Определите выбранное сечение кабеля для заданной серии распределительных щитов. Предположим, нам нужен кабель с сечением 2,5 мм2 (наиболее распространенное сечение для установок среднего напряжения). Проводник с таким сечением может выдержать ток 27 А, а рекомендуемый номинал автоматического выключателя — 16 А.
Примеры расчета автоматических выключателей в электрической цепи
Каждая цепь в квартире или доме должна быть защищена автоматическим выключателем от сверхтока и перегрузки. Эту простую истину можно ясно увидеть на каждом электрическом щитке в квартире, на этажном щитке, на распределительном щитке дома и т.д. на распределительных щитках и коробках.
Вопрос не в том, устанавливать или не устанавливать блок предохранителей, вопрос в том, как спроектировать блок предохранителей так, чтобы он исправно выполнял свои обязанности, включался, когда это необходимо, и не мешал стабильной работе электроприборов.
Формула расчета мощности по току и напряжению
| Сечение проводника, мм кв. | Допустимая мощность нагрузки, Вт | Номинал выключателя, А | ||
| Медь | Алюминий | 220 А, 1 фаза | 380 В, 3 фазы | |
| 1,5 | 2,5 | 2 200 | 5 300 | 10 |
| 2,5 | 4 | 4 400 | 10 500 | 20 |
| 4 | 6 | 5 500 | 13 200 | 25 |
Для расчета этих параметров используются определения полной мощности (S), активной мощности (P) и реактивной мощности (Q). Приведенные ниже формулы подходят для однофазных сетей 220 В:
- S = U *I;
- P = U * I * cos ϕ;
- Q = U * I * sin ϕ.
Исходные данные для расчетов могут быть взяты из справочников. Исходные данные для расчетов можно взять из справочников.
Активная нагрузка
Лампы накаливания и нагреватели не обладают реактивными свойствами. Эти нагрузки не смещают токи и фазные напряжения. Мощность полностью потребляется при удвоенной частоте.
Емкостная нагрузка
Приведенные объяснения предполагают идеальную ситуацию. Однако в реальности каждый реактивный элемент имеет определенное электрическое сопротивление. Не следует забывать о соответствующих потерях в соединительных кабелях и других элементах цепи.
Если важен емкостной (индуктивный) элемент, необходимо учитывать вышеуказанные проблемы. В некоторых цепях, помимо увеличения нагрузочной способности автоматических выключателей, используются дополнительные компенсирующие элементы.
Емкость устройства защиты выбирается в соответствии с током проводки (расчетное или номинальное значение), с учетом потребления подключенной нагрузки. Номинал автоматического выключателя должен быть выбран как можно меньше, чтобы сохранить целостность линии электропередачи во время работы. Проводники на различных участках сети должны быть проложены с подходящим сечением, с соблюдением принципов древовидной структуры.
Небрежный выбор устройства с нужными параметрами может иметь серьезные негативные последствия. Поэтому перед выбором автоматического выключателя убедитесь, что проложенная проводка выдержит предполагаемую нагрузку. Согласно ПУЭ, автоматический выключатель должен обеспечивать защиту от перегрузки наиболее слабого участка цепи. Его номинальный ток должен соответствовать току подключаемого оборудования. Поэтому проводники должны быть выбраны с требуемым сечением.
Чтобы рассчитать номинальный ток автоматического выключателя, используйте формулу: I=P/U, где P — суммарная мощность всего электрооборудования, находящегося в помещении. После расчета требуемого тока можно выбрать наиболее подходящий автоматический выключатель. Расчет значительно упрощается благодаря таблице, которая позволяет выбрать автоматический выключатель в соответствии с конкретными условиями эксплуатации.
Какие бывают автоматы защиты
Для защиты проводников однофазной цепи 220 В существуют однополюсные и двухполюсные автоматические выключатели. В однополюсных автоматических выключателях подключается только один проводник — фазный; в двухполюсных автоматических выключателях подключается и фазный, и нулевой проводник. Однополюсные выключатели используются для цепей внутреннего освещения 220 В и для розеток в помещениях с нормальными условиями эксплуатации. Они также используются для определенных нагрузок в трехфазных сетях путем подключения одной из фаз.
Для трехфазных сетей (380 В) существуют трехполюсные и четырехполюсные выключатели. Эти выключатели используются для трехфазных нагрузок (духовые шкафы, плиты и другие приборы, работающие от сети 380 В).
В помещениях с повышенной влажностью (ванные комнаты, сауны, бассейны и т.д.) используются двухполюсные выключатели. Они также рекомендуются для приборов с большой нагрузкой, таких как стиральные и посудомоечные машины, бойлеры, духовые шкафы и т.д.
Только в аварийной ситуации — короткое замыкание или нарушение изоляции — нейтраль может быть поражена фазным напряжением. Когда однополюсное устройство подключается к линии электропередачи, оно отключает фазный проводник, но нейтральный проводник с опасным напряжением остается подключенным. Это создает возможность поражения электрическим током в случае контакта. Поэтому выбор выключателя прост — некоторые линии оснащаются однополюсными выключателями, другие — двухполюсными. Точное количество зависит от характера сети.
Существуют трехфазные выключатели для трехфазной сети. Этот тип выключателя используется на вводе и в потребителях, имеющих все три фазы — кухня, трехфазные варочные панели, духовой шкаф и т.д. Остальные приборы оснащены двухполюсным выключателем. В этих приборах необходимо отключить и фазу, и нейтраль.
Выбор номинала предохранителя не зависит от количества подключаемых проводов.
Определяемся с номиналом
Скорее, номинал автоматического выключателя определяется его работой: Он должен сработать до того, как ток превысит возможности системы электропроводки. Это означает, что номинальный ток автоматического выключателя должен быть меньше максимального тока, который может выдержать проводка.
Исходя из этого, алгоритм выбора автоматического выключателя прост:
- Рассчитываете сечение проводки для конкретного участка.
- Смотрите, какой максимальный ток выдерживает данный кабель (есть в таблице).
- Далее из всех номиналов защитных автоматов выбираем ближайший меньший. Номиналы автоматов привязаны к допустимым длительным токам нагрузки для конкретного кабеля — они имеют немного меньший номинал (есть в таблице). Выглядит перечень номиналов следующим образом: 16 А, 25 А, 32 А, 40 А, 63 А. Вот из этого списка и выбираете подходящий. Есть номиналы и меньше, но они уже практически не используются — слишком много электроприборов у нас появилось и имеют они немалую мощность.
Пример
Алгоритм очень прост, но работает безошибочно. Для лучшего понимания рассмотрим пример. В таблице ниже приведены максимально допустимые значения тока проводников, используемых для электропроводки домов и квартир. В ней также содержатся рекомендации по использованию автоматических выключателей. Они приведены в колонке «Номинальный ток автоматического выключателя». Там же следует посмотреть номиналы — они немного ниже максимально допустимого значения для нормальной работы проводки.
| Поперечное сечение медных проводников | Допустимый постоянный ток нагрузки | Максимальная мощность нагрузки при однофазном питании 220 В | Номинальный ток автоматического выключателя | Ограничение тока автоматического выключателя | Приблизительная нагрузка для однофазной цепи |
|---|---|---|---|---|---|
| 1,5 кв. мм | 19 А | 4,1 кВт | 10 А | 16 А | освещение и сигнализация |
| 2,5 кв. мм | 27 А | 5,9 кВт | 16 А | 25 А | розеточные группы и электрический теплый пол |
| 4 кв.мм | 38 А | 8,3 кВт | 25 А | 32 А | кондиционеры и водонагреватели |
| 6 кв.мм | 46 А | 10,1 кВт | 32 А | 40 А | электрические плиты и духовые шкафы |
| 10 кв. мм | 70 А | 15,4 кВт | 50 А | 63 А | вводные линии |
Определите выбранное сечение провода для линии от контрольной панели. Предположим, что кабель имеет сечение 2,5 мм2 (обычное для установки в аппарате среднего размера). Проводник с таким сечением может пропускать ток 27 A, а рекомендуемый номинал автоматического выключателя составляет 16 A.
Как же тогда работает цепь? Пока ток не превышает 25 А, автоматический выключатель не отключается, а функционирует нормально — проводник нагревается, но не до критического уровня. Когда ток нагрузки увеличивается и превышает 25 А, автоматический выключатель некоторое время не срабатывает — вероятно, это пусковой ток, который кратковременен. Он срабатывает, когда ток превышает 25 А на 13 % в течение более длительного периода времени. В данном случае, когда он достигает 28,25 А. Тогда срабатывает автоматический выключатель и отключает фидер, так как этот ток уже представляет опасность для проводника и его изоляции.
Расчет необходимого номинала
Основная защитная функция выключателя распространяется на проводку, поэтому номинал должен быть выбран в соответствии с сечением кабеля. Вся цепь должна гарантировать нормальную работу подключенных устройств. Расчет системы прост, но необходимо учесть множество деталей, чтобы избежать ошибок и проблем
Определение суммарной мощности потребителей
Одним из важнейших параметров цепи является максимальная мощность подключенных потребителей электроэнергии. При расчете этой величины нельзя просто сложить информацию, указанную на заводской табличке приборов.
Активная и номинальная компонента
Для каждого прибора, питающегося электроэнергией, производитель должен указать активную мощность ( P ). Это значение определяет количество энергии, которая необратимо преобразуется прибором и за которую потребитель получает плату по счетчику.
Однако для приборов с конденсаторами или индукционными катушками существует другая мощность с ненулевым значением, называемая реактивной мощностью ( Q ). Эта реактивная мощность достигает прибора и возвращается обратно почти мгновенно.
Компонент реактивной мощности не включается в расчет потребленной электроэнергии, но вместе с активным компонентом образует так называемую «полную» или «номинальную» мощность ( S ), которая указывает на нагрузку в цепи.
cos(f) — это параметр, с помощью которого полная мощность (номинальная мощность) может быть определена из активной мощности (входной мощности). Если он не равен единице, то он указывается в технической документации на агрегат.
Вклад отдельного блока в общую нагрузку проводников и выключателя рассчитывается по его кажущейся мощности: S = P / cos( f ).
Повышенные стартовые токи
Другой особенностью некоторых типов оборудования является наличие трансформаторов, электродвигателей или компрессоров. Эти приборы при запуске потребляют пусковой ток.
Его величина может во много раз превышать типичные значения, но время работы при повышенной мощности короткое, обычно от 0,1 до 3 секунд. Этот кратковременный всплеск тока не активирует тепловой расцепитель, но электромагнитный элемент выключателя, отвечающий за сверхток короткого замыкания, может среагировать.
Эта ситуация особенно важна для выделенных линий, к которым подключено такое оборудование, как деревообрабатывающие станки. В этом случае необходимо рассчитать ток и, возможно, целесообразно использовать выключатель класса «D».
Учет коэффициента спроса
Для цепей, где подключено большое количество приборов и нет одного прибора, потребляющего наибольший ток, используется коэффициент спроса ( ks ). Обоснованием для его использования является то, что не все приборы работают одновременно, поэтому суммирование номинальных мощностей приводит к завышению.
Коэффициент спроса для групп электрических нагрузок приведен в разделе 7 СП 256.1325800.2016. Эти значения также могут быть использованы для самостоятельного расчета максимальной мощности
Выводы и полезное видео по теме
Конструкция автоматического выключателя и его классификация. Понятие время-токовой характеристики и выбор номинальной мощности в зависимости от сечения кабеля:
Расчет мощности оборудования и выбор автоматического выключателя на основе положений электротехнических норм:
К выбору автоматического выключателя следует подходить ответственно, так как от этого зависит безопасность электрической системы дома. При всех исходных параметрах и нюансах расчета не следует забывать, что основная защитная функция автоматического выключателя распространяется на проводку.
Пожалуйста, пишите комментарии, вопросы или фотографии по поводу этой статьи в поле ниже. Поделитесь с нами полезной информацией, которая может быть полезна посетителям. Расскажите о своем опыте выбора автоматических выключателей для защиты проводки в вашем доме или стране.
Расчет мощности онлайн-калькулятором
Первое, что вам нужно сделать, это ввести выходные данные в соответствующие поля. В калькуляторе это количество фаз, напряжение сети и мощность нагрузки. Первые два данных известны заранее, а расчет мощности для приборов и систем производится вручную.
Напряжение для однофазной сети задается 220 вольт, для трехфазной — 380 вольт или выше. После ввода параметров остается только нажать кнопку «Рассчитать», чтобы получить желаемый результат. В окне отобразится сила тока автоматического выключателя, наиболее подходящего для данной сети.
Однофазные автоматические выключатели: выбор автоматических выключателей, свойства, таблица коэффициента мощности.
Мультиметр: Применение, типы, маркировка, что можно измерить мультиметром.
Автоматические выключатели для уровня: как выбрать автоматический выключатель.
Расчет сечения кабеля — примеры, таблицы, калькуляторы
Расчет сечения кабеля в зависимости от потребляемой мощности
В чем разница между фазным напряжением или током и сетевым напряжением или током?
Подбор номинала автоматического выключателя по току и мощности нагрузки
Чтобы выбрать подходящий автоматический выключатель, полезно рассчитать ток на киловатт мощности нагрузки и составить соответствующую таблицу. Если применить формулу (2) и коэффициент мощности 0,95 к напряжению 220 В, то получится следующее
1000 Вт / (220 В x 0,95) = 4,78 A
Поскольку напряжение в нашей сети часто ниже предела 220 В, более чем справедливо принять значение 5 А на 1 кВт. Тогда таблица в таблице 1 будет выглядеть следующим образом, в зависимости от нагрузки:
| Мощность, кВт | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 |
| Сила тока, А | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
Эта таблица дает приблизительную оценку переменного тока, протекающего через однофазную сеть при включении бытовых приборов. Следует отметить, что речь идет о пиковом потреблении тока, а не о среднем потреблении тока. Эту информацию можно найти в документации к вашему прибору. На практике целесообразнее использовать таблицу пределов, учитывающую тот факт, что в продаже имеются автоматические выключатели с определенным номиналом тока (Таблица 2):
| Схема подключения | Номиналы автоматов по току | |||||||
| 10 А | 16 А | 20 А | 25 А | 32 А | 40 А | 50 А | 63 А | |
| Однофазная, 220 В | 2,2 кВт | 3,5 кВт | 4,4 кВт | 5,5 кВт | 7,0 кВт | 8,8 кВт | 11 кВт | 14 кВт |
| Трёхфазная, 380 В | 6,6 кВт | 10,6 | 13,2 | 16,5 | 21,0 | 26,4 | 33,1 | 41,6 |
Например, если вы хотите узнать, сколько ампер вам нужно для автоматического выключателя на 15 кВт для трехфазного тока, ищите следующее более высокое значение в таблице — это 16,5 кВт, что соответствует 25-амперному выключателю.
В реальности доступная мощность ограничена. В современных городских многоквартирных домах с электрическими кухнями доступная мощность составляет от 10 до 12 киловатт, а на входе стоит 50-амперный рубильник. Имеет смысл разделить эту мощность на группы, поскольку приборы с наибольшим энергопотреблением находятся на кухне и в ванной комнате. Каждая группа должна иметь свой автоматический выключатель, который предотвратит полное отключение отсека при перегрузке одной из линий.
В частности, рекомендуется предусмотреть отдельный вход для электроплиты (или варочной панели) и установить предохранитель на 32 или 40 ампер (в зависимости от мощности плиты и духовки) и розетку с соответствующей силой тока. Не подключайте к этой группе никаких других потребителей. Стиральная машина и кондиционер также должны иметь свою линию — для них достаточно 16- или 10-амперного предохранителя.
Подбор номинала автоматического выключателя по сечению провода
Определив номинал выключателя в зависимости от нагрузки, необходимо убедиться, что провода могут выдержать соответствующий ток. В качестве ориентира можно использовать следующую таблицу для медных линий и однофазных цепей (табл. 3):
Как видите, все три параметра (мощность, сила тока и сечение проводника) связаны друг с другом, так что выход автоматического управления газовой горелкой в принципе может быть выбран на основе любого из этих параметров. Однако следует убедиться, что все параметры совпадают, и при необходимости произвести соответствующую регулировку.
В любом случае, необходимо соблюдать следующие моменты:
- Установка чрезмерно мощного автомата может привести к тому, что до его срабатывания электрооборудование, не защищённое собственным предохранителем, выйдет из строя.
- Автомат с заниженным числом ампер способен стать источником нервных стрессов, обесточивая дом или отдельные помещения при включении электрочайника, утюга или пылесоса.
