Как производится расчет автоматического выключателя. Примеры расчета автоматических выключателей в электрической цепи Как выбрать входной автомат

Инструкция

Правильно подобранный автомат защиты должен срабатывать в случае замыкания проводки или при нагрузке, существенно превышающую расчетную. В то же время, он не должен выключаться, если вы, например, включили одновременно и стиральную машину. Именно поэтому подбирайте автоматический выключатель конкретно под вашу проводку и нагрузку.

Приобретайте автоматы защиты только в специализированных магазинах, это позволит с высокой степенью вероятности купить качественный товар. Помните, что номинальный ток автоматического выключателя не должен быть выше максимально допустимой для вашей сети токовой нагрузки. Другими словами, должен сработать автомат, а не сгореть проводка.

Расчет параметров автомата защиты производится следующим образом. Предположим, что вы включили электрический чайник мощностью 2 кВт. Разделим мощность, в ваттах, на 220 , получим ток 9,1 А. Эту цифру можно округлить до 10, чтобы в расчетах был некоторый запас. Значит, автоматический выключатель должен выдержать ток в 10 ампер. Теперь подсчитайте общую мощность всех одновременно включаемых вами электроприборов и вычислите, по приведенной выше схеме, силу тока. Допустим, у вас получится 30 ампер – значит, автомат защиты должен быть рассчитан на этот ток.

Проведя предыдущие вычисления, вы подсчитали, на какой ток должен быть рассчитан автоматический выключатель. Но вам также необходимо знать, какой ток выдержит ваша сеть, а это зависит от используемых проводов. Например, если проводка выполнена алюминиевым проводом сечением 2,5 мм (самый распространенный вариант), она способна выдержать ток силой 24 ампера и нагрузку в 5,2 кВт. Значит, в вашем случае автомат защиты должен быть рассчитан на ток чуть меньше 24 ампер. Если вы используете медный провод этого сечения, то он выдержит ток в 30 ампер и нагрузку в 6,6 кВт. При использовании провода другого сечения найдите для него данные по выдерживаемому току и нагрузке в интернете.

Монтируя в доме проводку, заранее предусмотрите ее разделение на несколько изолированных цепей. Например, сделайте отдельными цепи освещения и проводку к розеткам. Это позволит вам установить на каждую цепь по отдельному автомату защиты, что значительно повысит общую безопасность. Такие электроприборы, как или электрические водонагреватели, дополнительно включайте через УЗО – устройство защитного отключения, способное защитить человека от поражения электрическим током. УЗО реагирует на утечку, поэтому в случае прикосновения к фазовому проводу немедленно отключит ток.

Давно прошло время керамических пробок, которые вкручивались в домашние электрические щитки. В настоящее время широкое распространение получили различные типы автоматических выключателей, выполняющих защитные функции. Данные устройства очень эффективны при коротких замыканиях и перегрузках. Очень многие потребители еще не до конца освоили эти приборы, поэтому нередко возникает вопрос, какой автомат нужно поставить на 15 кВт. От выбора автомата полностью зависит надежная и долговечная работа электрических сетей, приборов и оборудования в доме или квартире.

Основные функции автоматов

Перед выбором автоматического защитного устройства, необходимо разобраться с принципами его работы и возможностями. Многие считают главной функцией автомата защиту бытовых приборов. Однако, это суждение абсолютно неверно. Автомат никак не реагирует на приборы, подключаемые к сети, он срабатывает лишь при коротких замыканиях или перегрузках.Эти критические состояния приводят к резкому возрастанию силы тока, вызывающему перегрев и даже возгорание кабелей.

Особый рост силы тока наблюдается во время короткого замыкания. В этот момент его величина возрастает до нескольких тысяч и кабели просто не в состоянии выдержать подобную нагрузку, особенно, если его сечение 2,5 мм2. При таком сечении наступает мгновенное возгорание провода.

Поэтому от правильного выбора автомата зависит очень многое. Точные расчеты, в том числе и по , дают возможность надежно защитить электрическую сеть.

Параметры расчетов автомата

Каждый автоматический выключатель в первую очередь защищает проводку, подключенную после него. Основные расчеты данных устройств проводятся по номинальному току нагрузки. Расчеты по мощности осуществляются в том случае, когда вся длина провода рассчитана на нагрузку, в соответствии с номинальным током.

Окончательный выбор номинального тока для автомата зависит от сечения провода. Только после этого можно рассчитывать величину нагрузки. Максимальный ток, допустимый для провода с определенным сечением должен быть больше . Таким образом, при выборе защитного устройства используется минимальное сечение провода, присутствующее в электрической сети.

Когда у потребителей возникает вопрос, какой автомат нужно поставить на 15 кВт, таблица учитывает и трехфазную электрическую сеть. Для подобных расчетов существует своя методика. В этих случаях номинальная мощность трехфазного автомата определяется как сумма мощностей всех электроприборов, планируемых к подключению через автоматический выключатель.

Например, если нагрузка каждой из трех фаз составляет 5 кВт, то величина рабочего тока определяется умножением суммы мощностей всех фаз на коэффициент 1,52. Таким образом, получается 5х3х1,52=22,8 ампера. Номинальный ток автомата должен превышать рабочий ток. В связи с этим, наиболее подходящим будет защитное устройство, номиналом 25 А. Наиболее распространенными номиналами автоматов являются 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80 и 100 ампер. Одновременно уточняется соответствие жил кабеля заявленным нагрузкам.

Данной методикой можно пользоваться лишь в тех случаях, когда нагрузка одинаковая на все три фазы. Если же одна из фаз потребляет больше мощности, чем все остальные, то номинал автоматического выключателя рассчитывается по мощности именно этой фазы. В этом случае используется только максимальное значение мощности, умножаемое на коэффициент 4,55. Эти расчеты позволяют выбрать автомат не только по таблице, но и по максимально точным полученным данным.

Расчет сечения жил кабеля и провода

Возможные проблемы проще понять на конкретном примере. Исходные данные:

стандартное питание с переменным напряжением U = 220 В;
в квартире старая алюминиевая проводка (сечение 2,5 мм кв.);
ампераж автомата – 30 А;
подключают 6 конвекторов по 750 Вт и один утюг 850 Вт.

суммарная мощность (Р) потребителей – 5 350Вт;
ток (I) в цепи вычисляют по формуле I = P/U = 5 350 / 220 = 24,32 А).

Автомат в такой ситуации не сработает (30{amp}gt;24,32А). Такой ток сильно нагреет алюминиевый провод, расплавит изоляцию. Разрушенную коротким замыканием цепь придется восстанавливать, что затруднено при монтаже сетей внутри строительных конструкций. В худшей ситуации пожаром будет уничтожены значительные материальные ценности.

Таблица выбора автомата по мощности

Отдельные рабочие операции упрощают, пользуясь специализированными калькуляторами. Такие программы предоставляют бесплатно информационные и справочные сайты. Но подбор автомата по мощности придется делать на основе реального оснащения.

Типовой алгоритм:

уточняют исходные данные потребления отдельных устройств;
распределяют по группам, уточняют суммарные значения;
полученные результаты используют для выбора средств защиты.

Этим параметром обозначают сохранение функциональности при кратном превышении токовых нагрузок (раз):

B (3-5);
C (5-10);
D (40-50).

Табличный способ

В справочных материалах указывают сколько нагрузочной мощности можно применить, если автоматы устанавливать в разных сетях питания. Пример для модели на 2 А (значения в кВт):

220 В, 1 (2) полюса, однофазное подключение – 0,4;
380 В, 3 пол., «треугольник» – 2,3;
380 В, 4 пол., «звезда» – 1,3.

Результат необходимо повысить до ближайшего в модельном ряду значения для надежности.

Графический способ

В это методике применяют аналогичные принципы. Но проверочные параметры представлены в наглядной графической форме.

Нюансы выбора

В любом случае выбор автоматического выключателя по току (мощности) делают с запасом. Специалисты рекомендуют применять повышающий коэффициент 1,4-1,6. Одновременно проверяют способности проводки выдержать максимальную нагрузку.

Для вычислений по этим параметрам применяют определения полной (S), активной (P) и реактивной (Q) мощности. Следующие формулы подходят для расчета однофазных сетей 220 В:

S = U *I;
P = U * I * cos ϕ;
Q = U * I * sin ϕ.

Исходные данные для вычисления можно взять из справочников. Также применяют результаты измерений.

Лампы накаливания и нагреватели не обладают реактивными характеристиками. Такие нагрузки не смещают фазы токов и напряжений. Мощность потребляется полностью с удвоенной частотой.

Емкостная нагрузка

При подключении конденсатора к сети переменного тока происходит обмен энергией в обоих направлениях. Этот процесс не сопровождается полезной работой.

Соотношение энергий

В представленных объяснениях рассматривается идеальная ситуация. Однако в реальности каждый реактивный элемент обладает определенным электрическим сопротивлением. Следует не забывать о соответствующих потерях в соединительных проводах и других компонентах цепи.

При значительных величинах емкостной (индукционной) составляющей надо учитывать отмеченные проблемы. В некоторых схемах кроме увеличения нагрузочной способности автоматов применяют дополнительные компенсационные компоненты.

Мощность защитного устройства подбирают по току проводки (расчетному или табличному значению) с учетом потребления подключенной нагрузкой. Номинал автомата выбирают меньше, чтобы сохранить целостность линии питания в процессе эксплуатации. На разных участках сети устанавливают проводники соответствующего сечения, руководствуясь принципами древовидной структуры.

Вы можете приобрести АВ с номиналом короткого замыкания: 3 000, 4 500, 6 000, 10 000 Ампер. Выбор АВ с нужным номиналом зависит от длины кабельной или воздушной линии от ТП (Трансформаторной подстанции) до вашего дома, квартиры или коттеджа.

Если ТП располагается рядом, то токи КЗ очень велики, поэтому нужно приобретать автомат с отсечкой 10 000 А. В частном секторе домовладений большая протяженность воздушных линий электропередач, поэтому нужно использовать автоматический выключатель с током КЗ – 4 500 А. В других случаях усредненную величину – 6 000 А.

Электромагнитный расцепитель

В – происходит размыкание цепи, когда номинальный ток превышается в 3 – 5 раз;

С – превышается в 5 – 10 раз;

D – превышается в 10 – 20 раз.

Чтобы выбрать АВ по мощности (Р) нужно рассчитать по формуле ток нагрузки, затем по полученным данным выбрать автомат большего значения.

Пример выбора автоматического включателя

I – потребляемый ток;

P – общая мощность потребителей;

U – напряжение в сети.

I = 3 620/220 = 16,4А

Как видите потребляемый ток нагрузки равен 16,4 А. И сходя из этого можно подобрать АВ. Автомат на 16 А можно взять, но он будет работать на самом пределе. Любой автомат устроен так, что указанный номинальный ток загрублен на 13 % и при перегрузке он какое-то время будет работать. Зачем брать АВ, который будет работать на пределе. Нужно брать с запасом. Следующий номинал АВ – 20 А.

Посмотрите таблицу мощностей для выбора АВ по номиналу.

Таблица 2.

Тип подключения	Однофазное 220 В,	Трехфазное (треугольник), 380 В	Трехфазное (звезда), 220 В
Номинал автомата, А
1	200 Вт	1 100 Вт	700 Вт
2	400 Вт	2 300 Вт	1 300 Вт
3	700 Вт	3 400 Вт	2 000 Вт
6	1 300 Вт	6 800 Вт	4 000Вт
10	2 200 Вт	11 400 Вт	6 600 Вт
16	3 500 Вт	18 200 Вт	10 600 Вт
20	4 400 Вт	22 800 Вт	13 200 Вт
25	5 500 Вт	28 500 Вт	16 500 Вт
32	7 000 Вт	36 500 Вт	21 100 Вт
40	8 800 Вт	45 600 Вт	26 400 Вт
50	11 000 Вт	57 000 Вт	33 000 Вт
63	13 900 Вт	71 800 Вт	41 600 Вт

Промышленность изготавливает определенные сечения провода или кабеля. Каждое сечение проводника имеет определенную нагрузку по току. С помощью определенного сечения так же можно подобрать автоматический выключатель (АВ) по номиналу. Если вы не уверены в сечении определенного провода или кабеля, то это дело можно вычислить с помощью формулы.

Легче всего использовать таблицу, где вы сразу определите, какой АВ вам нужен. В таблице данные без учета длины провода (кабеля).

Таблица 3.

Ток автомата, А	Сечение провода, мм ²		Мощность, кВт
	Медь	Алюминий	220 В	380 В (cos φ = 0,8)
5	1	2,5	1,1	2,6
6	1	2,5	1,3	3,2
10	1,5	2,5	2,2	5,3
16	1,5	2,5	3,5	8,4
20	2,5	4	4,4	10,5
25	4	6	5,5	13,2
32	6	10	7	16,8
40	10	16	8,8	21,1
50	10	16	11	26,3
63	16	25	13,9	33,2

Главное в подборе АВ и сечение провода (кабеля), чтобы ток автоматического включателя был меньше, чем допустимый ток проводника.

Заключение

Как правильно выбирать АВ вы узнали из этой статьи. Перед покупкой автоматических включателей вы уже должны знать, какие производители изготавливают качественный товар. Выбирайте только проверенные фирмы.

Подбор автоматических выключателей, прежде всего, происходит на основании мощности, которую должна выдерживать домашняя электросеть.

Чем важен выбор автомата по мощности нагрузки:

При несоответствии этого показателя данным АВ постепенно нагревается проводка.
Постоянный нагрев приводит к тому, что изоляционный слой плавится. Это создает сразу две проблемы: токсичное задымление и риск возгорания.
На фоне плавления изоляции появляется короткое замыкание. АВ наконец срабатывает (чего не произошло раньше, поскольку устройство подобрано неправильно), однако в квартире уже мог распространиться огонь, а тем более дым.

Первый вариант максимально доступный. Необходимо учесть общую мощность сети, то есть совокупность мощностей одновременно включенных электроприборов. Учитываются даже небольшие осветительные лампы, подогрев пола, если таковой имеется, бытовая кухонная техника и развлекательные электрические устройства. Полученная цифра должна быть выражена в кВт.

Пример, как проводить расчет мощности:

стиральная машина – 700 Вт;
электроплита – 2,5 кВт;
СВЧ – 1,8 кВт;
5 лампочек – 600 Вт;
холодильник – 400 Вт;
телевизор – 200 Вт;
ПК – 550 Вт;
пылесос – 1 кВт.

Для чего нужны защитные автоматы и как они работают

Автоматические выключатели разных производителей

Устройства данной категории способны регистрировать чрезмерное потребление электрической энергии. Это происходит при коротком замыкании либо подключении мощных или реактивных нагрузок. В подобных ситуациях защитный автомат отключает источник питания 220 (380) V без вмешательства со стороны пользователя.

Для выполнения отмеченных функций в стандартной конструкции применяют две технологии. При быстром увеличении силы тока выше определенного расчетом уровня соленоид создает магнитное поле, которое перемещает шток. Через механический привод этот узел размыкает контактную группу. Параметры узла рассчитывают с учетом пусковых нагрузок, чтобы исключить ложные срабатывания.

Вторая защита организована с применением известного явления – нагрева проводника пропусканием тока. Соответствующий участок цепи создают из биметаллической пластины. При повышении температуры она изменяет форму вплоть до разрыва контакта. В некоторых моделях автоматов предусмотрена специальная регулировка для настройки уровня чувствительности.

Основной функцией автоматических выключателей является защита изоляции проводов и силовых кабелей от разрушений под действием токов коротких замыканий. Эти приборы не способны защитить людей от поражения электротоком, они оберегают только сеть и оборудование. Действие автоматических выключателей обеспечивает нормальный режим функционирования проводки, полностью устраняя угрозу возгорания.

При выборе автомата нужно обязательно учитывать, что завышенные характеристики прибора будут способствовать пропуску токов, критических для проводки. В этом случае не произойдет отключения защищаемого участка, что приведет к оплавлению или возгоранию изоляции. В случае заниженных характеристик автомата линия будет постоянно разрываться при запуске мощной техники. Автоматы очень быстро выходят из строя вследствие залипания контактов под воздействием слишком высоких токов.

Основными рабочими элементами автоматов являются расцепители, непосредственно разрывающие цепь в критических ситуациях. Они разделяются на следующие виды:

Электромагнитные расцепители. Они практически мгновенно реагируют на токи короткого замыкания и отсекают нужный участок в течение 0,01 или 001 секунды. Конструкция включает в себя катушку с пружиной и сердечник, втягивающийся под воздействием высоких токов. Во время втягивания сердечник приводит в действие пружину, связанную с расцепляющим устройством.
Тепловые биметаллические расцепители. Обеспечивают защиту сетей от перегрузок. Они обеспечивают разрыв цепи при прохождении тока, не соответствующего предельным рабочим параметрам кабеля. Под действием высокого тока биметаллическая пластина изгибается и вызывает срабатывание расцепителя.

В большинстве автоматов, используемых в быту, используется электромагнитный и тепловой расцепитель. Слаженная комбинация этих двух элементов обеспечивает надежную работу защитной аппаратуры.

Какие бывают автоматы защиты

Каждая отдельная линия должна иметь свой автоматический выключатель

Кроме сечения при выборе подходящей кабельной продукции обращают внимание на реальные условия эксплуатации. Нормированные значения приведены для нагрева до температуры не выше 60°C. При монтаже линии на участке возле загородного дома необходимо предусмотреть защиту от влажности, других неблагоприятных внешних воздействий.

Внимательно проверяют все части электрической сети. Базовое правило – надежная защита с учетом показателей участка с худшими параметрами. Следует учитывать, что медь рассчитана при одинаковом сечении на большие нагрузки по сравнению с алюминием. Определенное значение имеет чистота металла. По мере увеличения примесей ухудшается проводимость, увеличиваются потери на бесполезный и опасный нагрев.

В таких объектах недвижимости для создания качественной системы электропитания применяют следующие типовые решения:

вводный автомат нужно поставить до счетчика;
за прибором контроля монтируют общее устройство защитного отключения (УЗО);
далее оснащают автоматическими выключателями (АВ) отдельные линии.

УЗО предотвращает аварии, которые провоцируют токи утечки. В некоторых ситуациях препятствует поражению электрическим током. Однако комплексные защитные мероприятия выполняют с помощью автоматических выключателей. Обязательно применяют эффективное заземление.

Номиналы автоматов для кухонной проводки

Как правило, на кухне удобно ставить несколько групп для равномерного распределения нагрузок. Особенно внимательно рекомендуется подбирать распределение мощных потребителей:

варочные панели;
духовые шкафы;
котлы отопления, бойлеры, проточные нагреватели;
электрические конвекторы, тепловые пушки;
кондиционеры.

Приведу пример:

Бытовая электроплита на 220 вольт. Потребляемая мощность 5000 ватт (5 КВатт).
Ток нагрузки можно рассчитать по закону Ома.
Iнагрузки=5000Вт÷220 вольт=22,7 Ампера.

Вывод: На линию для электропитания этой электроплиты нужно установить автомат защиты не менее 23 Ампер. Таких автоматов в продаже нет, поэтому выбираем автомат с большим ближайшим номиналом в 25 Ампер.

Для расчета токовой нагрузки группы потребителей вводится так называемый коэффициент спроса. Коэффициент спроса (Кс) определяет вероятность одновременного включения всех потребителей в группе в течение длительного промежутка времени. Кс=1 соответствует одновременной работе всех электроприборов группы.

Понятно, что включение и работа всех электроприборов в квартире практически не бывает. Есть целые системы расчета коэффициента спроса для домов, подьездов. Для каждой квартиры коэффициент спроса различается для отдельных комнат, отдельных потребителей и даже для различного стиля жизни жильцов. Например, коэффициент спроса для телевизора обычно равен 1,а коэффициент спроса пылесоса равен 0,1.

Поэтому для расчета токовой нагрузки и выбора автомата защиты в группе электропроводки коэффициент спроса влияет на результат. Расчетная мощность группы электропроводки рассчитывается по формуле:

P(расчетная)=К(спроса)×P(мощность установочная).
I (ток нагрузки)=Р (мощность расчетная)÷220 вольт.

Расчетная Мощность в сети расчитавается следующим образом:
480×0,7 75 160 150 380 1000 400 700×0,3=2711,ВТ
К(спроса) квартиры=2711÷3345=0,8
Ток нагрузки:
3345÷220×0,8=12Ампер.
Соответственно выбираем автомат защиты на шаг больше:16Ампер.

Для защиты проводников однофазной сети 220 В есть отключающие устройства однополюсные и двухполюсные. К однополюсным подключается только один проводник - фазный, к двухполюсным и фаза и ноль. Однополюсные автоматы ставят на цепи 220 В внутреннего освещения, на розеточные группы в помещениях с нормальными условиями эксплуатации. Их также ставят на некоторые виды нагрузки в трехфазных сетях, подключая одну из фаз.

Для трехфазных сетей (380 В) есть трех и четырех полюсные. Вот эти автоматы защиты (правильное название автоматический выключатель) ставят на трехфазную нагрузку (духовки, варочные панели и другое оборудование которое работает от сети 380 В).

В помещениях с повышенной влажностью (ванная комната, баня, бассейн и т.д.) ставят двухполюсные автоматические выключатели. Их также рекомендуют устанавливать на мощную технику - на стиральные и посудомоечные машины, бойлеры, духовые шкафы и т.д.

Просто в аварийных ситуациях - при коротком замыкании или пробое изоляции - на нулевой провод может попасть фазное напряжение. Если на линии питания установлен однополюсный аппарат, он отключит фазный провод, а ноль с опасным напряжением так и останется подключенным. А значит, остается вероятность поражения током при прикосновении.

Для трехфазной сети существуют трехполюсные автоматические выключатели. Такой автомат ставится на входе и на потребителях, к которым подводятся все три фазы - электроплита, трехфазная варочная панель, духовой шкаф и т.д. На остальных потребителей ставят двухполюсные автоматы защиты. Они в обязательном порядке должны отключать и фазу и нейтраль.

Выбор номинала автомата защиты от количества подключаемых к нему проводов не зависит.

Подбор номинала автоматического выключателя по сечению провода

Основной функцией АВ является защита электропроводки. По этой причине сначала обеспечивают соответствие номинала выключателя в амперах, сечения и материала (медь, алюминий) жил кабеля.

Сколько электричества необходимо для функционирования светильников и других изделий, отмечено в сопроводительной документации. Мощность указывают на корпусе. Эти данные можно получить на официальном сайте производителя. Однако простого суммирования киловатт недостаточно.

cos(f) – параметр, с помощью которого можно определить полную (номинальную) мощность по активной (потребляемой)

Простой алгоритм вычислений, показанный в примере, описывает ситуацию с резистивной нагрузкой. Именно эту составляющую (активную мощность – P) указывают в техническом паспорте соответствующего изделия. Она определяется счетчиком для регулярных оплат потребленной энергии.

Однако при подключении станка или другой техники с электроприводом придется учесть индуктивную компоненту. Аналогичным образом действуют при наличии в цепи конденсатора.

Формулы и пояснения:

P = S * cos ϕ;
Q = S * sin ϕ;
S = P/ cos ϕ;
ϕ – угол между векторами P и S (фазовый сдвиг).

Реактивная составляющая (Q) обозначает цикличный обмен энергией между источником питания и нагрузкой. Сумма векторов P и Q поможет определить итоговую полную мощность (S).

Включения мощного насоса (другой реактивной нагрузки) сопровождается броском тока и последующим колебательным процессом с переходом в обычный рабочий режим. Длительность импульса, как правило, не превышает 1,5-2 секунд. Такая длительность недостаточна для разогрева биметаллической пластины. Но этого может хватить для перемещения штока соленоида.

В перечне представлены типовые уровни превышения номинала, которые активизируют отключение электромагнитной катушкой. В скобках приведены временные задержки до разрыва цепи биметаллической пластиной (сек):

А – 30% (20-30);
B – 200% (4-5);
C – 5 раз (1,5);
D – 10 раз (0,4).

Соответствующие режимы учтены при создании профильных стандартов. Чтобы предотвратить ошибочное отключение, надо выбирать подходящий тип автомата.

Этот поправочный множитель (Кс) применяют для учета нагрузок в реальных условиях эксплуатации: Расчетная = S * Кс. Его значение (интервал от 0 до 1) обозначает количество подключенных потребителей. Такой способ удобно применять при создании офисных и производственных проектов, где подразумевается использование однотипного оборудования: станков, компьютеров и др.

Измерение напряжения мультиметром

Приведенные формулы с фазовым сдвигом используют для коррекции индуктивных и емкостных нагрузок. Резистивные учитывают по паспортным данным без пересчета. Значение cos ϕ берут из сопроводительной документации.

Вычислить силу тока можно следующим образом:

P/U – постоянные источники питания, резистивные нагрузки;
P/ (U * cos ϕ) = P/ (220 * cos ϕ) – одна фаза, ~220V, реактивные характеристики потребителя;
P/ (U * √3 * cos ϕ) = P/ (380 * 1.7321 * cos ϕ) – трехфазная сеть ~380V, индуктивные (емкостные) параметры техники.

Измерить реальные напряжения можно с помощью мультиметра. Методика выполнения рабочих операций приведена в официальной инструкции производителя.

Выбор сечения жил

Необходимые сведения о нагрузочных способностях содержит официальная документация производителей кабельной продукции. Рекомендуется выбрать большее из серийного ряда сечение, чтобы исключить перегрев и повреждения в процессе эксплуатации. По действующим правилам для жилых помещений пригодны проводники с площадью от 1,5 мм и более.

Предельное значение номинала определяют по формуле Iном ≤ Iпр/1,45, где Iпр – допустимый в длительном режиме ток для определенной проводки. Если планируется монтаж сети, действуют следующим образом:

уточняют схему подключения потребителей;
собирают паспортные данные техники, измеряют напряжение;
по представленной схеме рассчитывают отдельно, суммируют токи в отдельных цепях;
для каждой группы надо подобрать автомат, который будет выдерживать соответствующую нагрузку;
определяют кабельную продукцию с подходящим сечением проводника.

Если сети установлены в штробах и закрыты штукатуркой, разборка слишком затруднена. В этом случае применяют подбор автомата по сечению кабеля. Начинают с оценки нагрузочных способностей имеющихся линий. Полученный результат используют для оценки подходящих моделей защитных устройств. Далее распределяют потребителей по группам с учетом суммарной мощности (совместного использования).

Пример выбора номинала автомата для каждой линии

Для корректных выводов надо учитывать особенности подключаемого оборудования. Если по расчету суммарный ток составляет 19 ампер, пользователи предпочитают покупать аппарат на 25А. Это решение предполагает возможность применения дополнительных нагрузок без существенных ограничений.

Однако в некоторых ситуациях лучше выбрать автоматический выключатель на 20А. Этим обеспечивают относительно меньшее время на отключения питания при росте тока (повышении температуры) биметаллическим разъединителем. Такая предосторожность поможет сохранить в целостности обмотки электродвигателя при блокировке вращения ротора заклинившим приводом.

Разное время срабатывания пригодится для обеспечения селективной работы средств защиты. На линиях устанавливают устройства с меньшей задержкой. При аварийной ситуации отсоединяется от электричества только поврежденная часть. Вводной автомат не успеет отключиться. Питание по другим цепям пригодится для поддержания в работоспособном состоянии освещения, сигнализации, других инженерных систем.

Собственно, из функций защитного автомата и следует правило определения номинала автомата защиты: он должен срабатывать до того момента, когда ток превысит возможности проводки. А это значит, что токовый номинал автомата должен быть меньше чем максимальный ток, который выдерживает проводка.

Исходя из этого, алгоритм выбора автомата защиты 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. Чтобы было понятнее, давайте разберем на примере. Ниже приведена таблица в которой указаны максимально допустимый ток для проводников, которые используют при прокладке проводки в доме и квартире. Там же даны рекомендации относительно использования автоматов.

Сечение жил медных проводов	Допустимый длительный ток нагрузки	Максимальная мощность нагрузки для однофазной сети 220 В	Номинальный ток защитного автомата	Предельный ток защитного автомата
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

В таблице находим выбранное сечение провода для данной линии. Пусть нам необходимо проложить кабель сечением 2,5 мм2 (наиболее распространенный при прокладке к приборам средней мощности). Проводник с таким сечением может выдержать ток в 27 А, а рекомендуемый номинал автомата - 16 А.

Как будет тогда работать цепь? До тех пор, пока ток не превышает 25 А автомат не отключается, все работает в штатном режиме - проводник греется, но не до критических величин. Когда ток нагрузки начинает возрастать и превышает 25 А, автомат еще некоторое время не отключается - возможно это стартовые токи и они кратковременны.

Расчет по мощности

Можно ли выбрать автомат по мощности нагрузки? Если к линии электропитания будет подключено только одно устройство (обычно это крупная бытовая техника с большой потребляемой мощностью), то допустимо сделать расчет по мощности этого оборудования. Так же по мощности можно выбрать вводный автомат, который устанавливается на входе в дом или в квартиру.

Если ищем номинал вводного автомата, необходимо сложить мощности всех приборов, которые будут подключены к домовой сети. Затем найденная суммарная мощность подставляется в формулу, находится рабочий ток для этой нагрузки.

После того, как нашли ток, выбираем номинал. Он может быть или чуть больше или чуть меньше найденного значения. Главное, чтобы его ток отключения не превышал предельно допустимый ток для данной проводки.

Когда можно пользоваться данным методом? Если проводка заложена с большим запасом (это неплохо, кстати). Тогда в целях экономии можно установить автоматически выключатели соответствующие нагрузке, а не сечению проводников. Но еще раз обращаем внимание, что длительно допустимый ток для нагрузки должен быть больше предельного тока защитного автомата. Только тогда выбор автомата защиты будет правильным.

1000 Вт / (220 В х 0,95) = 4,78 А

Пример выбора автоматического выключателя

В современной квартире используются все перечисленные выше устройства (совокупной мощностью 7,75 кВт) и дополнительно следующие наименования (показатели указаны в кВт).

чайник – 1,2;
духовка – 1,2;
обогреватель – 1,4.

Суммарная нагрузка на электросеть – 11,55 кВт. Как выбрать АВ таком случае:

Вычислить номинал, используя формулу Ома. 11500/220 = 52,5 А.
Подобрать проводник, который соответствует показателю 52,5 А или выше. В зависимости от производителя, ДДТ с таким номиналом может выдерживать алюминиевая жила 10 мм или 16 мм.
Так как электросеть бытового пользования, подбирается АВ типа C.

Статья рассчитана на тех, кто имеет познания в электротехнике в объеме средней школы и желает ознакомиться с применением электротехнических расчетов в некоторых случаях повседневной жизни. Отзывы и пожелания по добавлению других расчетов просьба писать в комментариях.

1. Расчет величины переменного электрического тока при однофазной нагрузке.

Предположим, что у нас обычный дом или квартира в которой имеется электрическая сеть переменного тока напряжением 220 вольт.

В доме имеются электроприборы:

1. Для освещения дома установлены 5 электролампочек по 100 ватт каждая и 8 электролампочек мощностью 60 ватт каждая. 2. Электродуховка, мощностью 2 киловатта или 2000 ватт. 3. Телевизор, мощностью 0,1 киловатт или 100 ватт. 4. Холодильник, мощностью 0,3 киловатта или 300 ватт. 5. Стиральная машина мощностью 0,6 киловатт или 600 ватт. Нас интересует, какой ток будет протекать на вводе в наш дом или квартиру при одновременной работе всех вышеперечисленных электроприборов и не повредится ли наш электросчетчик, рассчитанный на ток 20 ампер?

Расчет: 1, Определяем суммарную мощность всех приборов: 500 + 480 + 2000 + 100 + 300 + 600 = 3980 ватт 2. Ток, протекающий в проводе при такой мощности определяется по формуле:

Где: I - ток в амперах (А) Р - мощность в ваттах (Вт) U - напряжение в вольтах (В) cos φ - коэффициент мощности (для бытовых электросетей можно принять 0,95) Подставим числа в формулу: І = 3980 /220 * 0,95 = 19,04 А Вывод: Счетчик выдержит, так как ток в цепи меньше 20 А. Для удобства пользователей ниже приведена форма расчета тока.

Вам следует ввести в соответствующие поля формы суммарное значения мощности в ваттах всех ваших электроприборов, напряжение в вольтах, обычно 220 и коэффициента мощности, 0,95 для бытовой нагрузки, нажать кнопку "Вычислить" и в поле "Ток" появится величина тока в амперах. Если у вас нагрузка в киловаттах, следует перевести ее в ватты, для чего умножить на 1000. Для очистки введенного значения мощности следует нажать кнопку "Очистить". Очистку введенных по умолчанию значений напряжения и косинуса следует произвести клавишей delete переместив курсор в соответствующую ячейку (при необходимости).

Форма расчета для определения тока при однофазной нагрузке.

Такой же расчет можно выполнить для торговой точки, гаража или любого объекта, имеющего однофазный ввод. А как быть, когда известен ток, который мы определили при помощи токоизмерительных клещей или амперметра, а нам необходимо знать подключенную мощность?

Форма расчета для определения мощности при однофазной нагрузке.

А какое значение cos φ для других токоприемников? (Внимание! Значения косинуса фи у Вашего оборудования могут отличаться от указанных): Лампы накаливания и электронагревательные приборы с нагревом сопротивлением (cosφ ≈ 1,0) Асинхронные двигатели, при неполной загрузке (cosφ ≈ 0,5) Выпрямительные электролизные установки (cosφ ≈ 0,6) Электродуговые печи (cosφ ≈ 0,6) Индукционные печи (cosφ ≈ 0,2-0,6) Водяные насосы (cosφ ≈ 0,8) Компрессоры (cosφ ≈ 0,7) Машины, станки (cosφ ≈ 0,5) Сварочные трансформаторы (cosφ ≈ 0,4) Лампы дневного света, подключенные через электромагнитный дроссель (cosφ ≈ 0,5-0,6)

2. Расчет величины постоянного электрического тока.

Постоянный ток для быта применяется в основном в электронных приборах, а также в бортовой электросети автомобиля. Допустим, вы решили установить дополнительную фару в автомобиле с лампой мощностью 60 ватт и подключить ее от фары ближнего света. И сразу же возникает вопрос - выдержит ли существующий предохранитель на 10 ампер для фары ближнего света при подключении еще одной фары?

Расчет: Предположим, что мощность лампы фары ближнего света 65 ватт. Подсчитаем ток по формуле:

где: I - ток в амперах (А) Р - мощность в ваттах (Вт) U - напряжение в вольтах (В)

Как мы видим, в отличие от формулы для переменного тока - cos φ - здесь нет. Подставим числа в формулу: І = 65 /12 = 5,42 А 65 Вт - мощность лампы 12 В - напряжение в бортовой сети автомобиля 5,42 А - ток в цепи лампы. Мощность двух ламп в основной и дополнительной фарах составит 60+65 = 125 вт І = 125/12 = 10,42 А Вывод: При подключении 2-х фар, предохранитель, рассчитанный на 10 А может не выдержать, поэтому его желательно заменить на ближайший с большим током уставки. Перед заменой необходимо проверить величину длительно допустимого тока для провода этой цепи, причем ток срабатывания предохранителя должен быть меньше длительно допустимого тока провода.

Для удобства пользователей ниже приведена форма расчета тока. Вам следует ввести в соответствующие поля формы суммарное значения мощности в ваттах всех ваших электроприборов, напряжение в вольтах, нажать кнопку "Вычислить" и в поле "Ток" появится величина тока в амперах. Для очистки следует нажать кнопку "Очистить". Форма расчета для определения постоянного тока.

3. Расчет величины переменного электрического тока при трехфазной нагрузке.

Теперь предположим, что нас обычный дом или квартира в которой имеется электрическая сеть переменного тока напряжением 380/220 вольт. Почему указываются два напряжения - 380 В и 220 В? Дело в том, что при подключении к трехфазной сети в ваш дом заходят 4 провода - 3 фазы и нейтраль (по старому - ноль).

Так вот, напряжение между фазными проводами или иначе - линейное напряжение будет 380 В, а между любой из фаз и нейтралью или иначе фазное напряжение будет 220 В. Каждая из трех фаз имеет свое обозначение латинскими литерами А, В, С. Нейтраль обозначается латинской N.

Таким образом, между фазами А и В, А и С, В и С - будет напряжение 380 В. Между А и N, В и N, С и N будет 220 В и к этим проводам можно подключать электроприборы напряжением 220 В, а значит в доме может быть как трехфазная, так и однофазная нагрузка.

Чаще всего, есть и та и та и ее называют смешанной нагрузкой.

Для начала посчитаем ток при чисто трехфазной нагрузке.

В доме имеются трехфазные электроприборы:

1. Электродвигатель, мощностью 3 киловатта или 3000 ватт.

2. Электроводонагреватель, мощностью 15 киловатт или 15000 ватт.

Вообще-то трехфазные нагрузки принято считать в киловаттах, поэтому, если они записаны в ваттах, их следует разделить на 1000. Нас интересует, какой ток будет протекать на вводе в наш дом или квартиру при одновременной работе всех вышеперечисленных электроприборов и не повредится ли наш электросчетчик, рассчитанный на ток 20 ампер?

Расчет: Определяем суммарную мощность всех приборов: 3 кВт + 15 кВт = 18 кВт 2. Ток, протекающий в фазном проводе при такой мощности определяется по формуле:

Где: I - ток в амперах (А) Р - мощность в киловаттах (кВт) U - линейное напряжение, В cos φ - коэффициент мощности (для бытовых электросетей можно принять 0,95) Подставим числа в формулу: = 28,79 А

Вывод: Счетчик не выдержит, поэтому нужно заменить на ток не менее 30 А. Для удобства пользователей ниже приведена форма расчета тока.

Для того, чтобы не пользоваться калькулятором, просто вводим свои числа в нижеприведенную форму и нажимаем кнопку "Вычислить".

Форма расчета для определения тока при трехфазной нагрузке.

А как быть, когда известен ток трехфазной нагрузки (одинаковый для каждой из фаз), который мы определили при помощи токоизмерительных клещей или амперметра, а нам необходимо знать подключенную мощность?

Преобразуем формулу расчета тока в расчет мощности.

Форма расчета для определения мощности при трехфазной нагрузке.

Теперь посчитаем ток при смешанной трехфазной и однофазной нагрузках.

Итак в дом заведены 3 фазы и электрик, производящий монтаж электропроводки должен стремиться к тому, чтобы фазы были нагружены равномерно, хотя так получается далеко не всегда.

В нашем доме получилось, к примеру, так: - фаза А и нейтраль с напряжением между ними, как мы уже знаем - 220 В заведены в гараж и скважину а также освещение двора, общая нагрузка - 12 лампочек по 100 ватт, электронасос 0,7 кВт или 700 ватт. - фаза В и нейтраль с напряжением между ними - 220 В заведены в дом, общая нагрузка 1800 ватт. - фаза С и нейтраль с напряжением между ними - 220 В заведены в летнюю кухню, общая нагрузка электропечки и ламп - 2,2 кВт.

Имеем однофазные нагрузки: по фазе А нагрузку 1900 ватт, по фазе В - 1800 ватт, по фазе С - 2200 ватт, суммарно по трем фазам 5,9 кВт. Кроме того, на схеме показаны и трехфазные нагрузки 3 кВт и 15 кВт, а значит общая мощность смешанной нагрузки составит 23,9 кВт.

Вводим по очереди значения этих мощностей и вычисляем токи.

Для фазы А будет - 9,09 А, для В - 8,61 А, для С - 10,53 А. Но у нас по проводам всех трех фаз уже проходит ток трехфазной нагрузки, поэтому, чтобы узнать суммарное значение тока в каждой из фаз, надо просто сложить токи трехфазной и однофазной нагрузок. Фаза А 28,79 А + 9,09 А = 37,88 А Фаза В 28,79 А + 8,61 = 37,40 А Фаза С 28,79 А + 10,53 = 39,32 А. Наибольший ток смешанной нагрузки в фазе С.

А как быть, когда известен ток смешанной трехфазной нагрузки (разный для каждой из фаз), который мы определили при помощи токоизмерительных клещей или амперметра, а нам необходимо знать подключенную мощность?

В таком случае необходимо определить потребляемую мощность каждой из трех фаз по форме расчета для определения мощности при однофазной нагрузке и затем просто сложить эти мощности, что и даст нам общую мощность смешанной трехфазной нагрузки. Воспользовавшись примером для смешанной нагрузки, мы видим, что общий ток по фазе А составил 37,88 А, фазе В - 37,40 А, фазе С - 39,32 А.

7.2. Проверка выбранного сечения по потере напряжения.

Для начала по известной присоединенной мощности P = 3980 Вт, фазном напряжении U ф = 220 В и косинусе фи 0,95 нужно определить ток нагрузки. Не буду повторяться, поскольку мы это уже проходили в начале раздела 1. «Расчет величины переменного электрического тока при однофазной нагрузке». Кроме того, для выбора материала и сечения провода к току нагрузки необходимо прибавить коэффициент запаса 30% или, что, то же самое, умножить на 1,3. В нашем случае ток нагрузки равен 19,04 А. Коэффициент запаса 30% к току нагрузки 1,3 · I н = 1,3 · 19,04 = 24,76 А.

Выбираем алюминиевый провод и по таблице 1.3.5 ПУЭ определяем ближайшее наибольшее сечение, которое будет равно 4 мм 2 для открыто проложенных проводов при токе 32 А.

Для того чтобы пользователь мог подставлять свои значения ниже приведена форма расчета, состоящая из двух частей.

Форма расчета для определения потерь напряжения в двухпроводной однофазной или двухфазной сети.

Часть 1. Вычисляем ток нагрузки и ток с коэффициентом запаса 30% для выбора сечения провода.

Устройства для отключения электричества при перегрузках и коротких замыканиях устанавливают на входе в любую домашнюю сеть. Необходимо правильно рассчитать номиналы автоматических выключателей по току, иначе их работа будет неэффективной. Согласны?

Мы расскажем, как производится расчет параметров автомата, согласно которым подбирают это защитное устройство. Из предложенной нами статьи вы узнаете, как выбрать прибор, требующийся для защиты электросети. С учетом наших советов вы приобретете вариант, четко срабатывающий в опасный для проводки момент.

Для обеспечения правильного выбора номинала устройств отключения необходимо понимание принципов их работы, условий и времени срабатывания.

Рабочие параметры автоматических выключателей стандартизированы российскими и международными нормативными документами.

Основные элементы и маркировка

В конструкцию выключателя входят два элемента, которые реагируют на превышение силой тока установленного диапазона значений:

Биметаллическая пластина под воздействием проходящего тока нагревается и, изгибаясь, надавливает на толкатель, который разъединяет контакты. Это “тепловая защита” от перегрузки.
Соленоид под воздействием сильного тока в обмотке генерирует магнитное поле, которое давит сердечник, а тот уже воздействует на толкатель. Это “токовая защита” от короткого замыкания, которая реагирует на такое событие значительно быстрее, чем пластина.

Типы устройств электрической защиты обладают маркировкой, по которой можно определить их основные параметры.

На каждом автоматическом выключателе обозначены его основные характеристики. Это позволяет не перепутать устройства, когда они установлены в щитке

Тип времятоковой характеристики зависит от диапазона уставки (величины силы тока при которой происходит срабатывание) соленоида. Для защиты проводки и приборов в квартирах, домах и офисах используют выключатели типа “C” или, значительно менее распространенные – “B”. Особенной разницы между ними при бытовом применении нет.

Тип “D” используют в подсобных помещениях или столярках при наличии оборудования с электродвигателями, которые имеют большие показатели пусковой мощности.

Существует два стандарта для устройств отключения: жилой (EN 60898-1 или ГОСТ Р 50345) и более строгий промышленный (EN 60947-2 или ГОСТ Р 50030.2). Они отличаются незначительно и автоматы обоих стандартов можно использовать для жилых помещений.

По номинальному току стандартный ряд автоматов для использования в бытовых условиях содержит приборы со следующими значениями: 6, 8, 10, 13 (редко встречается), 16, 20, 25, 32, 40, 50 и 63 A.

Время-токовые характеристики срабатывания

Для того чтобы определить быстроту срабатывания автомата при перегрузке существуют специальные таблицы зависимости времени отключения от коэффициента превышения номинала, который равен отношению существующей силы тока к номинальной:

K = I / I n .

Резкий обрыв вниз графика при достижении значения коэффициента диапазона от 5 до 10 единиц, обусловлен срабатыванием электромагнитного расцепителя. Для выключателей типа “B” это происходит при значении от 3 до 5 единиц, а для типа “D” – от 10 до 20.

График показывает зависимость диапазона времени срабатывания автоматов типа “C” от отношения силы тока к значению, которое установлено для этого выключателя

При K = 1,13 автомат гарантированно не отключит линию в течение 1 часа, а при K = 1,45 – гарантированно отключит за это же время. Эти величины утверждены в п. 8.6.2. ГОСТ Р 50345-2010.

Чтобы понять, за какое время сработает защита, например, при K = 2, необходимо провести вертикальную линию от этого значения. В результате получим, что согласно приведенному графику, отключение произойдет в диапазоне от 12 до 100 секунд.

Столь большой разброс времени обусловлен тем, что нагрев пластины зависит не только от мощности проходящего через нее тока, но и параметров внешней среды. Чем выше температура, тем быстрее срабатывает автомат.

Правила выбора номинала

Геометрия внутриквартирных и домовых электрических сетей индивидуальна, поэтому типовых решений по установке выключателей определенного номинала не существует. Общие правила расчета допустимых параметров автоматов достаточно сложны и зависят от многих факторов. Необходимо учесть их все, иначе возможно создание аварийной ситуации.

Принцип устройства внутриквартирной разводки

Внутренние электрические сети имеют разветвленную структуру в виде “дерева” – графа без циклов. Соблюдение такого принципа построения называется , согласно которой оснащаются защитными устройствами все виды электрических цепей.

Это улучшает устойчивость системы при возникновении аварийной ситуации и упрощает работы по ее устранению. Также гораздо легче происходит распределение нагрузки, подключение энергоемких приборов и изменение конфигурации проводки.

У основания графа находится вводной автомат, а сразу после разветвления для каждой отдельной электрической цепи размещают групповые выключатели. Это проверенная годами стандартная схема

В функции вводного автомата входит контроль общей перегрузки – недопущение превышения силой тока разрешенного значения для объекта. Если это произойдет, то существует риск повреждения наружной проводки. Кроме того, вероятно срабатывание защитных устройств за пределами квартиры, которые уже относится к общедомовой собственности или принадлежит местным энергосетям.

В функции групповых автоматов входит контроль силы тока по отдельным линиям. Они защищают от перегрузки кабель на выделенном участке и подключенную к нему группу потребителей электроэнергии. Если при коротком замыкании такое устройство не срабатывает, то его страхует вводной автомат.

Даже для квартир с небольшим количеством электропотребителей желательно выполнить отдельную линию на освещение. При отключении автомата другой цепи, свет не погаснет, что позволит в более комфортных условиях устранить возникшую проблему. Практически в каждом щитке значение номинала вводного автомата меньше чем сумма на групповых.

Суммарная мощность электроприборов

Максимальная нагрузка на цепь возникает при одновременном включении всех электроприборов. Поэтому обычно, суммарную мощность вычисляют простым сложением. Однако в ряде случаев этот показатель будет меньше.

Для некоторых линий, одновременная работа всех подключенных к ней электроприборов маловероятна, а порой и невозможна. В домах иногда специально устанавливают ограничения на работу мощных устройств. Для этого нужно помнить о недопущении их одновременного включения или использовать ограниченное число розеток.

Вероятность одновременной работы всей офисной оргтехники, освещения и вспомогательного оборудования (чайники, холодильники, вентиляторы, обогреватели и т.д.) очень низка, поэтому при расчете максимальной мощности используют поправочный коэффициент

При электрификации офисных зданий для расчетов часто используют эмпирический коэффициент одновременности, значение которого берут в диапазоне от 0,6 до 0,8. Максимальная нагрузка вычисляется умножением суммы мощностей всех электроприборов на коэффициент.

В расчетах существует одна тонкость – необходимо учитывать разницу между номинальной (полной) мощностью и потребляемой (активной), которые связаны коэффициентом (cos (f )).

Это означает, что для работы устройства необходим ток мощности равной потребляемой деленной на этот коэффициент:

I p = I / cos (f)

I p – сила номинального тока, которую применяют в расчетах нагрузки;
I – сила потребляемого прибором тока;
cos (f) <= 1.

Обычно номинальный ток сразу или через указание величины cos (f) указывают в техническом паспорте электрического прибора.

Так, например, значение коэффициента для люминесцентных источников света равно 0,9; для LED-ламп – около 0,6; для обыкновенных ламп накаливания – 1. Если документация утеряна, но известна потребляемая мощность бытовых устройств, то для гарантии берут cos (f) = 0,75.

О том, как подобрать автоматический выключатель по мощности нагрузки, написано в , с содержанием которой мы советуем ознакомиться.

Выбор сечения жил

Прежде чем прокладывать силовой кабель от распределительного щитка к группе потребителей, необходимо вычислить мощность электроприборов при их одновременной работе. Сечение любой ветви выбирают по таблицам расчета в зависимости от типа металла проводки: меди или алюминия.

Производители проводов сопровождают выпускаемую продукцию подобными справочными материалами. Если они отсутствуют, то ориентируются на данные из справочника “Правила устройства электрооборудования” или производят .

Однако часто потребители перестраховываются и выбирают не минимально допустимое сечение, а на шаг большее. Так, например, при покупке медного кабеля для линии 5 кВт, выбирают сечение жил 6 мм 2 , когда по таблице достаточно значения 4 мм 2 .

Справочная таблица, представленная в ПУЭ, позволяет выбрать необходимое сечение из стандартного ряда для различных условий эксплуатации медного кабеля

Это бывает оправдано по следующим причинам:

Более длительная эксплуатация толстого кабеля, который редко подвергается предельно допустимой для его сечения нагрузке. Заново выполнять прокладку электропроводки – непростая и дорогостоящая работа, особенно если в помещении сделан ремонт.
Запас пропускной способности позволяет беспроблемно подключать к ветви сети новые электроприборы. Так, в кухню можно добавить дополнительную морозильную камеру или переместить туда стиральную машину из ванной комнаты.
Начало работы устройств, содержащих электродвигатели, дает сильные стартовые токи. В этом случае наблюдается просадка напряжения, которая выражается не только в мигании ламп освещения, но и может привести к поломке электронной части компьютера, кондиционера или стиральной машины. Чем толще кабель, тем меньше будет скачок напряжения.

К сожалению, на рынке много кабелей, выполненных не по ГОСТу, а согласно требованиям различных ТУ.

Часто сечение их жил не соответствует требованиям или они выполнены из токопроводящего материала с большим сопротивлением, чем положено. Поэтому реальная предельная мощность, при которой происходит допустимый нагрев кабеля, бывает меньше чем в нормативных таблицах.

Эта фотография показывает отличия между кабелями, выполненными по ГОСТ (слева) и согласно ТУ (справа). Очевидна разница в сечении жил и плотности прилегания изоляционного материала

Расчет номинала выключателя для защиты кабеля

Устанавливаемый в щитке автомат должен обеспечить отключение линии при выходе мощности тока за пределы диапазона, разрешенного для электрического кабеля. Поэтому для выключателя необходимо провести расчет максимально допустимого номинала.

По ПУЭ допустимую длительную нагрузку проложенных в коробах или по воздуху (например, над натяжным потолком) медных кабелей, берут из приведенной выше таблицы. Эти значения предназначены для аварийных случаев, когда идет перегрузка по мощности.

Некоторые проблемы начинаются при соотнесении номинальной мощности выключателя длительному допустимому току, если это делать в соответствии с действующим ГОСТ Р 50571.4.43-2012.

Приведен фрагмент п. 433.1 ГОСТ Р 50571.4.43-2012. В формуле “2” допущена неточность, а для правильного понимания определения переменной In нужно учесть Приложение “1”

Во-первых, в заблуждение вводит расшифровка переменной I n , как номинальной мощности, если не обратить внимания на Приложение “1” к этому пункту ГОСТа. Во-вторых, в формуле “2” существует опечатка: коэффициент 1,45 добавлен неправильно и этот факт констатируют многие специалисты.

Согласно п. 8.6.2.1. ГОСТ Р 50345-2010 для бытовых выключателей с номиналом до 63 A условное время равно 1 часу. Установленный ток расцепления равен значению номинала, умноженного на коэффициент 1,45.

Таким образом, согласно и первой и измененной второй формулам номинальная сила тока выключателя должна рассчитываться по следующей формуле:

I n <= I Z / 1,45

I n – номинальный ток автомата;
I Z – длительный допустимый ток кабеля.

Проведем расчет номиналов выключателей для стандартных сечений кабелей при однофазном подключении с двумя медными жилами (220 В). Для этого разделим длительный допустимый ток (при прокладке по воздуху) на коэффициент расцепления 1,45.

Выберем автомат таким образом, чтобы его номинал был меньше этого значения:

Сечение 1,5 мм 2: 19 / 1,45 = 13,1. Номинал: 13 A;
Сечение 2,5 мм 2: 27 / 1,45 = 18,6. Номинал: 16 A;
Сечение 4,0 мм 2: 38 / 1,45 = 26,2. Номинал: 25 A;
Сечение 6,0 мм 2: 50 / 1,45 = 34,5. Номинал: 32 A;
Сечение 10,0 мм 2: 70 / 1,45 = 48,3. Номинал: 40 A;
Сечение 16,0 мм 2: 90 / 1,45 = 62,1. Номинал: 50 A;
Сечение 25,0 мм 2: 115 / 1,45 = 79,3. Номинал: 63 A.

Автоматические выключатели на 13A в продаже бывают редко, поэтому вместо них чаще используют устройства с номинальной мощностью 10A.

Кабели на основе алюминиевых жил сейчас редко используют при монтаже внутренней проводки. Для них тоже есть таблица, позволяющая выбрать сечение по нагрузке

Подобным способом для алюминиевых кабелей рассчитаем номиналы автоматов:

Сечение 2,5 мм 2: 21 / 1,45 = 14,5. Номинал: 10 или 13 A;
Сечение 4,0 мм 2: 29 / 1,45 = 20,0. Номинал: 16 или 20 A;
Сечение 6,0 мм 2: 38 / 1,45 = 26,2. Номинал: 25 A;
Сечение 10,0 мм 2: 55 / 1,45 = 37,9. Номинал: 32 A;
Сечение 16,0 мм 2: 70 / 1,45 = 48,3. Номинал: 40 A;
Сечение 25,0 мм 2: 90 / 1,45 = 62,1. Номинал: 50 A.
Сечение 35,0 мм 2: 105 / 1,45 = 72,4. Номинал: 63 A.

Если производитель силовых кабелей заявляет иную зависимость допустимой мощности от площади сечения, то необходимо пересчитать значение для выключателей.

Формулы зависимости силы тока от мощности для однофазной и трехфазной сети отличаются. Многие люди, которые имеют приборы, рассчитанные на напряжения 380 Вольт, на этом этапе допускают ошибку

Как определить технические параметры автоматического выключателя по маркировке, подробно . Рекомендуем ознакомиться с познавательным материалом.

Предупреждение перегрузки от работы потребителей

Иногда на линию устанавливают автомат с номинальной мощностью значительно более низкой, чем необходимо для гарантированного сохранения работоспособности электрического кабеля.

Снижать номинал выключателя целесообразно, если суммарная мощность всех устройств в цепи значительно меньше, чем способен выдержать кабель. Это происходит, если исходя из соображений безопасности, когда уже после монтажа проводки часть приборов была удалена с линии.

Тогда уменьшение номинальной мощности автомата оправдано с позиции его более быстрого реагирования на возникающие перегрузки.

Например, при заклинивании подшипника электродвигателя, ток в обмотке резко увеличивается, но не до значений короткого замыкания. Если автомат среагирует быстро, то обмотка не успеет оплавиться, что спасет двигатель от дорогостоящей процедуры перемотки.

Также используют номинал меньше расчетного по причинам жестких ограничений на каждую цепь. Например, для однофазной сети на входе в квартиру с электроплитой установлен выключатель 32 A, что дает 32 * 1,13 * 220 = 8,0 кВт допустимой мощности. Пусть при выполнении разводки по квартире были организованы 3 линии с установкой групповых автоматов номинала 25 A.

Если количество установленных в распределительный щит групповых автоматов велико, то их необходимо подписать и пронумеровать. Иначе можно запутаться

Допустим, что на одной из линий происходит медленное возрастание нагрузки. Когда потребляемая мощность достигнет значения равного гарантированному расцеплению группового выключателя, на остальные два участка останется только (32 – 25) * 1,45 * 220 = 2,2 кВт.

Это очень мало относительно общего потребления. При такой схеме распределительного щитка входной автомат будет чаще отключаться, чем устройства на линиях.

Поэтому чтобы сохранить принцип селективности, нужно поставить на участки выключатели номиналом в 20 или 16 ампер. Тогда при таком же перекосе потребляемой мощности на другие два звена будет приходиться суммарно 3,8 или 5,1 кВт, что приемлемо.

Рассмотрим возможность с номиналом 20A на примере выделенной для кухни отдельной линии.

К ней подсоединены и могут быть одновременно включены следующие электроприборы:

Холодильник, номинальной мощностью 400 Вт и стартовым током в 1,2 кВт;
Две морозильные камеры, мощностью 200 Вт;
Духовка, мощностью 3,5 кВт;
При работе электрической духовки разрешено дополнительно включить только один прибор, самые мощный из которых – электрочайник, потребляющий 2,0 кВт.

Двадцатиамперный автомат позволяет более часа пропускать ток с мощностью 20 * 220 * 1,13 = 5,0 кВт. Гарантированное отключение меньше чем за один час произойдет при пропуске тока в 20 * 220 * 1,45 = 6,4 кВт.

На кухне постоянное подключение к электричеству должно быть у холодильного оборудования и плиты. Если существует риск превышения силы тока, то одновременную работу остальных устройств можно исключить, выделив для них всего две розетки

При одновременном включении духовки и электрочайника суммарная мощность составит 5,5 кВт или 1,25 части от номинала автомата. Так как чайник работает недолго, то отключения не произойдет. Если в этот момент включатся в работу холодильник и обе морозильные камеры, то мощность составит уже 6,3 кВт или 1,43 части номинала.

Это значение уже близко к параметру гарантированного расцепления. Однако вероятность возникновения такой ситуации крайне мала и длительность периода будет незначительна, так как время работы моторов и чайника невелико.

Возникающего при запуске холодильника стартового тока, даже в сумме со всеми работающими устройствами, будет недостаточно для срабатывания электромагнитного расцепителя. Таким образом, в заданных условиях можно использовать автомат на 20 A.

Единственный нюанс заключается в возможности увеличения напряжения до 230 В, что разрешено нормативными документами. В частности ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009) определяет стандартное напряжение равным 230 В с возможностью использования 220 В.

Сейчас в большинство сетей электричество подают напряжение 220 В. Если же параметр тока приведен к международному стандарту 230 В, то можно пересчитать номиналы в соответствии с этим значением.

Выводы и полезное видео по теме

Устройство выключателя. Выбор вводного автомата в зависимости от подключаемой мощности. Правила распределения питания:

Выбор выключателя по пропускной способности кабеля:

Расчет номинального тока выключателя – сложная задача, для решения которой необходимо учесть множество условий. От установленного автомата зависит удобство обслуживания и безопасность работы локальной электросети.

В случае возникновения сомнений в возможности сделать правильный выбор необходимо обратиться к опытным электрикам.

Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке. Расскажите о собственном опыте в подборе автоматических выключателей. Поделитесь полезной информацией и фото по теме статьи, задавайте вопросы.