабеля.

Для соединения двух или более компьютеров или сетевых устройств в сети используются сетевые кабели. Есть три типа сетевых кабелей; коаксиальный, витая пара и оптоволоконный.

Коаксиальный кабель

Этот кабель содержит жилу, изолятор, оплетку и оболочку. Оболочка покрывает оплетку, оплетка покрывает изоляцию, а изоляция покрывает провод.

На следующем изображении показаны эти компоненты.

Оболочка

Это внешний слой коаксиального кабеля.Он защищает кабель от физических повреждений.

Плетеный щит

Этот экран защищает сигналы от внешних помех и шума. Этот щит сделан из того же металла, что и сердечник.

Изоляция

Изоляция защищает сердечник. Он также удерживает сердечник отдельно от плетеного экрана. Поскольку и сердечник, и плетеный экран используют один и тот же металл, без этого слоя они будут касаться друг друга и создавать короткое замыкание в проводе.

Проводник

Проводник передает электромагнитные сигналы. По проводнику коаксиальный кабель можно разделить на два типа; одножильный коаксиальный кабель и многожильный коаксиальный кабель.

В одножильном коаксиальном кабеле используется один центральный металлический (обычно медный) провод, а в многожильном коаксиальном кабеле используется несколько тонких металлических жил. На следующем изображении показаны оба типа кабеля.

Коаксиальные кабели в компьютерных сетях

Коаксиальные кабели изначально не предназначались для компьютерных сетей.Эти кабели были разработаны для общих целей. Они использовались еще до появления компьютерных сетей. Они все еще используются, даже если их использование в компьютерных сетях полностью прекращено.

На заре создания компьютерных сетей, когда для компьютерных сетей не было выделенных медиа-кабелей, сетевые администраторы начали использовать коаксиальные кабели для построения компьютерных сетей.

Из-за низкой стоимости и длительного срока службы коаксиальные кабели использовались в компьютерных сетях почти два десятилетия (80-е и 90-е годы).Коаксиальные кабели больше не используются для построения компьютерных сетей любого типа.

Технические характеристики коаксиальных кабелей

Коаксиальные кабели используются в течение последних четырех десятилетий. За эти годы на основе нескольких факторов, таких как толщина оболочки, металл проводника и материал, используемый для изоляции, были созданы сотни спецификаций, определяющих характеристики коаксиальных кабелей.

Из этих спецификаций только некоторые из них использовались в компьютерных сетях.В следующей таблице перечислены их.

905 Сетевой медный кабель

905 предоставляем кабельный Интернет и кабельное телевидение на большие расстояния.

Тип Ом AWG Проводник Описание
RG-6 75 18
RG-8 50 10 Сплошная медь Используется в самых ранних компьютерных сетях.Этот кабель использовался как магистральный кабель в топологии шины. В стандартах Ethernet этот кабель обозначен как кабель 10base5 Thicknet.
RG-58 50 24 Несколько тонких медных жил Этот кабель тоньше, легче в обращении и установке, чем кабель RG-8. Этот кабель использовался для соединения системы с магистральным кабелем. В стандартах Ethernet этот кабель обозначен как кабель 10base2 Thinnet.
RG-59 75 20-22 Сплошная медь Используется в кабельных сетях для предоставления услуг на короткие расстояния.
  • Коаксиальный кабель использует рейтинг RG для измерения материалов, используемых для экранирования и проводящих жил.
  • RG — это радиогид. Коаксиальный кабель для передачи в основном использует радиочастоты.
  • Импеданс — это сопротивление, управляющее сигналами. Выражается в омах.
  • AWG — это американский калибр проводов. Он используется для измерения размера сердечника. Чем больше размер AWG, тем меньше диаметр жилы.

Кабели витой пары

Кабель витая пара был разработан в первую очередь для компьютерных сетей. Этот кабель также известен как Ethernet-кабель . Практически все современные компьютерные сети LAN используют этот кабель.

Этот кабель состоит из пар изолированных медных проводов с цветной маркировкой. Каждые два провода скручены друг с другом, образуя пару. Обычно бывает четыре пары. Каждая пара имеет один однотонный провод и один цветной провод с изоляцией. Сплошные цвета — синий, коричневый, зеленый и оранжевый.В полосатом цвете сплошной цвет смешивается с белым цветом.

В зависимости от того, как пары обнажены в пластиковой оболочке, существует два типа витых пар; UTP и STP.

В кабеле UTP ( неэкранированная витая пара ) все пары заключены в одну пластиковую оболочку.

В кабеле STP ( экранированная витая пара, ) каждая пара обернута дополнительным металлическим экраном, а затем все пары обернуты в единую внешнюю пластиковую оболочку.

Сходства и различия между кабелями STP и UTP

  • И STP, и UTP могут передавать данные со скоростью 10 Мбит / с, 100 Мбит / с, 1 Гбит / с и 10 Гбит / с.
  • Поскольку кабель STP содержит больше материалов, он дороже кабеля UTP.
  • Оба кабеля используют одинаковые модульные разъемы RJ-45 (зарегистрированный разъем).
  • STP обеспечивает большую устойчивость к шумам и электромагнитным помехам, чем кабель UTP.
  • Максимальная длина сегмента для обоих кабелей составляет 100 метров или 328 футов.
  • Оба кабеля могут поддерживать до 1024 узлов в каждом сегменте.

На следующем изображении показаны оба типа кабеля витая пара.

Чтобы узнать, как кабели витой пары используются в сети LAN, вы можете проверить это руководство.

Кабельная витая пара

В этом руководстве объясняется, как работает кабель витой пары и как он используется для подключения различных сетевых устройств в сети.

TIA / EIA определяет стандарты для кабеля витой пары.Первые стандарты были выпущены в 1991 году и известны как TIA / EIA 568 . С тех пор эти стандарты постоянно пересматривались, чтобы охватить новейшие технологии и разработки средств передачи.

TIA / EIA 568 делит кабель витой пары на несколько категорий. В следующей таблице перечислены наиболее распространенные и популярные категории кабеля витая пара.

Категория / название кабеля Максимальная поддерживаемая скорость Пропускная способность / частота поддерживаемых сигналов Стандарт Ethernet Описание
Cat 1 1 Мбит / с 900 Не используется для передачи данных Этот кабель содержит только две пары (4 провода).Этот кабель использовался в телефонной сети для передачи голоса.
Cat 2 4 Мбит / с 10 МГц Token Ring Этот кабель и все остальные кабели имеют минимум 8 проводов (4 пары). Этот кабель использовался в сети Token-Ring.
Cat 3 10 Мбит / с 16 МГц 10BASE-T Ethernet Это первый кабель Ethernet, который использовался в сетях LAN.
Cat 4 20 Мбит / с 20 МГц Token Ring Этот кабель использовался в продвинутых сетях Token-Ring.
Cat 5 100 Мбит / с 100 МГц 100BASE-T Ethernet Этот кабель использовался в современных (быстрых) сетях LAN.
Cat 5e 1000 Мбит / с 100 МГц 1000BASE-T Ethernet Этот кабель / категория является минимальным требованием для всех современных сетей LAN.
Cat 6 10 Гбит / с 250 МГц 10GBASE-T Ethernet В этом кабеле используется пластиковый сердечник для предотвращения перекрестных помех между витой парой.Также используется огнестойкая пластиковая оболочка.
Cat 6a 10 Гбит / с 500 МГц 10GBASE-T Ethernet Этот кабель снижает затухание и перекрестные наводки. Этот кабель также потенциально снимает ограничение по длине. Это рекомендуемый кабель для всех современных сетей Ethernet LAN.
Cat 7 10 Гбит / с 600 МГц Проект еще не разработан Этот кабель закладывает основу для дальнейшего развития.В этом кабеле используется несколько витых пар, и каждая пара экранирована пластиковой оболочкой.
  • Категории 1, 2, 3, 4, 5 устарели и не используются ни в одной современной сети LAN.
  • Cat 7 по-прежнему является новой технологией и широко не используется.
  • Cat 5e, 6, 6a — это обычно используемые кабели с витой парой.

Волоконно-оптический кабель

Этот кабель состоит из сердечника, оболочки, буфера и оболочки. Ядро сделано из тонких нитей стекла или пластика, которые могут передавать данные на большие расстояния.Сердечник заворачивается в оболочку; Облицовка оборачивается буфером, а буфер — оболочкой.

  • Ядро передает сигналы данных в виде света.
  • Облицовка отражает свет обратно к сердцевине.
  • Буфер защищает свет от утечки.
  • Оболочка защищает кабель от физических повреждений.

Оптоволоконный кабель полностью невосприимчив к электромагнитным и радиочастотным помехам. По этому кабелю можно передавать данные на большое расстояние с максимальной скоростью.Он может передавать данные на расстояние до 40 километров со скоростью 100 Гбит / с.

Волоконно-оптический кабель использует свет для передачи данных. Он отражает свет от одной конечной точки к другой. В зависимости от того, сколько лучей света передается в данный момент времени, существует два типа волоконно-оптических кабелей; SMF и MMF.

SMF (одномодовое волокно) оптический кабель

Этот кабель передает только один луч света. Он более надежен и поддерживает гораздо более высокую пропускную способность и большие расстояния, чем кабель MMF.Этот кабель использует лазер в качестве источника света и излучает свет с длиной волны 1300 или 1550 нанометров.

Оптический кабель MMF (многомодовое волокно)

Этот кабель переносит несколько лучей света. Из-за наличия нескольких лучей этот кабель передает гораздо больше данных, чем кабель SMF. Этот кабель используется на меньших расстояниях. В этом кабеле в качестве источника света используется светодиод, который передает свет с длиной волны 850 или 1300 нанометров.

Это все для этого руководства. В следующей части этой статьи мы разберемся с типами разъемов, которые используются для подключения кабелей к сетевым устройствам.Если вам понравился этот урок, не забудьте поделиться им с друзьями через свой любимый социальный канал.

Физика 9702 Сомнения | Страница справки 199

Вопрос 963: [Простой
гармоническое движение]

Трубка, закрытая с одного конца, имеет униформу
площадь поперечного сечения. В трубке есть песок, поэтому трубка плавает.
вертикально в жидкости, как показано на рис.1.

Когда трубка находится в покое, глубина
d погружения основания трубки 16 см.

Трубка перемещается вертикально и
затем отпустили.

Изменение во времени t
глубина d основания трубки показана на рис.2.

(a) Используйте Рис. 2, чтобы определить для колебаний трубы

(i) амплитуда,

(ii) период.

б)

(i) Рассчитайте вертикальную скорость
трубку в точке, где глубина d составляет 16,2 см.

(ii) Укажите еще одну глубину d, где
скорость будет равна вычисленной в (i).

(в)

(i) Объясните, что означает демпфирование .

(ii) Жидкость в (b) теперь охлаждается, поэтому
что, хотя плотность не изменилась, между жидкостью существует трение
и трубка, когда она колеблется. После смещения трубка собирается примерно
10 колебаний перед остановкой.

На рис.2 проведите линию, чтобы показать
изменение во времени t глубины d в течение первых 2,5 с движения.

Ссылка: Документ о прошедшем экзамене — Отчет за 3 квартал 2008 г., 4 квартал

Решение 963:

(а)

(i) Амплитуда = 0.5 см

(ii) Период = 0,8 с

б)

(я).

Угловая скорость, ω = 2π / T = 7,85 рад
с –1

{Амплитуда x 0 =
0,5 см. Положение равновесия — 16,0 см. При глубине d = 16,2 см трубка находится на
смещение на 16,2 — 16,0 = 0,2 см от положения равновесия.}

Скорость v = ω√ (x 0 2
— x 2 ) = 7,85 × √ ({0,5 × 10 –2 } 2 — {0,2 × 10 –2 } 2 )
= 3.6 см с –1

(ii) Глубина d = 15,8 см

{При водоизмещении равном
по величине, указанной выше, то есть на 0,2 см от положения равновесия.}

(в)

(i) Демпфирование — это (непрерывные) потери
энергии / уменьшение амплитуды (от колебательной системы), вызванное силой
действующие в направлении, противоположном движению / трению / силам вязкости

(ii)

Строка должна иметь одинаковый период
/ небольшое увеличение периода.Смещение линии всегда меньше, чем на
Рис. 3.2 (игнорируем первую Т / 4). Пик становится постепенно меньше

Вопрос 964:
[Ток электроэнергии]

Две ячейки э.м.ф. 3,0 В и 1,2 В
и незначительное внутреннее сопротивление подключены к резисторам сопротивлением 9,0
Ω и 18 Ω, как показано.

Какое значение тока I в
резистор 9,0 Ом?

А 0,10 А Б 0,20 А С
0.30 А D 0,47 А

Ссылка: Отчет о прошедшем экзамене — Отчет за июнь 2009 г. 1 Q33

Решение 964:

Ответ: Б.

Ток обычно течет из
положительный полюс клетки на отрицательный, но так как полярности
в этом случае 2 ячейки поменяны местами, нам нужно найти эквивалентную ЭДС. в
схема.

Эквивалентная Э.д.с. в контуре = 3,0 —
1,2 = 1.8 В

Резисторы подключены в
параллельно с батареями, поэтому п.о. на каждом резисторе будет равно
Э.д.с. в цепи.

Закон Ома: V = IR

Ток I = 1,8 / 9,0 = 0,20 А

Вопрос 965: [Магнитный
поле]

(a) Опишите, что подразумевается под магнитным полем .

(b) Небольшую массу помещают в силовое поле либо электрическое.
или магнитный или гравитационный.

Государственный характер силового поля
при массе

(i) заряжен и сила
напротив поля,

(ii) незаряжен и сила находится в
направление поля

(iii) заряжен и есть сила
только когда масса движется

(iv) обвинен и нет силы
на массе, когда она неподвижна или движется в определенном направлении

Ссылка: Документ о прошедших экзаменах — Отчет за 8 квартал 2008 г., ноябрь 2008 г.

Решение 965:

(a) Магнитное поле — это область (пространства) / область, где сила
испытываемый токопроводящим проводником / движущимся зарядом / постоянным магнитом.

б)

(i) Электрический

(ii) Гравитационный

(iii) Магнитный

(iv) Магнитный

{Гравитационная сила делает
не зависят от заряда (гравитация устраняется).

В электрическом поле, поскольку
пока частица заряжена, на нее будет действовать сила (электрическая
исключено).

Направление силы
на движущемся заряде в магнитном поле дается правилом левой руки Флеминга.Если
заряд не двигается, силы не будет. Теперь для левой руки Флеминга
Правило применять, направление движения должно быть перпендикулярно (под прямым углом)
к магнитному полю. Если направление движения заряда совпадает
направление магнитного поля, на него не будет силы.}

Вопрос 966: [Текущий
Электричества> Сопротивление]

Медная проволока имеет цилиндрическую форму.
сопротивление Р.

Какое будет сопротивление котла
провод в два раза длиннее и в два раза больше радиуса?

A R / 4 B R / 2 C R D 2R

Ссылка: Отчет о прошедшем экзамене — Отчет за ноябрь 2013 г. 13 Q35

Решение 966:

Ответ: Б.

Сопротивление R
проволока = ρL / A

где L — длина
А — площадь поперечного сечения.

Поперечное сечение
площадь A = πr 2

Теперь рассмотрим другой провод, также сделанный
меди. Удельное сопротивление ρ будет
тем же.

Длина провода в два раза больше (2L
вместо L).

Проволока имеет вдвое больший радиус (2r
вместо r).

Новая площадь поперечного сечения = π (2r) 2
= 4πr 2 = 4A

Сопротивление нового провода = ρ (2L) / 4A = (ρL / A) / 2 = R / 2

Провода

СТРОИТЕЛЬСТВО:

ПРОВОДНИК:

Мягко вытянутый отожженный медный провод согласно UL 83.Доступны одножильные или многожильные для размеров 14, 12 и 10 AWG. Размеры 8 AWG и больше доступны только в многожильном исполнении.

ИЗОЛЯЦИЯ:

Экструдированный компаунд из поливинилхлорида (ПВХ) с температурой 75 ° C и 90 ° C.

КУРТКА:

Прочный, гладкий, термостойкий и светостойкий нейлон с низким влагопоглощением, соответствующий требованиям UL для типов THHN или THWN. Эта оболочка обеспечивает высокую степень защиты ПВХ-изоляции от истирания и порезов, которые могут возникнуть при протягивании провода через каналы.Нейлон уже давно признан одним из самых прочных материалов для оболочки, используемых при производстве проводов и кабелей.

ОСОБЕННОСТИ:

  1. Отвечает требованиям испытаний на огнестойкость VW-1 UL.
  2. Влажные или сухие места — Номинальная температура 90 ° C в сухом состоянии и 75 ° C во влажном состоянии.
  3. Устойчивость к воздействию газов и масел: Класс бензо- и маслостойкости II по UL.
  4. Универсальность: Может использоваться следующим образом
    a. THHN: 90 ° C сухой строительный провод
    b. THWN: 75 ° C для влажной и 90 ° C для сухой строительной проволоки
    c.MTW: 90 ° C проволока для станка
  5. Тянуть легче: прочная гладкая нейлоновая куртка поверх ПВХ-изоляции.
  6. Малый диаметр: больше проводников на кабелепровод.

ЗАЯВКИ:

Строительные провода типа THHN — THWN предназначены для общего применения и могут быть проложены в кабелепроводах, каналах или других признанных кабельных каналах во влажных или сухих местах.

Провода типа THHN — THWN предназначены для работы при температурах проводов 75 ° C и 90 ° C для работы 600 В во влажных и сухих местах соответственно.Применимо как для новых работ, так и для перенастройки проводов, установленных там, где меньший диаметр провода позволяет устанавливать дополнительные цепи или более крупные проводники в кабелепровод без превышения ограничений максимального заполнения.

Провода типа THHN — THWN также рекомендуются для промышленного монтажа, где требуется исключительная устойчивость к теплу и агрессивным средам, например, на химических заводах, нефтеперерабатывающих заводах, бумажных фабриках и т. Д.

Стандарты калибра проволоки | Калибр кабеля

Калибр провода

Общим стандартом диаметра (калибра) круглой тянутой проволоки является Американский калибр проволоки (AWG).

По мере изготовления жилы проволоки протягивают через фильеры все меньшего размера. Это верно для всех проводов. Фактически, система размеров AWG предлагает эту процедуру рисования. Например, провод размером 22 AWG, менее 20 AWG, теоретически протягивается через 22 матрицы все меньшего размера. Проволока большего размера протягивается через меньшее количество матриц; отсюда и «калибр» с меньшим числом. См. Таблицу 1 .

American Wire Gauge Chart

Но у этих цифр есть некоторая подоплека, которая может помочь придать некоторую «рифму и причину» тому, как они соотносятся… и фактически предоставит средства соотнесения одного калибра с другим.

Фактор 1 — Каждые три номера шкалы (например, от №20 до №23) представляют собой деление (или умножение) поперечного сечения и сопротивления на коэффициент 2. Или, ссылаясь на таблицу, в которой перечислены только Счетчики с четными номерами, AWG №20 против №26 дадут коэффициент 4. Для иллюстрации, медный провод №20AWG имеет поперечное сечение 1000 круглых мил (CM) и сопротивление / 1000 футов 10 Ом. # 26 AWG, который меньше, будет иметь поперечное сечение 250 см и сопротивление 40 Ом.(Все значения номинальные.)

Фактор 2 — Каждые 10 номеров датчиков (например, от # 20 до # 30AWG) представляют 10-кратное увеличение или уменьшение поперечного сечения и сопротивления. Пример: провод # 30AWG имеет длину 100 см (1/10 от диаметра # 20AWG) и 100 Ом на 1000 футов (в 10 раз больше, чем у # 20AWG).

Фактор 3 — В качестве основы для всех этих чисел медь # 10AWG составляет 1 Ом на 1000 футов.

Знание этих факторов может помочь просто рассчитать (или хотя бы оценить) эти параметры провода.

Многожильный против сплошного

Ну они по виду явно отличаются от , хотя назначение у них одинаковое. Само собой разумеется, что многожильная конструкция была бы более гибкой. Так что, если вы на самом деле не хотите жесткости — например, проталкивать провод через отверстие — разве не будет лучшим выбором?

Кроме того, есть сила в цифрах: например, веревка состоит из множества параллельных волокон — по отдельности слабых, но вместе довольно прочных.Если одно волокно разорвется, останется много нести нагрузку.

Электропроводка дома в целом прочная; проводка для станков, автомобилей и самолетов почти вся многожильная — для обеспечения гибкости и избыточности в условиях вибрации.

Приложение диктует выбор типа проводника. На высоких частотах — скажем, выше 1000 МГц — проводимость больше зависит от поверхности проводника, чем от его сердечника. Это «скин-эффект» и причина, по которой серебряное покрытие становится важным.Это также применимо в ситуациях с очень сильным током — помимо тех, которые наблюдаются в типичной ситуации с самолетом, но возникают, например, в крупных распределительных сетях.

Центральные проводники некоторых наземных источников питания мощных ВЧ-антенн, для которых размер и гибкость не являются проблемой, на самом деле могут быть полой трубкой, что дополнительно свидетельствует об относительной незначительности внутренней части провода как проводника в таких приложениях. .

При надлежащей поддержке изоляции — как в случае коаксиального кабеля — одножильный провод выдержит вибрацию и при этом будет передавать радиочастотный сигнал более эффективно, чем его многожильный аналог.

Это не означает, что все хорошие ВЧ кабели должны иметь твердые жилы; ради гибкости некоторые коаксиальные кабели часто имеют многожильные посеребренные центральные проводники и работают очень хорошо.

Как всегда, компромиссы вездесущи.

Дополнительный вопрос: почему вы думаете, что количество нитей почти всегда является нечетным, обычно простым числом? Ответ ниже…

Таблица 2 представляет собой диаграмму некоторых конфигураций скрутки и некоторых их факторов.Это вряд ли исчерпывающе, но иллюстрирует идею.

Изготовление многожильных проводов почти всегда включает простое количество жил. [Простое число определяется как число, которое делится только само на себя и на 1.] Среди большего числа нитей (скажем, более 250) это может отклоняться от «простоты», но остается нечетным числом. А в проводах, имеющих очень большое количество жил (возможно, более 1000), есть случаи, когда количество жил с четными номерами. Однако таких отклонений от нормы немного: норма действительно является простым числом.

Почему?

Сплошной (1-жильный) проводник — это сердце провода. Таким образом, многожильные провода окружены дополнительными прядями, и, если все жилы одного калибра, в идеале шесть из них подходят вокруг центральной жилы. Итого: 7. Добавьте еще один слой (12 будет лучше всего на минимальном пространстве) вокруг них, и он станет 19.

И так далее…

Скручивание в больших количествах часто влечет за собой использование жгутов («нечетных» или «простых» скрученных), как если бы они были отдельными проводами — так что данная многожильная конструкция с большим числом может стать простым числом с простым номером « мини- ”пачки.Сбивает с толку? Почему нет? Это наследие очень старого бизнеса — изготовления канатов.

Систематический обзор с особым интересом к 64Cu

Медь (Cu) является важным микроэлементом в организме человека; он играет роль кофактора для многих ферментов и других белков, важных для дыхания, транспорта железа, метаболизма, роста клеток и гемостаза. Природная медь состоит из двух стабильных изотопов, 63 Cu и 65 Cu, и 5 основных радиоизотопов для молекулярной визуализации ( 60 Cu, 61 Cu, 62 Cu и 64 Cu) и in vivo. таргетная лучевая терапия ( 64 Cu и 67 Cu).Два возможных способа производства радиоизотопов Cu связаны с использованием циклотрона или реактора. Мишень, не содержащая меди, используется для производства меди без добавления носителя благодаря химическому отделению от материала мишени с использованием ионообменной хроматографии, позволяющей достичь высокого уровня радиоактивности с минимально возможным количеством нерадиоактивных изотопов.
В последние годы изотопы Cu были связаны с антителами, белками, пептидами и наночастицами для доклинических и клинических исследований; были изучены патологические состояния, влияющие на метаболизм Cu, такие как синдром Менкеса, болезнь Вильсона, воспаление, рост опухоли, метастазирование, ангиогенез и лекарственная устойчивость.Мы стремимся обсудить все применения радиоизотопов Cu с упором на 64 Cu и, в частности, на его форму 64 CuCl 2 , которая кажется наиболее многообещающей по своему периоду полураспада, радиационным выбросам и стабильности с хелаторами, что позволяет использовать несколько приложений в онкологической и неонкологической областях.

1. Введение

Медь (Cu) — переходный металл с атомным номером 29, известный с древних времен. Это важный микроэлемент для большинства организмов во всех царствах.У людей медь играет роль кофактора многих ферментов, таких как Cu / Zn-супероксиддисмутаза, цитохром с оксидаза, тирозиназа, церулоплазмин и других белков, имеющих решающее значение для дыхания, транспорта и метаболизма железа, роста клеток и гемостаза [ 1, 2].

В последние десятилетия научные знания и технологическое развитие позволили преодолеть предел морфологической визуализации и продвинуться в направлении биометаболической визуализации. Этот новый подход создает дополнительные возможности для клинических исследований, диагностики и лечения заболеваний.Это позволяет врачам неинвазивно создавать изображения человеческого тела с высоким разрешением, диагностировать болезни и выбирать схемы лечения на их основе [3].

Новые радиоизотопы в ядерной медицине могут быть использованы в их простой форме или связаны с молекулами-носителями для производства сложных радиофармацевтических препаратов, что открывает новые возможности для получения различных изображений метаболизма нескольких органов и систем.

Для широкого использования в медицине любого радиоизотопа важны два фактора: доступность изотопа и стабильный и эффективный способ связывания с подходящим химическим носителем [4].

Выбор подходящего радионуклида для разработки радиофармацевтических препаратов имеет решающее значение и зависит от нескольких факторов. Период полураспада радионуклида должен обеспечивать достаточное поглощение и распределение для получения изображений со значительной контрастностью и качеством. Энергия излучения радионуклидов должна быть подходящей для надлежащего обнаружения оборудованием, при этом стоимость и доступность также являются важными соображениями [3].

С развитием медицинских наук медь привлекла к себе большое внимание.

Природная медь состоит из двух стабильных изотопов, 63 Cu (69,17%) и 65 Cu (30,83%), и 27 известных радиоизотопов, пять из которых особенно интересны для приложений молекулярной визуализации ( 60 Cu, 61 Cu, 62 Cu и 64 Cu), а также таргетная лучевая терапия in vivo ( 64 Cu и 67 Cu) [4].

Радионуклиды меди обладают различным диапазоном периодов полураспада и режимов распада [3].

2.Производство радиоизотопов Cu

Одной из основных проблем является производство радионуклидов с высокой удельной активностью, то есть с высоким уровнем радиоактивности с минимально возможным количеством нерадиоактивных изотопов.

Получение радионуклидов Cu с высокой удельной активностью — еще более сложная задача, поскольку Cu повсеместно присутствует в окружающей среде. Для всех изотопов Cu для производства Cu без добавления носителя используется мишень, отличная от меди. При использовании мишени с другим атомным номером возможно химическое отделение радионуклида меди от материала мишени.Кроме того, экспериментальные условия для приготовления мишени и отделения от нее радионуклидов меди должны быть по возможности безметалловыми [3].

Следующим фундаментальным этапом является выделение каждого радиоизотопа Cu из мишени с помощью ионообменной хроматографии [5].

Два возможных способа производства радиоизотопов Cu связаны с использованием циклотрона или реактора. На современном этапе производство циклотронов наиболее изучено.

Основные характеристики радиоизотопов Cu, представляющих медицинский интерес, и наиболее распространенные способы их получения приведены в таблице 1.


Изотоп Режим распада Энергия (кэВ) Производство
Энергия падающего пучка (МэВ) Реакция Выход при извлечении (МБк / Ач или МБк / мг)


60
Cu
23.7 мин (93%) 2940 Циклотрон 11 60 Ni (p, n) 60 Cu 370
(7%) 511/467 / 826/1332


61
Cu
3,32 ч (60%) 1159 Циклотрон 19 61 Ni (p, n) 61 Cu 573 **
(40 %) 511/283/589/656


62
Cu
9.7 мин (98%) 2925 Циклотрон 5–14 62 Ni (p, n) 62 Cu 19800 **
(2%) 511


64
Cu
12,7 ч (19%) 657 Циклотрон 12
64
Ni (p, n) 64 Cu
243 ***
(43%) 511/1346 19
64
Ni (d, 2n) 64 Cu
388 ***
(38%) 141 ND
nat
Zn (p, xn) 64 Cu
67
Реактор 1.8 *
64
Zn (n, p) 64 Cu
14,5 ****
ND
63
Cu (n,) 64 Cu
ND


67
Cu
61,83 h (100%) 390/482/575 ND
68
Zn (p, 2p) 67 Cu
ND
(52%) 91/93/185 Циклотрон НД
70
Zn (p, a) 67 Cu
ND
ND
67
Zn (n, p) 67 Cu
ND
ND
68
Zn (g, p) 67 Cu
ND

ND: данные отсутствуют.
* Приблизительная минимальная энергия нейтронов.
** Прогнозируемая доходность.
*** Максимум результатов.
**** Среднее значение результатов.
2.1. 60 Cu

60 Cu — эмиттер со свойствами распада, что делает возможным его использование в качестве индикатора для позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), даже если он имеет недостаток эмиссии [4]. 60 Cu — богатый протонами нуклид, который распадается на свои стабильные изотопы Ni в результате сочетания процессов распада позитронов и захвата электронов.Его можно получить на медицинском циклотроне с относительно низкими затратами, используя реакции, индуцированные протонами или дейтронами на обогащенных мишенях из 60 Ni [5, 6]. Недавно были разработаны другие способы производства (например, + 3 He, + a) [7, 8].

2.2. 61 Cu

61 Изотоп Cu может быть получен из мишеней из цинка, никеля или кобальта на медицинском циклотроне с использованием реакций, индуцированных протонами, дейтронами или альфа-частицами. Необходимость высокообогащенных мишеней Ni и Zn или пучков высокоэнергетических частиц ограничивала доступность 61 Cu для биомедицинского использования, пока не будут разработаны более экономичные методы производства из природного Zn или Co [9, 10].Более длительный период полураспада, чем у 60 Cu и 62 Cu, делает 61 Cu лучшим выбором для длительной визуализации процессов с более медленной кинетикой. Однако этот изотоп гораздо менее популярен в современных биомедицинских исследованиях, чем другие радиоизотопы меди [4, 8, 11–14].

2.3. 62 Cu

62 Cu обладает уникальными свойствами, так как является почти чистым эмиттером (98%) с коротким периодом полураспада 9,7 мин. 62 Cu — богатый протонами нуклид, который распадается до своего стабильного изотопа Ni в результате сочетания процессов распада позитрона и захвата электронов.Его можно получить на медицинском циклотроне с использованием реакций, индуцированных протонами или дейтронами, на обогащенных мишенях из 62 Ni. 62 Cu также может производиться косвенно через родительский 62 Zn в системе генератора 62 Zn / 62 Cu. Это предпочтительный вариант, снижающий уровни радиоактивности, с которыми необходимо работать, и позволяющий элюировать 62 Cu при необходимости [5].

Текущий 62 Zn / 62 Cu-генераторы могут начинаться с 62 активности Zn в 5-6 ГБк, 93% этой активности высвобождается как 62 Cu в первых 3.2 мл элюата; однако относительно короткий период полураспада исходного 62 Zn делает эти генераторы работоспособными не более трех дней.

В настоящее время протонно-индуцированные реакции на природной меди являются предпочтительным методом для производства материнского нуклида 62 Zn. Недавно было исследовано также получение 62 Cu с помощью + p-реакций [15, 16].

Этот изотоп в настоящее время является наиболее изученным радиоизотопом меди помимо 64 Cu [4].

2.4. 64 Cu

64 Cu — очень необычный изотоп, потому что он распадается в результате трех процессов, а именно, позитрона, электронного захвата и бета-распада. Это свойство позволяет производить либо циклотрон, либо реактор, причем последний путь приводит к продуктам с либо низкой удельной активностью (n,), либо высокой удельной активностью (n, p) [5].

В настоящее время наиболее распространенным способом получения 64 Cu является реакция 64 Ni (p, n) 64 Cu [17, 18].

Производство 64 Cu без добавления носителей посредством реакции 64 Ni (p, n) 64 Cu на биомедицинском циклотроне было предложено Szelecsenyi et al. Последующие исследования McCarthy et al. были выполнены, и этот метод теперь используется для обеспечения 64 Cu исследователям по всей территории Соединенных Штатов [17, 19].

Цель производства 64 Cu обогащена до 64 Ni (99,6%). Ni 64 (обычно 10–50 мг) получают и наносят гальваническое покрытие на золотой диск с использованием процедуры, модифицированной Piel et al.[20].

Мишень обстреливается на циклотроне. Недавно Obata et al. сообщили о производстве 64 Cu на циклотроне на 12 МэВ, который является более представительным для современных циклотронов, работающих в настоящее время [21].

После бомбардировки 64 Cu отделяется от целевого никеля в одноэтапной процедуре с использованием ионообменной колонки. Обычно 18,5 ГБк 64 Cu получают с мишенью 40 мг 64 Ni и временем бомбардировки 4 часа.Удельная активность 64 Cu находится в диапазоне от 47,4 до 474 ГБк / мкм моль (от 1280 до 12800 мКи / мкм моль). Типичный выход для производства 64 Cu составляет 0,2 мКи / мкм А · ч на мг 64 Ni. Обогащенный никель 64 может быть на 85–95% извлечен, как описано ранее, и повторно использован для будущих бомбардировок, что способствует рентабельности этого метода производства 64 Cu [3].

Другой способ получения 64 Cu — реакция 64 Zn (n, p) 64 Cu в ядерном реакторе [22, 23].

Большинство радионуклидов, производимых в реакторах, производятся с использованием реакций тепловых нейтронов или (n,) реакций, где тепловой нейтрон имеет относительно низкую энергию, а материал мишени состоит из того же элемента, что и радионуклид-продукт.

Для получения высокой удельной активности 64 Cu используются быстрые нейтроны для бомбардировки мишени в (n, p) -реакции [22–26].

К сожалению, одним из побочных продуктов производства 64 Cu с мишенью из природного цинка был 65 Zn (d), что ограничивает практичность производства этим методом [27].

Smith et al. отделил большие количества 64 Cu как побочный продукт от циклотронного производства 67 Ga с помощью реакции 68 Zn (p, 2n) 67 Ga на Национальном медицинском циклотроне, Сидней, Австралия [28]. Этот метод производства имеет то преимущество, что он очень экономичен и позволяет производить очень большие количества (> 111 ГБк (> 3 Ки)) материала с достаточно высокой удельной активностью (~ 31,8 ТБк / ммоль (~ 860 Ки / ммоль)). . Недостатком является то, что производство по запросу будет проблематичным, поскольку основной производимый радионуклид является долгоживущим 67 Ga (h).

Производство 67 Ga, имеющего гамма-энергию, идентичную 67 Cu, затрудняет измерения активности перед разделением. Кроме того, наблюдались изотопы никеля, кобальта, марганца и хрома, которые, будучи относительно легкими для разделения, усложняют требуемую схему разделения [5].

Хотя протонно-индуцированная реакция на обогащенном 64 Ni играет ключевую роль для практического производства, в последнее время реакции, индуцированные дейтронами, также интенсивно изучаются и кажутся очень многообещающими [29].

2,5. 67 Cu

Этот изотоп меди, обладающий интересными свойствами распада, потенциально полезен для радиоиммунотерапии, но из-за ограниченной доступности исследований, которые действительно используют этот изотоп, немного по сравнению с другими изотопами Cu [30, 31].

Динамичный рост радиоиммунотерапии может увеличить спрос на этот изотоп. Медведев и др. сообщили о попытке производства 67 Cu в более крупном масштабе, что дает перспективы для более широкой коммерческой доступности изотопа в ближайшем будущем [32].

67 Cu — самый долгоживущий радиоизотоп меди, а также один из самых трудных в производстве, поскольку для него требуется реактор с потоком быстрых нейтронов или пучки протонов высокой энергии и дорогостоящая мишень из цинка 68 [33]. Терапевтические количества 67 Cu могут быть получены с помощью нескольких реакций с Zn. Производство по реакции 68 Zn (p, 2p) 67 Cu является крупнейшим участником 67 Cu в Северной Америке. Для обеспечения надежной подачи 67 Cu этим методом требуется специальный протонный пучок и химическая станция, что редко возможно на одном из этих многоцелевых объектов [34, 35].

Реакция 68 Zn (p, 2p) 67 Cu требует увеличения энергии протонов с 20 до 70 МэВ, согласно Stoll et al. (который включает данные двух других исследований) [36].

Из-за природы процесса расщепления в мишени всегда будет множество продуктов, и обогащенные мишени редко используются, за исключением определения сечения реакции. Мишени в основном представляют собой металлическую цинковую фольгу, которая позволяет лучше рассеивать тепло и имеет более высокую плотность, чем оксид цинка [34, 36].

Небольшая часть литературы включает использование пучка протонов с низкой энергией, 20 МэВ, запускающего реакцию на 70 Zn (p, a) 67 Cu. Присутствие 67 Ga затрудняет гамма-подсчет образца до тех пор, пока не будет проведено радиохимическое разделение. Ожидается, что большие количества 65 Zn будут накапливаться в любой повторно используемой мишени из-за его периода полураспада 244 дня. Демонстрация с большей целевой массой определит, сопоставим ли этот метод производства с другими методами.В отличие от других способов получения, реакция 70 Zn (p, a) 67 Cu не дает сопутствующих больших количеств других радиоизотопов из-за используемых протонов низкой энергии [34, 37].

Производство 67 Cu в ядерном реакторе по реакции 67 Zn (n, p) 67 Cu продолжалось отчасти из-за его простоты. Достаточно поместить цинковую мишень с подходящим содержанием в промышленный или исследовательский реактор, чтобы произвести полезное количество 67 Cu.Однако доступ к реакторам, проблемы с отходами и нежелательные побочные реакции усложняют использование этой реакции для расширенного производства и медицинских приложений. В литературе также сообщается о получении 67 Cu по реакции 68 Zn (, p) 67 Cu. Линейные ускорители, производящие электроны с энергией 30–60 МэВ, фокусировались на пластине преобразователя, обычно вольфрамовой или танталовой, которая производит фотоны с аналогичным диапазоном энергий [34].

Однако для получения наилучшего выхода для реакции (, p) на обогащенной мишени использовалось только несколько миллиграммов цинка; демонстрация с более крупной целью требуется для получения более точного урожая и проверки этого метода [34].

3. Клиническое применение

Ядерная медицинская визуализация предоставляет информацию о функциях и структуре с использованием безопасных, неинвазивных и экономичных методов диагностики и терапии [38].

Эта дисциплина имеет большое значение для медицинских специальностей, таких как кардиология, неврология, онкология, ортопедия, эндокринология, гематология, нефрология и пульмонология [38–43].

Радиоизотопы меди могут играть «обычную роль» в качестве радиоактивных маркеров, которые можно добавлять к молекулам-носителям, обеспечивая всю необходимую биологическую специфичность нацеливания; более того, их можно использовать в качестве «настоящих индикаторов», если они направлены на изучение in vivo самого метаболизма Cu.

По мере развития молекулярной визуализации методы ПЭТ и однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) в настоящее время являются неотъемлемой частью инструментария молекулярной визуализации; Среди всех доступных стратегий молекулярной визуализации ПЭТ и ОФЭКТ позволяют нацеливаться на внеклеточные, клеточные поверхности, внутриклеточные белки и нуклеиновые кислоты.

Доступность изотопов Cu для доклинических и клинических исследований значительно улучшилась в последние годы, в том числе потому, что за последние 20–30 лет было разработано множество потенциальных хелаторов [4, 44, 45].

Хорошо зарекомендовавшая себя координационная химия Cu позволяет взаимодействовать с широким спектром хелаторных систем, которые потенциально могут быть связаны с антителами, белками, пептидами и другими биологически значимыми небольшими молекулами [3].

Метаболизм Cu варьируется от человека к человеку. Физиологические и патологические состояния, которые влияют на метаболизм Cu, включают наследственные дефекты метаболизма меди, такие как синдром Менкеса и болезнь Вильсона, а также приобретенное нарушение или дисбаланс метаболизма меди, вызванные беременностью, воспалением и ростом опухоли, метастазами, ангиогенезом и лекарственной устойчивостью [46–48 ].

Все радиоизотопы Cu в настоящее время исследуются для клинического применения, но на современном уровне техники 64 Cu, и, в частности, его форма 64 CuCl 2 кажется наиболее многообещающей с точки зрения периода полураспада. радиационные выбросы и стабильность с хелаторами.

3.1. Роль Cu в онкологии

В последние годы многие доклинические исследования продемонстрировали влияние Cu на развитие рака. Фактически, по сравнению с нормальными людьми, значительно более высокие уровни меди были измерены в сыворотке и опухолевых клетках пациентов с раком, включая рак простаты, груди и мозга [49].

64 CuCl 2 — изотоп, наиболее широко изучаемый из-за его потенциальной роли в ПЭТ-визуализации и терапии; он был связан с несколькими носителями, которые можно применять для мониторинга статуса метаболизма меди и индивидуального лечения больных раком хелаторами меди [50].

3.1.1. Меченые Cu антитела и пептиды для нацеливания на опухоль

Моноклональные антитела (mAb) — это обширная группа белков, полученных биотехнологическим путем, с постоянно растущим числом применений в иммунотерапии, целевой доставке лекарств и диагностике in vivo / in vitro. 64 Cu-меченные антитела для ПЭТ-визуализации представляют собой трастузумаб (рак молочной железы, экспрессирующий рецептор 2 эпидермального фактора роста человека или HER2), цетуксимаб (нацеленный на опухоли, экспрессирующие рецептор эпидермального фактора роста EGFR), TRC105-Fab (нацеленный на CD105) и этарацизумаб (антитело против человеческого интегрина) [4].

Радиомечение трастузумаба, а также связанных фрагментов и антител было исследовано как для диагностических, так и для радиотерапевтических применений [51].

Экспрессия EGFR повышена во многих опухолях человека, таких как рак груди, плоскоклеточный рак головы и шеи и рак простаты.В настоящее время mAb, которые блокируют связывание EGF с внеклеточным лиганд-связывающим доменом рецептора, оказались многообещающими с терапевтической точки зрения. Цетуксимаб (C225; Erbitux, Bristol-Myers Squibb, New York, NY) был первым mAb, направленным против EGFR, одобренным Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) для лечения пациентов с EGFR-экспрессирующей метастатической колоректальной карциномой [52 ].

Рост и метастазирование большинства солидных опухолей зависят от ангиогенеза, без которого они не могут расти больше нескольких миллиметров в размере.Наиболее широко изученными мишенями, связанными с ангиогенезом, являются CD105 (т.е. эндоглин), интегрин и рецепторы фактора роста эндотелия сосудов (VEGFR) [53].

Иммуногистохимия CD105 в настоящее время является общепринятым стандартным подходом для идентификации активно пролиферирующих сосудов опухоли; он имеет несколько преимуществ перед другими мишенями, включая высокие уровни экспрессии в широком спектре солидных злокачественных новообразований, независимость от его экспрессии на неопластических клетках, отсутствие специфичности опухолевого гистотипа и немедленную доступность злокачественных поражений через кровоток.Обладая высокой аффинностью / специфичностью к CD105, радиоактивно меченный TRC105-Fab продемонстрировал свой потенциал на нескольких доклинических моделях опухолей, чтобы служить в качестве многообещающего диагностического агента для ПЭТ-визуализации. [54].

3.1.2. Меченые Cu пептиды для опухолевого ангиогенеза

64 Меченые Cu пептиды для направленной терапии рака / визуализации являются одной из крупнейших групп радиофармпрепаратов, изучаемых в настоящее время. Они построены из нацеливающего пептида, такого как бомбезин или аналог октреотида, линкера и бифункционального хелатора (BFC), обычно производного тетраазамакроцикла, такого как TETA или DOTA.Пептид связывается со специфическим рецептором, экспрессируемым раковыми клетками, в то время как фрагмент изотоп меди-BFC позволяет локализовать опухоль с помощью обнаружения эмиссии позитронов. Привлекательность пептидов для направленной лучевой терапии по сравнению с моноклональными антителами обусловлена ​​их хорошим распределением в тканях, быстрым клиренсом, низкой иммуногенностью и недорогим автоматизированным производством [4].

Было также замечено, что соли меди были простейшим ангиогенным компонентом опухолевого экстракта, действуя посредством стимуляции миграции эндотелиальных клеток [49].

Альфа-бета 3 (α) — один из наиболее широко изученных интегринов, поскольку он активируется в эндотелиальных клетках, участвующих в активном ангиогенезе, но не в покоящихся эндотелиальных клетках, что делает его идеальным биомаркером для ангиогенеза и визуализации опухолей. Опухоли с высокой степенью экспрессии включают глиобластомы, опухоли груди и простаты, злокачественные меланомы и карциномы яичников. Интегрин связывается с внеклеточными белками через специфический связывающий карман, который распознает последовательность из трех аминокислот, аргинин-глицин-аспарагиновая кислота (Arg-Gly-Asp или RGD).

Sprague et al. конъюгировал c (RGDyK) с другим хелатором, CB-TE2A, и обнаружил, что соответствующий комплекс 64 Cu специфически поглощается остеокластами, которые активируются в остеолитических поражениях и метастазах в кости. Эти исследования открывают возможность других применений для визуализации при таких заболеваниях, как остеоартрит или остеопороз, а также для визуализации остеолитических метастазов в кости [52, 54].

Hao et al. обнаружил 61 Cu-1,4,7,10-тетраазациклододекан-1,4,7,10-тетрауксусная кислота (DOTA) -человеческий сывороточный альбумин как хороший агент для визуализации пула крови и предложил его применение для мониторинга антиангиогенной терапии [55 ].

67 Cu — один из наиболее подходящих изотопов для радиоиммунотерапии, поскольку его период полураспада достаточно велик, чтобы обеспечить хорошее биораспределение в опухоли (аналогично биологическому периоду полураспада многих mAb), относительно низкое содержание гамма-излучения (ниже доза для всего тела для пациента и безопаснее для медицинского персонала), более высокое поглощение опухолью (по сравнению с йодом-131) и простая процедура радиомечения . Примеры 67 Cu-меченых моноклональных антител: chCE7, антитело к молекуле адгезии клеток L1 для нейробластомы, рака яичников и некоторых видов терапии почечной карциномы, Lym-1 для неходжкинской лимфомы, C595 антитело против муцина MUC1 для мочевого пузыря. лечение рака [4].

3.1.3. Меченые Cu аналоги соматостатина для воздействия на нейроэндокринные опухоли

Соматостатин представляет собой 14-аминокислотный пептид, участвующий в регуляции и высвобождении нескольких гормонов.

Рецепторы соматостатина (SSR) присутствуют во многих различных системах нормальных органов, таких как центральная нервная система (ЦНС), желудочно-кишечный тракт, экзокринная и эндокринная поджелудочная железа, молочная железа и легкие, что делает их жизнеспособной мишенью для болезней [52 ].

Нацеливание на SSR в опухолях было целью в лечении и диагностике рака с 1980-х годов, мечение октреотида (OC) с 123I, 111In и 67 Ga [52].

В первом исследовании с участием людей Pfeifer et al. найдено 64 Cu-DOTATATE PET, пригодный для клинической визуализации рецепторов соматостатина. По сравнению с 111 In-DTPA-octreotride SPECT, 64 Cu-DOTATATE PET обеспечил лучшее качество изображения, обнаружил больше истинно-положительных поражений и был связан с более низкой лучевой нагрузкой [56].

3.1.4. Визуализация Гипоксия опухоли

Хорошо известно, что гипоксия является важным фактором, определяющим общий ответ опухоли на традиционную терапию.Гипоксия может приводить к увеличению агрессивности опухоли, отказу от местного контроля и активации факторов транскрипции, которые поддерживают выживание и миграцию клеток [57].

Способность локализовать и количественно оценить степень гипоксии в солидных опухолях с помощью неинвазивной ядерной визуализации может облегчить раннюю диагностику и помочь клиницистам выбрать наиболее подходящее лечение для каждого отдельного пациента [52].

Диацетил-2,3-бис (-метил-3-тиосемикарбазон) (ATSM), по-видимому, является инновационным соединением для визуализации гипоксии, которое может быть помечено радиоактивными изотопами, испускающими позитроны меди, такими как 60/61/62/64 Cu .Метаболизм и фармакологический путь комплекса Cu-ATSM одинаков для всех изотопов меди, и выбор этих изотопов для клинического использования основан на физических свойствах. 60 Cu-ATSM был клинически изучен для мониторинга гипоксии опухоли при раке легкого и шейки матки и оказался пригодным для прогнозирования ответа опухоли на терапию [57, 58]. Chao et al. предположили, что ПЭТ-изображения, полученные с помощью 60 Cu-ATSM, могут быть использованы для лучевой терапии с модуляцией интенсивности при раке головы и шеи [59].

61 Комплекс Cu-2-ацетилпиридин тиосемикарбазон ( 61 Cu-APTS) для ПЭТ-визуализации рака был предложен Belicchi-Ferrari et al. Использование APTS в качестве лиганда может придать соединению дополнительную антипролиферативную активность, что ранее наблюдалось другими авторами [60].

62 Cu-пирувальдегид-бис (-метилтиосемикарбазон) ( 62 Cu-PTSM) может использоваться вместе с 62 Cu-ATSM для получения дополнительных данных о гипоксии опухоли и кровообращении за один сеанс ПЭТ [4 , 61].

64 Cu представляет собой наилучший компромисс между адаптированными физическими свойствами (достаточно длительный период полураспада, лучшее внутреннее разрешение изображения с низкой максимальной энергией) и хорошей производительностью (разумные производственные затраты) [57].

Подобно изотопам 60/61/62 Cu, 64 Cu-ATSM является предметом многих текущих исследований в качестве агента для селективной визуализации гипоксии опухолей. Фаза II клинических испытаний 64 Cu-ATSM PET / CT отслеживает терапевтический прогресс у пациентов с раком шейки матки.Подобное соединение, 64 Cu-диацетил-бис (этилтиосемикарбазон) ( 64 Cu-ATSE), имеет более широкую специфичность уровня оксигенации тканей, чем 64 Cu-ATSM. В различных клинических испытаниях, 64 Cu-ATSM предоставил изображения гипоксии опухоли, которые улучшили клинический исход пациентов, подвергшихся дистанционной лучевой терапии [57].

В заключение, 64 Cu-ATSM имеет ряд преимуществ по сравнению с другими радиофармацевтическими препаратами, используемыми для ПЭТ гипоксии, включая простой и быстрый метод радиоактивной метки, более быстрое выведение из нормоксичных тканей (позволяющее сократить время между инъекцией и визуализацией), простой метод количественной оценки и очень хорошее качество изображения [57].

3.1.5. Устойчивость к химиотерапии

Химиотерапевтическое средство Цисплатин (ДДП) представляет собой высокополярную молекулу, не способную легко диффундировать через липидные мембраны. Во многих типах клеток DDP запускает, как и Cu, быструю деградацию человеческого переносчика меди 1 (hCtr1). Это действие DDP достигается при гораздо более низких концентрациях и быстрее по сравнению с медью. Экспрессия hCtr1 снижается с приобретением устойчивости к DDP, поэтому в соответствии с этим феноменом снижение внутриклеточного захвата Cu должно наблюдаться при наличии устойчивости к DDP [49].

В частности, 64 CuCl 2 можно использовать для тестирования лекарственной устойчивости к терапевтическим схемам, основанным на DDP, как у пациентов, страдающих раком груди, яичников или толстой кишки [49].

3.1.6. Рак простаты

Принимая во внимание тот факт, что ткани опухоли человека содержат высокие концентрации меди, Peng et al. предположили, что рак предстательной железы человека экспрессирует высокие уровни hCtr1 и может быть обнаружен с помощью 64 Cu PET. hCtr1 — это высокоаффинный переносчик меди, который опосредует клеточное поглощение меди у человека и высоко экспрессируется в печени [62].

Уровень экспрессии hCtr1 может быть связан с агрессивностью или прогнозом рака простаты и с ответом рака простаты на химиотерапию цисплатином, потому что недавно сообщалось, что hCtr1 может опосредовать клеточное поглощение цисплатина [62].

На изображениях ПЭТ 64 Cu в области мочевого пузыря была меньшая фоновая активность, так как 64 CuCl 2 выводился в основном гепатобилиарным путем, а не почечно, как 18 F-FDG [62] .

3.2. Роль Cu в неврологии

Предполагалось, что у пациента с болезнью Вильсона (WD) будет повышенное поглощение меди тканью мозга, и патологический анализ мозга может показать глиоз и потерю нейронов в связи с повышенным отложением Cu. У некоторых пациентов с WD наблюдается накопление меди в головном мозге и неврологические расстройства, у других — нет [63].

Диагностика WD может быть сложной задачей, поскольку симптомы имитируют другие заболевания и могут постепенно проявляться со временем.Кроме того, наличие множества различных мутаций в гене Atp7b затрудняет скрининг и диагностику WD с помощью генетического тестирования. 64 CuCl 2 ПЭТ может изменить лечение пациентов с WD, поскольку может отражать вариации симптомов WD и, таким образом, влиять на стратегию лечения. С более подробной информацией и пороговым значением SUV, полученным при дальнейшей валидации методологии, 64 CuCl 2 PET может служить простым, прямым и неинвазивным методом диагностики WD [63].

Диагностика болезни Альцгеймера была исследована с использованием средства визуализации, которое нацелено на образование амилоидных бляшек, но новый подход подчеркивает измененный гомеостаз меди. Бис- (тиосемикарбазонато) комплекс, меченный радиоактивной меткой 64 Cu, может быть использован для нового и альтернативного метода неинвазивной диагностики болезни Альцгеймера с использованием ПЭТ. Этот подход может предложить дополнительную информацию к другим диагностическим процедурам, которые позволяют выявить бляшку [64].

Кроме того, исследования у пациентов с болезнью Паркинсона и доклинические исследования церебральной перфузии были выполнены у свободно движущихся субъектов с использованием 60/61/62/64 Cu-PTSM, а затем 62 Cu-этилглиоаксал-бис (тиосемикарбазон) ( 62 Cu -ETS), что предполагает их потенциальное применение в клинической неврологии или нейропсихиатрии [65–68].

3.3. Другие потенциальные роли

Исследования, проведенные за последние 20 лет, изучали полезность радиоизотопов Cu в комплексе с ATSM для обнаружения перфузии миокарда. 62 Комплекс Cu-ATSM широко исследуется для ПЭТ-визуализации ишемии миокарда; 64 Cu-ATSM, по-видимому, полезен для изучения гипоксии миокарда [69–72].

Кроме того, 5,13-диоксимино-6,9,9,12-тетраметил-7,11-диазагептадека-6,11-диеновый комплекс 64 Cu, синтезированный Packard et al.потенциально может быть использован в качестве агента для визуализации перфузии миокарда, и антитело PECAM-1, конъюгированное с DOTA и меченное 64 Cu, было успешно выполнено для оценки индуцированного инфаркта миокарда на модели мыши [70].

Новый подход к терапии многоузлового зоба с использованием хорионического гонадотропина человека (ХГЧ), непосредственно меченного ионными излучателями Cu, был предложен Maiti et al. [73]. Первоначальные исследования показывают, что период полужизни комплекса медь-ХГЧ короче, чем у рецепторного комплекса ХГЧ-ТТГ (тиреотропный гормон), поэтому гиперактивные клетки щитовидной железы могут быть разрушены до того, как произойдет интернализация рецептора.Для оценки полезности этой цели необходимы дополнительные исследования in vitro и in vivo [4].

Интересные перспективы визуализации меди с помощью ПЭТ могут быть связаны с анализом воспалительных состояний [49].

Наночастицы, меченные 64 Cu, были использованы для обнаружения макрофагов в атеросклеротических бляшках, показав высокую чувствительность и прямую корреляцию с экспрессией CD68 [74].

Locke et al. показали на мышиной модели, что 64 Cu-меченные пептиды, нацеленные на рецептор формилового пептида на нейтрофилах in vitro, накапливаются в участках воспаления in vivo, предполагая, что новые радиоактивно меченные пептиды могут оказаться полезным инструментом для исследования воспаления [75].

4. Выводы

Изотопы меди приобретают достойную роль в радионуклидном сценарии ПЭТ. Универсальность изотопов меди дает им прочную позицию в разработке новых фармацевтических препаратов. В настоящее время в медицине мало приложений, но многочисленные текущие исследования, скорее всего, приведут к новому использованию в будущем.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*

*

*