Расчет мощности автоматов
Расчет мощности автоматических выключателей
Если вы самостоятельно делаете электропроводку в доме, то должны понимать, какой и где автомат должен стоять. Будь-то стиральная машина, водонагреватель, кондиционер, отопительный котел, нужен автоматический выключатель для его подключения.
При всем этом нельзя поставить автомат, который по номиналу будет выше или ниже, чем это положено. В первом случае автоматический выключатель просто не сработает при возникновении проблем, а во втором случае, он будет постоянно выключаться из-за перегрузок.
К тому же, при выборе автомата нужно учитывать в какой сети он будет использован: однофазной или трехфазной. В общем, о нюансах выбора автомата по мощности и будет рассказано на сайте «Электрик САМ» elektriksam.ru .
Ошибки при выборе автоматических выключателей
Есть распространённые ошибки, которые допускают неопытные электромонтёры, не знающие, как рассчитать мощность автомата по нагрузке:
- Выбор уставки производится только по мощности нагрузки, без учёта сечения кабеля. Например, произвести подключение приборов общим током 14А через автомат 16А кабелем 1мм². Несмотря на то, что оба элемента допускают питание этой нагрузки, при повышении тока электроприборов до 16А изоляция провода выйдет из строя, а автомат останется включенным до момента короткого замыкания.
- Заниженный номинальный ток автомата. Это устройство защищает подключённый к нему кабель, поэтому установка на провод сечением 2,5мм² автоматический выключатель с уставкой 10А нецелесообразна, лучше выбрать автомат 16А. Это позволит при необходимости, включить дополнительные электроприборы.
- Установка автомата с завышенным номиналом для кабеля, который на это не рассчитан. Например: автоматический выключатель на 25 Ампер и кабель 2,5мм²
- Использование автомата серии «С» для защиты электродвигателя. В этом случае защита сработает во время запуска электромашины.
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 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.
Активная нагрузка
Активная нагрузка
Лампы накаливания и нагреватели не обладают реактивными характеристиками. Такие нагрузки не смещают фазы токов и напряжений. Мощность потребляется полностью с удвоенной частотой.
Емкостная нагрузка
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.
Халатное отношение к выбору устройства с необходимыми параметрами приводит к серьезным негативным последствиям. Поэтому перед выбором автоматического защитного устройства нужно обязательно убедиться, что установленная проводка выдержит запланированную нагрузку. В соответствии с ПУЭ автоматический выключатель должен обеспечивать защиту от перегрузки наиболее слабого участка цепи. Его номинальный ток должен соответствовать току подключаемого устройства. Соответственно и проводники выбираются с требуемым сечением.
Чтобы рассчитать мощность автомата по току, необходимо воспользоваться формулой: I=P/U, где Р является суммарной мощностью всех электрических приборов, имеющихся в квартире. Вычислив необходимый ток, можно выбрать наиболее подходящий автомат. Существенно упрощает проведение расчетов таблица, с помощью которой можно выбрать автоматический выключатель в зависимости от конкретных условий эксплуатации.
В каждой электрической проводке происходит разделение на определенные группы. Соответственно каждая группа использует электрический провод или кабель с определенным сечением, а защита обеспечивается автоматом с наиболее подходящим номиналом.
Таблица поможет выбрать автоматический выключатель и сечение кабеля в зависимости от предполагаемой нагрузки электрической сети, рассчитанной заранее. Таблица помогает сделать правильный выбор автомата по мощности нагрузки. При расчете токовых нагрузок следует помнить, что расчеты нагрузки одного потребителя и группы бытовых приборов различаются между собой. При расчетах необходимо учитывать и разницу между однофазным и трехфазным питанием.
Какой автомат поставить на 15 кВт
Расчет автомата по мощности 380
Расчет сечения провода по нагрузке
Автомат или дифференциальный автомат: как отличить и что выбрать
Коэффициент мощности нагрузки
Расчет тока по мощности и напряжению
Расчет вводного автомата для электросети квартиры
Расчет вводного автомата для электросети квартиры 380 Вольт
Для выбора вводного автомата рассчитываем ток нагрузки:
- Uн-Напряжение сети;
- Pp-Расчетная мощность;
- Cosф-(Косинус фи)Коэффициент мощности;
- Для отстойки от ложного срабатывания номинальный ток теплового расцепителя вводного автомата выбираем на 10% больше:
- Iт.р.=Iр×1,1
Расчет вводного автомата для электросети квартиры 220 Вольт
- Iр=Pр/Uф×cosф
- Uф –фазное напряжение;
- Iт.р.=Iр×1,1
Примечание: Cosф (Косинус фи) Коэффициент мощности: Безразмерная величина характеризирующая наличие в нагрузке реактивной мощности. По сути отношение активной к реактивной мощности.
Принцип работы автоматических размыкателей
Нормальный режим
В штатном режиме, когда рычажок управления находится в верхнем рабочем положении, ток протекает через контакты в предохранителе на катушку соленоида. Затем попадает на биметаллическую пластинку расцепителя.
Если все нормально, ток проходит на нижнюю клемму и дальше отправляется в квартиру.
Перегрузка сети
В момент короткого замыкания или когда электролиния перегружена, это вызывает увеличение тока в цепи «розетка-предохранитель». Биметаллическая пластина мгновенно греется, прогибается и размыкает цепь.
После ликвидации причины КЗ или снятия нагрузки с подающей линии (например, отключили микроволновку), автомат успевает остыть и его снова можно включить.
Такова работа автоматического размыкателя в общих чертах.
Таким способом можно предотвратить более тяжелые последствия от перегрузок в цепи «электросчетчик — квартира».
Важно чтобы в момент перегрузки у потребителя находится размыкатель нужного номинала. Мы всегда рассчитываем на предохранитель. Что будет если неправильно подобран предохранитель?
Что будет если неправильно подобран предохранитель?
Если он слишком мал, то он будет прерывать подачу тока даже тогда, когда вы просто включите телевизор в гостиной.
Если его мощность слишком высока, то он просто не заметит перегрузки на линии, что вызовет перегрев электропроводки и возникнет реальная угроза пожара в помещении.
Поэтому важен выбор автомата по мощности нагрузки.
Наибольшая отключающая способность
Ics/Icu и Icu
А вот этот параметр наиболее интересен, хотя указывают его далеко не все производители. Это так называемая, наибольшая отключающая способность в зависимости от напряжения.
Упрощенно по поводу Icu можно сказать следующее. Если ток КЗ прошедший через автомат, будет соответствовать данному значению указанному на корпусе, то автоматический выключатель успешно выполнит свою задачу только один раз.
Далее он уже будет не пригоден к последующей эксплуатации. Его по любому придется заменить.
Если же ток КЗ будет равен параметру Ics/Icu, то автоматом можно пользоваться и дальше.
Данные надписи порой очень важны и позволяют оценить возможность применения коммутационного аппарата при различном номинальном напряжении. Как понимаете, токи КЗ при этом будут существенно отличаться.
Отключающая способность автоматов имеет квадратичную зависимость от питающего напряжения. Вот посмотрите насколько существенна эта разница.
Поэтому купить автомат для однофазки 220В, это не то же самое что для трехфазки 380В. Подберете неправильно и ждите последствий при первом же КЗ:
пожар и выгорание корпуса
ненормальный гул при последующем включении, если автомат все таки “выжил”
неселективная работа или спекание контактов
Хорошо, если он у вас вообще отключится. Фактически выключатель в таком случае превращается в предохранитель.
Вот только стоимость его в разы отличается от простейших устройств с плавкими вставками. Спрашивается, стоило ли переплачивать?
Назначение автоматического выключателя
Прежде чем разобраться с вопросом, как выбрать автоматический выключатель, определимся, для чего это устройство нужно. Установка автомата в электрическую цепь позволяет предотвратить перегрев проводки и выход ее из строя. Любые кабели рассчитаны на определенную величину тока, превышение которой приводит к тому, что температура провода значительно возрастает. Если своевременно не предотвратить это, то проводник вскоре начнет плавиться. Результатом, как правило, становится короткое замыкание (КЗ), которое может не только вывести из строя электропроводку и подключенную к ней бытовую технику, но и стать причиной пожара.
Чтобы не допустить этого, устанавливают автоматический выключатель (АВ), который при возникновении опасной ситуации обесточит сеть.
Другой функцией защитного автомата является отключение питания при уже возникшем по какой-либо причине КЗ.
Чтобы надежно защитить домашнюю сеть, необходимо верно подобрать номиналы автоматических выключателей, устанавливаемых в квартиру или в частный дом.
Наглядно про автоматические выключатели на видео:
Коротко принцип работы и предназначение защитных автоматов
Автоматический выключатель при коротком замыкании срабатывает практически моментально благодаря электромагнитному расщепителю. При определённом превышении номинального значения тока нагревающаяся биметаллическая пластина отключит напряжение спустя некоторое время, которое можно узнать из графика время токовой характеристики.
Данное предохранительное устройство защищает проводку от КЗ и сверх токов, превышающих расчётное значение для данного сечения провода, которые могут разогреть токопроводящие жилы до температуры плавления и возгорания изоляции. Чтобы этого не произошло, нужно не только правильно подобрать защитный выключатель, соответствующий мощности подключаемых устройств, но и проверить, выдержит ли имеющаяся сеть такие нагрузки.
Внешний вид трех полюсного автоматического выключателя
Провода должны соответствовать нагрузке
Очень часто бывает, что в старом доме устанавливается новый электросчётчик, автоматы, УЗО, но проводка остаётся старой. Покупается много бытовой техники, суммируется мощность и под неё подбирается автомат, который исправно держит нагрузку всех включённых электроприборов.
Вроде всё правильно, но вдруг изоляция проводов начинает выделять характерный запах и дым, появляется пламя, а защита не срабатывает. Это может случиться, если параметры электропроводки не рассчитаны на такой ток .
Допустим, поперечное сечение жилы старого кабеля — 1,5мм², с максимально допустимым пределом по току в 19А. Принимаем, что одновременно к нему подключили несколько электроприборов, составляющих суммарную нагрузку 5кВт, что в токовом эквиваленте составляет приблизительно 22,7А, ему соответствует автомат 25А.
Провод будет разогреваться, но данный автомат будет оставаться включённым все время, пока не произойдёт расплавление изоляции, что повлечёт короткое замыкание, а пожар уже может разгораться полным ходом.
кабель силовой NYM
Защитить самое слабое звено электропроводки
Поэтому, прежде чем сделать выбор автомата соответственно защищаемой нагрузке, нужно удостовериться, что проводка данную нагрузку выдержит.
Согласно ПУЭ 3.1.4 автомат должен защищать от перегрузок самый слабый участок электрической цепи, или выбираться с номинальным током, соответствующим токам подключаемых электроустановок, что опять же подразумевает их подключение проводниками с требуемым поперечным сечением.
При игнорировании этого правила не стоит нарекать на неправильно рассчитанный автомат и проклинать его производителя, если слабое звено электропроводки вызовет пожар.
Расплавленная изоляция проводов
Расчет номинала автомата
Допускаем, что проводка новая, надёжная, правильно рассчитанная, и соответствует всем требованиям. В этом случае выбор автоматического выключателя сводится к определению подходящего номинала из типичного ряда значений, исходя из расчетного тока нагрузки, который вычисляется по формуле:
где Р – суммарная мощность электроприборов.
Подразумевается активная нагрузка (освещение, электронагревательные элементы, бытовая техника). Такой расчет полностью подходит для домашней электросети в квартире.
Допустим расчет мощности произведён: Р=7,2 кВт. I=P/U=7200/220=32,72 А. Выбираем подходящий автомат на 32А из ряда значений: 1, 2, 3, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100.
Данный номинал немного меньше расчётного, но ведь практически не бывает одновременного включения всех электроприборов в квартире. Также стоит учитывать, что на практике срабатывание автомата начинается со значения в 1,13 раза больше от номинального, из-за его времятоковой характеристики, то есть 32*1,13=36,16А.
Для упрощения выбора защитного автомата существует таблица, где номиналы автоматов соответствуют мощности однофазной и трёхфазной нагрузки:
Таблица выбора автомата по току
Найденный по формуле в вышеприведённом примере номинал наиболее близок по значению мощности, которое указано в выделенной красном ячейке. Также, если вы хотите рассчитать ток для трехфазной сети, при выборе автомата, ознакомьтесь со статьей про расчет и выбор сечения провода
Подбор защитных автоматов для электрических установок (электродвигателей, трансформаторов) с реактивной нагрузкой, как правило, не производится по мощности. Номинал и тип время токовой характеристики автоматического выключателя подбирается соответственно рабочему и пусковому току, указанному в паспорте данного устройства.
Таблица подбор сечения провода по мощности
Какое сечение провода нужно для 3 квт
Формула как найти мощность тока
Плавный пуск асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором
Новогодние поздравления с юмором
Критерии выбора
Каждая электрическая сеть, внутридомовая или внутриквартирная, индивидуальна и имеет свои особенности. Типовых решений по установке автоматических выключателей нет
При выборе устройства важно учитывать все критерии выбора, в противном случае возможно создание аварийной ситуации
Принцип устройства внутриквартирной разводки
Принципиальная схема разводки электропроводки в квартире шлейфом
Внутренние электрические кабели обладают разветвленной структурой под названием – графа без циклов. Благодаря такому принципу построения удается оснастить защитными функциями все виды цепей.
Такой подход позволили повысить устойчивость всей системы при создании аварийной ситуации, а также упрощает процесс ликвидации поломки. Также осуществляется равномерное распределение нагрузки.
Суммарная мощность электроприборов
Максимально возможная и допустимая нагрузка на цепь наблюдается при одновременном включении всех электрических приборов в квартире. Для вычисления этого показателя достаточно просто просуммировать общую потребляемую электроэнергию за единицу времени.
Существуют линии, для которых одновременная работа всех устройств не представляется возможной. Порой дома специально оснащаются системами, которые блокируют работу мощных устройств.
Выбор сечения жил
Таблица выбора сечения жил электропроводки
Прежде чем устанавливать силовой электрический кабель от распределительного щитка, нужно обязательно вычислить мощность всех электроприборов. Площадь сечения любого ответвления выбирают по таблице расчета с учетом материала изготовления проводки, например, меди и алюминия.
Производители электрических кабелей к своей продукции прилагают максимально подробные справочные материалы. Если же по каким-то причинам сведения отсутствуют, нужно обратиться к данным из справочника под названием «Правила устройства электрооборудования».
Порой потребители, чтобы себя обезопасить, выбирают не минимально допустимую площадь сечения, а с небольшим запасом. Это бывает оправдано по следующим причинам:
- Начало работы электрических приборов с мощными электродвигателями, что дает сильные стартовые токи. Этот процесс сопровождается сильной просадкой напряжения, которая может привести к серьезным поломкам в электронике стиральных машин, кондиционеров и т.д. Чем толще проводимый кабель, тем меньше будут скачки напряжения.
- Продолжительная эксплуатация толстого кабеля, который периодически подвергается предельно допустимым нагрузкам. Прокладывать в квартире проводку заново – дело хлопотное, особенно если в комнатах уже сделан качественный ремонт.
- Большая пропускная способность позволяет подключать к ветвям сети новые электрические приборы. Например, на кухне можно установить электрический духовой шкаф или морозильную камеру.
Определяемся с номиналом
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.
На каждую линию требуется правильно выбрать автомат защиты
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. Они даны в колонке «Номинальный ток автомата защиты». Именно там ищем номиналы — он немного меньше предельно допустимого, чтобы проводка работала в нормальном режиме.
| Сечение жил медных проводов | Допустимый длительный ток нагрузки | Максимальная мощность нагрузки для однофазной сети 220 В | Номинальный ток защитного автомата | Предельный ток защитного автомата | Примерная 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 |
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. Отключается он если достаточно длительное время ток превысит 25 А на 13%. В данном случае — если он достигнет 28,25 А. Тогда электропакетник сработает, обесточит ветку, так как это ток уже представляет угрозу для проводника и его изоляции.
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.
Формула для вычисления тока по суммарной мощности
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
Для чего нужны защитные автоматы и как они работают?
Современные АВ имеют две степени защиты: тепловую и электромагнитную. Это позволяет обезопасить линию от повреждения в результате длительного превышения протекающим током номинальной величины, а также короткого замыкания.
Основным элементом теплового расцепителя является пластина из двух металлов, которая так и называется – биметаллической. Если на нее в течение достаточно длительного времени воздействует ток повышенной мощности, она становится гибкой и, воздействуя на отключающий элемент, вызывает срабатывание автомата.
Наличием электромагнитного расцепителя обусловлена отключающая способность автоматического выключателя при воздействии на цепь сверхтоков короткого замыкания, выдержать которые она не сможет.
Это позволяет обеспечить защиту провода и приборов от потока электронов, величина которого намного выше расчетной для кабеля конкретного сечения.
Классификация автоматических выключателей
- однополюсные, к нему подключается только одна фаза, применяется там, где потребитель электроэнергии на 220 В;
- двухполюсные, к нему подключаются две разноименные фазы или фаза и нуль. Как только на одной из фаз возникает какая-нибудь проблема (превышение значения по току), отключаются сразу два автомата. В быту такие автоматы не используются;
- трехполюсные, применяются там, где есть трехфазная система электропередачи. Например, при вводе в коттедж, многоквартирных домах;
- четырехполюсные, применяются в распределительных устройствах (РУ), для разрыва 3-х фаз и нуля, в быту не применяются.
