Закрыть

Автомат по сечению кабеля: Расчет электрической сети и выбор аппаратов защиты

Содержание

Расчёт сечения провода для подключения станка

Информация представленная на данной странице является продолжением статьи: Схема подключения станка к электросети. Там мы говорили о способах подключения станков, а в текущей статье мы кратко расскажем о правилах подключения и общих требованиях к электропроводке. В том числе, предоставим вам расчёт сечения провода. Подключение станка к трёхфазной сети должно соответствовать правилам ПУЭ (правила устройства электроустановок), которые можно скачать здесь:

СКАЧАТЬ ПРАВИЛА В PDF

Расчёт автомата защиты по мощности:

Для предотвращения аварийных ситуаций в цепь питания станка устанавливают автоматический выключатель. Расчёт номинала автомата по мощности должен осуществляться с небольшим запасом для предупреждения ложных срабатываний защиты. Автомат защиты сети не рекомендуется использовать как выключатель. Если на станке нет главного выключателя, то его нужно установить после автоматического выключателя.

Для упрощения расчёта мы просто даём вам таблицы выбора автомата, без лишних подробностей.

Автоматы для подключения 3-х фазного станка на 380 В:

Автоматы для подключения станков к однофазной электросети 220 В:

К примеру, если вам нужно подключение фрезерного станка на 380 В, мощностью 10 кВт, то автомат нужно купить на 25 ампер.

Выбор кабеля для подключения станка:

1. Количество жил. Зависит от количества фаз, а также от наличия нулевого провода и провода заземления:

  • 2-х жильный применяется в простых станках, не требующих заземления, обычно они подключаются в простую розетку.
  • 3-х жильный используют для подключения станка, питающегося от одной фазы с заземлением.
  • 4-х жильный провод применяют для подключения 3 фазных старых станков, а также для большинства станков произведённых в Китае. 3 жилы подключаются к фазам, а 4-й к нейтральной шине. Такие станки обязательно необходимо заземлять отдельно.
  • 5-ти жильный провод — это самый предпочтительный вариант для подключения трёхфазного станка. Однако, если в станке не разделены заземление и нулевой провод, то смысла покупать такой провод нет.

2. Сечение провода. Выбирается исходя из мощности потребляемой станком и длины провода. Расчёт сечения провода по мощности или току можно выполнить при помощи таблицы:

3. Материал изоляции и тип жилы провода. Основные типы изоляции это: резина и ПВХ. Резина дороже и более гибкая. ПВХ дешевле резины, но более жёсткая. Провода предпочтительнее использовать многожильные, так как они лучше подходят для переменного напряжения, лучше гнуться и надёжнее фиксируются в клеммниках.

Прокладка провода:

  • Провод должен быть проложен в кабель-канале.
  • Кабель-канал должен быть надёжно закреплён и проложен в месте, где вероятность его повреждения минимальна.
  • Запрещено прокладывать кабель «в натяг», кабель должен иметь запас длины для компенсации температурных деформаций.

Подключение провода к станку:

Основное внимание следует уделят механическим соединениям проводов. Существует несколько типов клеммников:

  • Винтовые клеммники – самые надёжные. К ним можно подключать любые провода, как многожильные, так и одножильные (предпочтительней многожильные). В лучшем случае концы провода должны быть обжаты клеммами, подходящими под данный тип колодки.

  • Зажимные клеммники – обеспечивают контакт с проводом за счёт пружины. Менее надёжны, поэтому с ними нужно работать внимательно. Главное – вы должны быть уверены, что площадь контакта между проводом и клеммой хорошая. Если после защёлкивания провод болтается в клемме, то это значит что соединение ненадёжно.

Заземление станка:

Так как станки на 90% состоят из электропроводящих материалов и могут эксплуатироваться долгое время различными сотрудниками, то заземлению следует уделять особое внимание. Для промышленных станков мощность которых больше 5 кВт рекомендуется прокладывать отдельную шину заземления. Во время эксплуатации необходимо регулярно проверять состояние заземления на наличие обрывов и окисление контактов.

Правильный выбор номинала автоматического выключателя и сечения кабеля

Автоматический выключатель предназначен для защиты кабеля от губительного воздействия на него токов короткого замыкания и токов перегрузки. Только правильный выбор номинала автомата позволяет кабелю служить вам верой и правдой многие года. А это очень важно, так как замена вышедшей из строя электропроводки является делом не легким и не дешевым. Автомат и кабель необходимо выбирать совместно.

Ниже расскажу алгоритм выбора номинала автоматического выключателя и сечения кабеля, которым пользуюсь я.

Вообще есть две стандартные ситуации: защита существующего кабеля и защита вновь прокладываемого кабеля.

Первая ситуация — это когда в квартире электропроводка существующая и нужно просто подобрать автоматы. Здесь вы полностью ограничены сечением кабелей, которые уже проложены. Вы не можете поставить однофазный автомат, например, на 32А если вы купили варочную панель мощностью 7 кВт, а существующий кабель имеет сечение 2,5мм2. Иначе он просто не будет выдерживать протекаемый ток, его изоляция начнет греться и плавиться, что может привести к короткому замыканию или возгоранию. В данной ситуации вам нужно определить сечение всех существующих проводов и кабелей и только потом подбирать номиналы автоматов. Как это сделать читайте ниже.

Вторая ситуация — это когда вы имеете свободный полет фантазии, который лишь ограничен номиналом вводного автомата. То есть вы либо полностью меняете электропроводку в жилой квартире либо прокладываете новую в новостройке. Здесь вы группируете розетки по помещениям и от них ведете один кабель к электрощиту. Выделяете мощные потребители в отдельные самостоятельные линии, которые защищаете индивидуальным автоматическим выключателем.

На розеточные линии и на выделенные потребители мощностью до 3,5 кВт я рекомендую закладывать кабель сечением 2,5мм2 и защищать его автоматическим выключателем на 16А. Сейчас объясню почему я так делаю.

Если смотреть таблицу для кабелей в ПУЭ 1.3.6, то для медного кабеля сечением 2,5 мм2 допустимый длительный ток составляет 25А. Согласно этого значения можно вроде как выбирать автомат на 25А, что можно встретить в этажных щитах в домах советской постройки.

Согласно п.1.3.10 значение данного тока получено, когда температура жил составляет 650С. То есть при протекании тока 25А через кабель сечением 2,5 мм2 его жила будет иметь температуру 650С. Это вроде норма, но лично мне кажется, что это очень горячо.

Теперь давайте обратим внимание на реальное сечение современных кабелей. Вроде на нем на изоляции написано 2,5мм2, но реальные измерения показывают 2,3 мм2 и это у кабеля изготовленному по ГОСТу. Если произвести измерения у кабеля изготовленного по ТУ, то реальное сечение его жилы составит 2 мм2. Также качество очистки меди, из которых изготавливают жилы, оставляет желать лучшего. Поэтому медь в проводах имеет разный цвет. Так вот, если такой кабель с якобы сечением 2,5 мм

2 защитить автоматом номиналом 25А, то при токе, равном номинальному, температура жил уже будет намного выше 650С. А это уже может быть опасно, так как изоляция начнет греться, потом дубеть и трескаться.

Теперь обратим внимание на время-токовые характеристики автоматических выключателей. Из их графиков видно, что автомат сработает от перегрузки, когда ток превысит его номинал в 1,13 раз, т.е. на 13%. Автомат номиналом 25А сработает при токе 25х1,13=28,25А. А это еще плюс к перегреву жил.

Теперь давайте обратим внимание на нагрузочную способность самих розеток, которыми оканчиваются кабели. Все стандартные розетки для домашнего использования имеют контакты, которые рассчитаны на максимальное длительное протекание тока 16А. Одним бытовым прибором перегрузить розетку будет очень сложно, так как их мощность намного меньше 3,5кВт, за исключением некоторых (варочная панель, проточный водонагреватель и т.

д.). Тут проблема заключается в способе подключения розеток. Самый популярный способ это подключение шлейфом, т.е. кабель от щита пришел на первую розетку, от нее идут перемычки на вторую, от второй на третью, с нее уходит кабель на следующий блок розеток и т.д. Таким образом, получается несколько розеток, в которые могут быть одновременно подключено несколько бытовых приборов.

Возьмем для примера кухню перед праздниками. Там, как правило, все розетки подключены к одному автоматическому выключателю. В суете перед праздниками полным ходом идет готовка, т.е. одновременно работают микроволновка, миксер, кухонный комбайн и т.д. В сумме эти бытовые приборы легко могут потреблять ток 16А и более. Так вот, если розетки подключены шлейфом, то весь ток будет протекать через контакты первых розеток в данной цепочке. Если ток превысит 16А, то есть вероятность нагрева контактов первых розеток. Это тоже не очень хорошо. Поэтому я склоняюсь к выбору автомата номиналом 16А для защиты кабеля сечением 2,5мм

2.

Как раз запас по току 25А-16А=9А будет сглаживать все нюансы, которые от нас с вами не зависят.

Подытожим, почему я рекомендую кабель сечением 2,5 мм2 защищать автоматическим выключателем с номиналом 16А:

  • для того, чтобы избежать перегрева жил кабеля изготовленного по ТУ;
  • для того, чтобы исключить перегрев жил кабеля от тока не отключения автомата;
  • для того, чтобы исключить перегрев контактов розеток.

Самый тонкий кабель имеет сечение 1,5 мм2. Из вышеописанных соображений его стоит защищать автоматом 10А (мощность до 2,2 кВт) или 6А (мощность 1,32 кВт). Как правило, такой кабель выбирают на цепи освещения.

Суть моих доводов я думаю понятна. Поэтому дальше я выкладываю табличку по выбору номинала автомата, с подбором сечения кабеля и мощностей потребителей.

Номинал автоматического выключателя, А Сечение кабеля, мм2 Мощность нагрузки, кВт
6  3х1,5  1,32
10  3х1,5 2,2
16 3х2,5 3,5
20  3х2,5  4,4
25  3х4  5,5
32  3х6  7
40  3х6 8,8
50  3х10  11
63  3х16  13,86
80 3х25  17,6

Вы можете брать данные из этой таблицы и смело их применять, не боясь, что ваш кабель будет перегружен. При таком выборе исправный автоматический выключатель с надежным контактом подключения никогда не позволит кабелю перегреться, какую бы вы нагрузку к нему не подключили бы. Поэтому ваши кабели будут служить до тех пор, пока вы их сами не просверлите вешая картину.

принципы и формулы для расчетов

Выбор автомата по мощности нагрузки, сечению кабеля и по току: как рассчитать автоматический выключатель

Для организации внутридомового электроснабжения необходимо выделить отдельные цепи, для каждой сделать выбор автомата по мощности нагрузки подключенных потребителей и рассчитать сечение жил проводки.

Правильное определение номинала и класса выключателей обезопасит всю систему от большинства опасных последствий использования электрических приборов.

Автоматические выключатели для бытовых сетей

Электроснабжающие организации осуществляют подключение домов и квартир, выполняя работы по подведению кабеля к распредщиту. Все мероприятия по монтажу разводки в помещении выполняют его владельцы, либо нанятые специалисты. Чтобы подобрать автомат для защиты каждой отдельной цепи необходимо знать его номинал, класс и некоторые другие характеристики.

Основные параметры и классификация

Бытовые автоматы устанавливают на входе в низковольтную электрическую цепь и предназначены они для решения следующих задач:

  • ручное или электронное включение или обесточивание электрической цепи;
  • защита цепи: отключение тока при незначительной длительной перегрузке;
  • защита цепи: мгновенное отключение тока при коротком замыкании.

Каждый выключатель имеет характеристику, выраженную в амперах, которую называют номинальная сила тока (In) или «номинал».

Суть этого значения проще понять, используя коэффициент превышения номинала K = I / In, где I – реальная сила тока:

  • K
  • K > 1.45: отключение произойдет в течение 1 часа.

Эти параметры зафиксированы в п. 8.6.2. ГОСТ Р 50345-2010. Чтобы узнать за какое время произойдет отключение при K>1.45 нужно воспользоваться графиком, отражающим времятоковую характеристику конкретной модели автомата.

При длительном превышении током значения номинала выключателя в 2 раза, размыкание произойдет за период от 8 секунд до 4-х минут. Скорость срабатывания зависит от настройки модели и температуры среды

Также у каждого типа автоматического выключателя определен диапазон тока (Ia), при котором срабатывает механизм мгновенного расцепления:

  • класс «B»: Ia = (3 * In .. 5 * In];
  • класс «C»: Ia = (5 * In .. 10 * In];
  • класс «D»: Ia = (10 * In .. 20 * In].

Устройства типа «B» применяют в основном для линий, которые имеют значительную длину. В жилых и офисных помещениях используют автоматы класса «С», а приборы с маркировкой «D» защищают цепи, где есть оборудование с большим пусковым коэффициентом тока.

Стандартная линейка бытовых автоматов включает в себя устройства с номиналами в 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 и 63 A.

Конструктивное устройство расцепителей

В современном автоматическом выключателе присутствуют два вида расцепителей: тепловой и электромагнитный.

Биметаллический расцепитель имеет форму пластины, созданной из двух токопроводящих металлов с различным тепловым расширением. Такая конструкция при длительном превышении номинала приводит к нагреву детали, ее изгибу и срабатыванию механизма размыкания цепи.

У некоторых автоматов с помощью регулировочного винта можно изменить параметры тока, при котором происходит отключение. Раньше этот прием часто применяли для «точной» настройки устройства, однако эта процедура требует углубленных специализированных знаний и проведения нескольких тестов.

Обратите внимание

Вращением регулировочного винта (выделен красным прямоугольником) против часовой стрелки можно добиться большего времени срабатывания теплового расцепителя

Сейчас на рынке можно найти множество моделей стандартных номиналов от разных производителей, у которых времятоковые характеристики немного отличаются (но при этом соответствуют нормативным требованиям). Поэтому есть возможность подобрать автомат с нужными «заводскими» настройками, что исключает риск неправильной калибровки.

Электромагнитный расцепитель предотвращает перегрев линии в результате короткого замыкания. Он реагирует практически мгновенно, но при этом значение силы тока должно в разы превышать номинал. Конструктивно эта деталь представляет собой соленоид. Сверхток генерирует магнитное поле, которое сдвигает сердечник, размыкающий цепь.

Соблюдение принципов селективности

При наличии разветвленной электрической цепи можно организовать защиту таким образом, чтобы при коротком замыкании произошло отключение только той ветви, на которой возникла аварийная ситуация. Для этого применяют принцип селективности выключателей.

Наглядная схема, показывающая принцип работы системы автоматических выключателей с реализованной функцией селективности (выборочности) срабатывания при возникновении короткого замыкания

Для обеспечения выборочного отключения на нижних ступенях устанавливают автоматы с мгновенной отсечкой, размыкающие цепь за 0. 02 – 0.2 секунды. Выключатель, размещенный на вышестоящей ступени, или имеет выдержку по срабатыванию в 0.25 – 0.6 с или выполнен по специальной «селективной» схеме в соответствии со стандартом DIN VDE 0641-21.

Для гарантированного обеспечения выборочного отключения лучше использовать автоматы от одного производителя. Для выключателей единого модельного ряда существуют таблицы селективности, которые указывают возможные комбинации.

Простейшие правила установки

Участок цепи, который необходимо защитить выключателем может быть одно- или трехфазным, иметь нейтраль, а также провод PE («земля»). Поэтому автоматы имеют от 1 до 4 полюсов, к которым подводят токопроводящую жилу. При создании условий для расцепления происходит одновременное отключение всех контактов.

Автоматы в щитке крепят на специально отведенную для этого DIN-рейку. Она обеспечивает компактность и безопасность подключения, а также удобный доступ к выключателю

Автоматы устанавливают следующим образом:

  • однополюсные на фазу;
  • двухполюсные на фазу и нейтраль;
  • трехполюсные на 3 фазы;
  • четырехполюсные на 3 фазы и нейтраль.

При этом запрещено делать следующее:

  • устанавливать однополюсные автоматы на нейтраль;
  • заводить в автомат провод PE;
  • устанавливать вместо одного трехполюсного автомата три однополюсных, если в цепь подключен хотя бы один трехфазный потребитель.

Все эти требования прописаны в ПУЭ и их необходимо соблюдать.

В каждом доме или помещении, к которому подведено электричество, устанавливают вводной автомат. Его номинал определяет поставщик и это значение прописано в договоре на подключение электроэнергии. Предназначение такого выключателя – защита участка от трансформатора до потребителя.

После вводного автомата к линии подключают счетчик (одно- или трехфазный). Если в помещении выполнена разводка на несколько контуров, то каждый из них защищают отдельным выключателем. Их номиналы и классы определяет владелец помещения с учетом существующей проводки или мощности подключаемых приборов.

Счетчик электроэнергии и автоматические выключатели устанавливают в распределительном щите, который отвечает всем требованиям безопасности и легко может быть вписан в интерьер помещения

При выборе места для размещения распределительного щита необходимо помнить, что на свойства теплового расцепителя влияет температура воздуха. Поэтому желательно располагать рейку с автоматами внутри самого помещения.

Расчет необходимого номинала

Основная защитная функция автоматического выключателя распространяется на проводку, поэтому подбор номинала осуществляют по сечению кабеля. При этом вся цепь должна обеспечить штатную работу подключенных к ней приборов. Расчет параметров системы не сложен, но надо учесть много нюансов, чтобы избежать ошибок и возникновения в связи с этим проблем.

Определение суммарной мощности потребителей

Один из главных параметров электрического контура – максимально возможная мощность подключенных к ней потребителей электроэнергии. При расчете этого показателя нельзя просто суммировать паспортные данные устройств.

Активная и номинальная компонента

Для любого прибора, работающего от электричества, производитель обязан указать активную мощность (P). Эта величина определяет количество энергии, которая будет безвозвратно преобразована в результате работы аппарата и за которую пользователь будет платить по счетчику.

Но для приборов с наличием конденсаторов или катушки индуктивности есть еще одна мощность с ненулевым значением, которую называют реактивной (Q). Она доходит до устройства и практически мгновенно возвращается обратно.

Реактивная компонента не участвует при подсчете использованной электроэнергии, но совместно с активной формирует так называемую «полную» или «номинальную» мощность (S), которая дает нагрузку на цепь.

cos(f) – параметр, с помощью которого можно определить полную (номинальную мощность) по активной (потребляемой). Если он не равен единице, то его указывают в технической документации к электроприбору

Считать вклад отдельного устройства в общую нагрузку на токопроводящие жилы и автомат необходимо по его полной мощности S = P / cos(f).

Повышенные стартовые токи

Следующей особенностью некоторых типов бытовой техники является наличие трансформаторов, электродвигателей или компрессоров. Такие устройства при начале работы потребляют пусковой (стартовый) ток. Его значение может в несколько раз превышать стандартные показатели, но время работы на повышенной мощности невелико и обычно составляет от 0.1 до 3 секунд.

Такой кратковременный всплеск не приведет к срабатыванию теплового расцепителя, но вот электромагнитный компонент выключателя, отвечающий за сверхток короткого замыкания, может среагировать.

Важно

Особенно эта ситуация актуальна для выделенных линий, к которым подключают оборудование типа деревообрабатывающих станков.

В этом случае нужно посчитать ампераж и, возможно, имеет смысл использовать автомат класса «D».

Учет коэффициента спроса

Для цепей, к которым подключено большое количество оборудования и отсутствует устройство, которое потребляет наибольшую часть тока, используют коэффициент спроса (ks). Смысл его применения заключается в том, что все приборы не будут работать одновременно, поэтому суммирование номинальных мощностей приведет к завышенному показателю.

Коэффициент спроса на группы электропотребителей установлен в п. 7 СП 256.1325800.2016. На эти показатели можно опираться и при самостоятельном расчете максимальной мощности

Этот коэффициент может принимать значение равное или меньшее единице. Вычисления расчетной мощности (Pr) каждого прибора происходит по формуле:

Pr = ks * S

Суммарную расчетную мощность всех приборов применяют для вычисления параметров цепи. Использование коэффициента спроса целесообразно для офисных и небольших торговых помещений с большим числом компьютеров, оргтехники и другой аппаратуры, запитанной от одного контура.

Для линий с незначительным количеством потребителей этот коэффициент не применяют в чистом виде.

Из подсчета мощности убирают те устройства, чье включение одновременно с более энергозатратными приборами маловероятно. Так, например, мало шансов на единовременную работу в жилой комнате с утюгом и пылесосом.

А для мастерских с небольшим числом персонала в расчет берут только 2-4 наиболее мощных электроинструмента.

Вычисление силы тока

Выбор автомата производят по максимальному значению силы тока, допустимому на участке цепи. Необходимо получить этот показатель, зная суммарную мощность электропотребителей и напряжение в сети.

Согласно ГОСТ 29322-2014 с октября 2015 года значение напряжения должно быть равным 230 В для обыкновенной сети и 400 В – для трехфазной. Однако, в большинстве случаев, до сих пор действуют старые параметры: 220 и 380 В соответственно. Поэтому для точности расчетов необходимо провести замеры с применением вольтметра.

Измерить напряжение в домашней сети можно с помощью вольтметра или мультиметра.

Для этого достаточно воткнуть его контакты в розетку

Еще одной проблемой, особенно актуальной в частном секторе, является предоставление электроснабжения с недостаточным напряжением.

Замеры на таких проблемных объектах могут показывать значения, выходящие за определенный ГОСТом диапазон. Более того, в зависимости от уровня потребления соседями электричества, значение напряжения может сильно меняться в течение короткого времени.

Это создает проблему не только для функционирования приборов, но и для расчета силы тока. При падении напряжения некоторые устройства просто теряют в мощности, а некоторые, у которых присутствует входной стабилизатор, увеличивают потребление электричества.

Качественно провести расчеты необходимых параметров цепи в таких условиях сложно. Поэтому либо придется прокладывать кабеля с заведомо большим сечением (что дорого), либо решать проблему через установку входного стабилизатора или подключение дома к другой линии.

Стабилизатор устанавливают рядом с распределительным щитом. Часто бывает, что это единственный способ получить нормативные значения напряжения в доме

После того как была найдена общая мощность электроприборов (S) и выяснено значение напряжения (U), расчет силы тока (I) проводят по формулам, являющихся следствием закона Ома:

If = S / Uf  для однофазной сети

Il = S / (1.73 * Ul) для трехфазной сети

Здесь индекс «f» означает фазные параметры, а «l» – линейные.

Большинство трехфазных устройств используют тип подключения «звезда», а также именно по этой схеме функционирует трансформатор, выдающий ток для потребителя. При симметричной нагрузке линейная и фазная сила будут идентичны (Il = If), а напряжение рассчитывают по формуле:

Ul = 1. 73 * Uf

Нюансы подбора сечения кабеля

Качество и параметры проводов и кабелей регулирует ГОСТ 31996-2012. По этому документу для выпускаемой продукции разрабатывают ТУ, где допускается некоторый диапазон значений базовых характеристик. Изготовитель обязан предоставить таблицу соответствия сечения жил и максимальной безопасной силы тока.

Максимально допустимая сила тока зависит от сечения жил проводов и способа монтажа.

Они могут быть проложены скрытым (в стене) или открытым (в трубе или коробе) способом

Выбирать кабель необходимо так, чтобы обеспечить безопасное протекание тока, соответствующего расчетной суммарной мощности электроприборов.

Совет

Согласно ПУЭ (правила устройства электроустановок) минимальное сечение проводов, используемых в жилых помещениях, должно быть не менее 1,5 мм2. Стандартные размеры имеют следующие значения: 1,5; 2,5; 4; 6 и 10 мм2.

Иногда есть резон использовать провода с сечением на шаг больше, чем минимально допустимое. В этом случае существует возможность подключения дополнительных приборов или замена уже существующих на более мощные без дорогостоящих и длительных работ по прокладке новых кабелей.

Расчет параметров автомата

Для любой цепи должно быть выполнено следующее неравенство:

In

Расчёт автомата по мощности: предназначение устройства, принцип работы, подбор номинала по таблице

При проведении электромонтажных работ основным критерием всегда должна выступать безопасность. Ведь от этого зависит очень многое, вплоть до жизни и здоровья человека.

И совершенно не имеет значения причина подобного мероприятия. В любом случае необходимо правильно подобрать защитные устройства.

Именно в связи с этим придётся провести расчёт автомата по мощности, учитывая некоторые важные нюансы.

Каждому, кто сталкивался с электропроводкой, приходилось слышать об автоматических выключателях или автоматах. В первую очередь грамотный электрик всегда посоветует отнестись к выбору столь важной части электросети с особой щепетильностью. Так как впоследствии именно этот нехитрый прибор может избавить от многих неприятностей.

Совершенно неважно, какого рода проводятся электромонтажные работы — ложится ли новая проводка в только что построенном доме, заменяется старая, модернизируется щиток или прокладывается отдельная ветка для слишком энергоёмких приборов — в любом случае особое внимание необходимо уделить подбору автомата по мощности и прочим параметрам.

Предназначение устройства

Любой современный автомат имеет две степени защиты. Это означает, что помочь он сможет в двух, наиболее распространённых ситуациях.

  1. Первая, подразумевает перегрев проводки в результате прохождения по ней токов, больше номинальных. К чему это может привести, догадаться несложно: перегорание кабеля, а в итоге короткое замыкание или вообще возгорание.
  2. Вторая ситуация, предотвратить которую способен автоматический выключатель, это короткое замыкание, вследствие которого сила тока в цепи может увеличиваться на огромные значения, а это чревато в лучшем случае выходом из строя всего электрооборудования. В худшем — возгоранием электротехники, а от неё и всего помещения. Говорить же о целостности проводки и вовсе не приходится.

Таким образом, автомат способен защитить не только личное имущество, но в некоторых случаях и жизнь. Хотя для этого необходимо провести грамотный расчёт автоматического выключателя по мощности и ряду других параметров. А также не стоит брать автомат «с запасом», так как при критических значениях токов в сети он банально может не сработать, что равнозначно его отсутствию.

Принцип работы

Основной задачей защитного выключателя является отсечение подачи электрического тока от подающего кабеля в сеть потребителя. Происходит это благодаря расцепителям, находящимся в теле автомата. Причём существуют два вида таких частей:

  1. Электромагнитные, представляющие собой катушку, пружину и сердечник, который при превышении номинальных токов втягивается и через пружину разъединяет контакты. Происходит это практически мгновенно — от 0,01 до 0,001 секунды, что способно обеспечить надёжную защиту.
  2. Биметаллические тепловые — срабатывают при прохождении токов, превышающих предельные значения. При этом биметаллическая пластина, являющаяся основой такого расцепителя, изгибается и происходит разрыв контактов.

Виды АВ и их особенности

Учитывая разнообразие электросетей и определённых ситуаций, автоматы могут быть разных видов. Принцип их работы ничем существенным не отличается — срабатывают всё те же расцепители, но в зависимости от ситуации и ряда других нюансов используют разные их вариации.

Так, для стандартной однофазной сети напряжением 220 вольт выпускаются однополюсные и двухполюсные АВ. Первые способны разрывать лишь один провод — фазу. Вторые могут работать и с фазой, и с нулём. Безусловно, предпочтительнее использовать второй вариант.

Особенно, если дело касается помещений с повышенной влажностью. Конечно, и однополюсный автомат вполне справится со своей задачей, но могут возникнуть ситуации, когда перегоревшие провода замкнут между собой.

Обратите внимание

В таком случае, естественно, фаза будет отсечена, но вот нулевой провод окажется под напряжением, что может быть крайне опасно.

Для трёхфазных сетей напряжением 380 вольт используются трёх- или четерёхполюсные автоматы. Устанавливать их необходимо и на входе, и непосредственно перед потребителем. Как понятно, такие автоматы отсекают все три фазы, подключённые к ним. В редких случаях возможно использование одно- или двухполюсных защитных устройства для отсекания, соответственно, одной или двух фаз.

Выбор защитного устройства

Конечно, любой автомат превосходно справится с возложенными на него задачами — это не вызывает сомнения, если он исправен. Но дело в том, что подбирать АВ необходимо с учётом нескольких параметров.

Если выбранный автомат слишком «слабый», то будут происходить постоянные ложные срабатывания. И наоборот, слишком «сильная» модель, будет иметь довольно сомнительную полезность.

Мощность нагрузки

Одной из возможностей подобрать защитное устройство является выбор автомата по мощности нагрузки. Для этого необходимо узнать значение тока нагрузки. И уже из этих данных выбирать соответствующий номинал. Проще всего (да и точнее) это сделать с помощью закона Ома по формуле:

I=P/U,

где P — мощность потребителя (холодильник, микроволновая печь, стиральная машина и т. п. ), а U — напряжение сети.

Для примера потребитель будет взят 1,5 кВт, а напряжение сети обычное 220 В. Имея эти данные, подставив их в формулу, получится:

I = 1500/220 = 6,8 А.

В случае с трёхфазной сетью 380 вольт, напряжение будет 380 В.

Существует и ещё одна формула для выбора автоматического выключателя по току, но она немного сложнее, но и конечный результат будет куда более точен. На практике это не принципиально, но в ознакомительных целях всё же стоит её привести:

I=P/U*cos φ.

Значения I, P, U будут теми же, что и в законе Ома, а вот cos φ — это коэффициент мощности, который учитывает в нагрузке реактивную составляющую. Это значение помогает определить таблица 6.12 нормативного документа СП 31−110−2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий».

Для примера данные будут использованы те же, т. е. потребитель 1,5 кВт, а напряжение всё те же 220 В. Согласно таблице, cos φ будет равен 0,65, как для вычислительных машин. Следовательно:

I = 1500 Вт/220 В * 0,65 = 4,43 А.

Сечение кабеля

Выбирать автомат лишь по мощности нагрузки будет непростительной ошибкой, которая может дорого стоить. Ведь если не учесть при этом сечение кабеля, то теряется всякий смысл в подборе автомата. Однако полученные значения нагрузки и номинал АВ смогут помочь в подборе необходимого кабеля.

Для этого не понадобится делать никаких расчётов, так как достаточно воспользоваться таблицей № 1. 3.6 и 1.3.7 ПУЭ, где понятие длительно допустимый ток означает проходящее длительное время по проводнику напряжение, не вызывающее чрезмерного его нагрева. Проще говоря, за это значение можно принять рассчитанную мощность нагрузки. И получить требуемое сечение медного или алюминиевого провода.

По току короткого замыкания

Чтобы выбрать автоматический выключатель по мощности хотя и понадобились некоторые расчёты, но они были крайне просты. Этого совсем нельзя сказать о расчётах при выборе автомата по токам короткого замыкания.

Но при подборе номинала АВ для дома, коттеджа, квартиры или офиса, подобные расчёты будут излишни, так как основной показатель, особенно влияющий на данные, это длинна проводника. Но в подобных ситуациях она крайне мала, чтобы существенно повлиять на результат. Поэтому такие расчёты проводят лишь при проектировании подстанций и других подобных сооружений, где длина кабелей значительная.

Подбор номинала

Выбор номинала автоматического выключателя должен соответствовать определённым требованиям. А конкретнее, автомат обязан сработать прежде, чем токи смогут превысить допустимые значения проводки. Из этого следует, что номинал автомата должен быть чуть меньше, нежели сила тока, которую способна выдержать проводка.

Выбрать нужный АВ довольно просто. Тем более что существует таблица номиналов автоматов по току, а это значительно упрощает задачу.

Исходя из всего этого, можно составить алгоритм, по которому проще всего подобрать автомат нужного номинала:

  • Для отдельно взятого участка вычисляется сечение и материал провода.
  • Из таблицы берётся значение максимального тока, который способен выдержать кабель.
  • Остаётся с помощью таблицы лишь выбрать автомат со значением чуть меньшим длительно допустимого тока.

Таблица содержит пять номиналов АВ 16 А, 25 А, 32 А, 40 А, 63 А, из которых и будет выбираться защитное устройство. Автоматы же меньших значений практически не используются, так как нагрузки современных потребителей просто не позволят этого сделать. Таким образом, имея необходимы значения, очень легко выбрать автомат, соответствующий конкретно взятому случаю.

Расчет автомата по мощности 380

Расчет сечения кабеля, автоматов защиты

Расчет электрических сетей

Вступление

В электрике любого помещения важное значение имеет правильный расчет сечения кабеля, автоматов защиты.

Зависит расчет от электропотребителей, которые будут работать в электросети и как следствие от планируемой нагрузки в сети.

Как правильно рассчитать нагрузку и номинальные значения тока нагрузки в электрической сети и по результатам выбрать сечение кабеля и автоматы защиты пойдет речь в этой статье.

Нагрузка электросети

Любая электропроводка разделена на так называемые группы. Электропроводка каждой группы выполняется электрическим кабелем определенного сечения и защищается автоматом защиты с заранее рассчитанным номиналом. Для того чтобы выбрать сечение кабеля и номинал автомата защиты необходимо рассчитать предполагаемую нагрузку этой электросети.

При расчете нагрузки электросети нужно помнить, что расчет токовой нагрузки (величина силы тока в сети, при работе электроприбора) отдельного бытового прибора (потребителя) и группы из нескольких потребителей отличаются друг от друга.

Кроме этого расчет нагрузки при однофазном электропитании (220 вольт) отличается от расчета трехфазного электропитания (380 вольт). Начнем разбирать расчет нагрузки электросети в однофазной сети с рабочим напряжением 220 Вольт.

Расчет токовой нагрузки и выбор автомата защиты в однофазной электросети,220 вольт для одиночного потребителя

Расчет электросети для одного бытового прибора достаточно прост.  Для этого нужно вспомнить основной закон электротехники (закон Ома), посмотреть в паспорте на прибор его потребляемую мощность и рассчитать токовую нагрузку.

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.

Расчет токовой нагрузки и выбор автомата защиты в однофазной электросети,220 вольт для группы электропроводки

Под группой электропроводки понимается несколько потребителей подключенных параллельно к одному питающему кабелю от электрощитка. Для группы электропроводки устанавливается общий автомат защиты. Автомат защиты устанавливается в квартирном электрощитке или этажном щитке. Расчет сети группы потребителей отличается от расчета сети одиночного потребителя.

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.

Пример: В таблице ниже рассмотрим электроприборы, входящие в одну группу. Рассчитаем токовую нагрузку для этой группы и выберем автомат защиты с учетом коэффициента спроса.Коэффицмент спроса в примере выбирается индивидуально:

Содержание:

Расчеты электропроводки выполняются еще на стадии проектирования. Прежде всего рассчитывается сила тока в цепях, исходя из этого подбираются автоматические защитные устройства, сечение проводов и кабелей. Особое значение имеет расчет автомата по мощности 380, защищающий от перегрузок и коротких замыканий.

Слишком большой номинал может привести к выходу из строя оборудования, поскольку устройство не успеет сработать. Низкий номинальный ток автомата приведет к тому, что защита будет срабатывать даже при незначительных перегрузках в часы пик. Правильно выполненные расчеты помогут выбрать наиболее оптимальный вариант для конкретных условий эксплуатации.

Как рассчитать мощность электротока

В соответствии с законом Ома, сила тока (I) находится в прямой пропорции с напряжением (U) и в обратной пропорции с сопротивлением (R). Расчет мощности (Р) осуществляется путем умножения силы тока на напряжение. Таким образом, для участка цепи образуется следующая формула, по которой рассчитывается ток: I = P/U.

С учетом реальных условий, к данной формуле прибавляется еще один компонент и при расчетах однофазной сети получается следующий вид: I = P/(U х cos φ).

Трехфазная сеть рассчитывается немного по-другому. Для этого используется следующая формула: I = P/(1,73 х U х cos φ), в которой напряжение U условно составляет 380 вольт, cos φ является коэффициентом мощности, посредством которого активная и реактивная составляющие сопротивления нагрузки соотносятся между собой.

Важно

Современные блоки питания обладают незначительной реактивной компонентой, поэтому значение cos φ принимается за 0,95. Это не касается трансформаторов и электродвигателей с высокой мощностью, обладающих большим индуктивным сопротивлением.

Расчет сетей, где могут подключаться такие устройства, выполняется с коэффициентом cos φ, эквивалентным 0,8.

В других случаях используется стандартная методика расчетов с последующим применением повышающего коэффициента 1,19, получающегося из соотношения 0,95/0,8.

При использовании в формулах известных параметров напряжения 220 и 380 В, а также коэффициента мощности 0,95, в результате получается сила тока для однофазной сети – I = P/209, а для трехфазной – I = P/624.

Таким образом, при наличии одной и той же нагрузки, сила тока в трехфазной сети будет в три раза ниже. Это связано с наличием трех проводов отдельных фаз, на каждую из которых равномерно распределяется общая нагрузка.

Напряжение между каждой фазой и рабочим нулем составляет 220 вольт, поэтому известная формула может выглядеть следующим образом: I = P/(3 х 220 х cos φ).

Выбор автомата по номинальному току

Рассмотренные формулы широко применяются в расчетах вводного автоматического выключателя. Применяя одну из них – I = P/209 при нагрузке Р в 1 кВт, получается сила тока для однофазной сети 1000 Вт/209 = 4,78 А. Результат можно округлить в большую сторону до 5 А, поскольку реальное напряжение в сети не всегда соответствует 220 В.

Таким образом, получилась сила тока в 5 А на 1 кВт нагрузки. То есть, устройство мощностью более 1 кВт нельзя подключать, например, в удлинитель с маркировкой 5 А, поскольку он не рассчитан на более высокие токи.

Автоматические выключатели обладают собственным номиналом по току. Исходя из этого, легко определить нагрузку, которую они способны выдержать. Для упрощения вычислений существует таблица.

Автомат номиналом 6 А соответствует мощности 1,2 кВт, 8 А – 1,6 кВт, 10 А – 2 кВт, 16 А – 3,2 кВт, 20 А – 4 кВт, 25 А – 5 кВт, 32 А – 6,4 кВт, 40 А – 8 кВт, 50 А – 10 кВт, 63 А – 12,6 кВт, 80 А – 16 кВт, 100 А – 20 кВт.

Исходя из этих же номиналов проводятся расчеты автомата по мощности на 380в.

Совет

Метод 5 А на 1 кВт может использоваться и для определения силы тока, возникающей в сети, когда в нее подключаются какие-либо бытовые приборы и оборудование.

В расчетах нужно пользоваться максимальной потребляемой мощностью во время пиковых нагрузок. Для этого применяются технические характеристики оборудования, взятые из паспортных данных.

При их отсутствии можно взять ориентировочные параметры стандартных электроприборов.

Отдельно рассчитывается группа освещения. Как правило, мощность приборов освещения оценивается в пределах 1,5-2 кВт, поэтому для них будет достаточно отдельного автомата номиналом 10 А.

Если сложить все имеющиеся мощности, получается довольно высокий суммарный показатель.

Однако на практике полная мощность никогда не используется, поскольку существуют ограничения на выделяемую электрическую мощность для каждой квартиры.

В современном жилом доме, при наличии электроплит, она составляет от 10 до 12 кВт. Поэтому на вводе устанавливается автомат с номинальным током 50 А. Точно так же выполняется расчет мощности трехфазных автоматов.

Полученные 12 кВт распределяются по всей квартире с учетом размещения мощных и обычных потребителей.

Обратите внимание

Особое внимание следует обратить на кухню и ванную комнату, где устанавливаются электроплиты, водонагреватели, стиральные машины и другое энергоемкое оборудование.

Как правило, они подводятся к отдельным автоматическим выключателям соответствующего номинала, а сечение кабелей для подключения также рассчитывается в индивидуальном порядке.

Мощные бытовые агрегаты подключаются не только к автоматам, но и к устройствам защитного отключения. Часть общей мощности следует оставить для освещения и розеток, установленных в помещениях. Правильно выполненные расчеты позволят качественно смонтировать проводку и выбрать нужный выключатель. В этом случае эксплуатация оборудования будет безопасной и долговечной.

Расчет мощности онлайн-калькулятором

В первую очередь необходимо ввести исходные данные в соответствующие графы. На калькуляторе эти показатели включают количество фаз, напряжение сети и мощность нагрузки. Первые два пункта известны заранее, а вычисления мощности приборов и оборудования осуществляются вручную.

Напряжение для однофазной сети выставляется 220 вольт, для трехфазной – 380 В и выше. После ввода параметров остается лишь нажать на кнопку «Рассчитать» и получить требуемый результат. В соответствующем окне появятся данные о номинальном токе автоматического выключателя, наиболее подходящего для данной сети.

Электроприборы МощностьР, Вт Коэффициент спросаКс
Освещение 480 0,7
Радиоприемник 75
Телевизор 160 1
Холодильник 150 1
Стиральная машина 380
Утюг 1000
Пылесос 400
Другие 700 0,3
Итого: 3345, Вт
  • 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.

В общих, а не индивидуальных расчетах, для жилых помещений, коэффициент спроса принимается в зависимости от количества потребителей, таблица ниже: 

Количество приемников в помещении 2 3 5-200
К(коэффициент спроса)помещения 0,8 0,75 0,7

Теперь опредилемся,как выбрать сечения кабеля для электропроводки

По приведенным выше формулам можно рассчитать мощность электросети и значение рабочего тока в сети. Остаяется по полученным значениям выбрать сечение электрического кабеля, который можно использовать для рассчитываемой проводки в квартире.

Это совсем просто. В настольной книги электрика, ПУЭ-правила устройства электрустановок, все сделано за нас.

По таблице ниже ищете значение расчитаного тока нагрузки или расчетную мощность сети и выбираете сечение электрического кабеля.

Важно

Таблица приводится для медных жил кабелей или проще, медного кабеля ,потому что использование аллюминевых кабелей в электропроводке жилых помещений запрещено. (читайте ПУЭ изд.7) 

Проложенные открыто
Сечение жил кабеля Медные жилы
мм2 Ток нагрузки Мощн.кВт
А 220 В 380 В
0,5 11 2,4
0,75 15 3,3
1 17 3,7 6,4
1,5 23 5 8,7
2 26 5,7 9,8
2,5 30 6,6 11
4 41 9 15
5 50 11 19
10 80 17 30
16 100 22 38
25 140 30 53
35 170 37 64
Проложенные в трубе
Сечение жил кабеля Медные жилы
мм2 Ток накрузки Мощн. кВт
А 220 В 380 В
0,5
0,75
1 14 3 5,3
1,5 15 3,3 5,7
2 19 4,1 7,2
2,5 21 4,6 7,9
4 27 5,9 10
5 34 7,4 12
10 50 11 19
16 80 17 30
25 100 22 38
35 135 29 51

Две расчетные таблицы для расчета и правильного выбора сечения кабеля и автоматов защиты 

Номенклатура мощностей электробытовых приборов и машин для расчета в электросетях жилых помещений

из нормативов для определения расчетных электрических нагрузок зданий (квартир), коттеджей, микрорайонов (кварталов) застройки и элементов городской распределительной сети

NN пп Наименование Установленная мощность, Вт
1 Осветительные приборы 1800-3700
2 Телевизоры 120-140
3 Радио и пр. аппаратура 70-100
4 Холодильники 165-300
5 Морозильники 140
6 Стиральные машины без подогрева воды 600
с подогревом воды 2000-2500
7 Джакузи 2000-2500
8 Электропылесосы 650-1400
9 Электроутюги 900-1700
10 Электрочайники 1850-2000
11 Посудомоечная машина с подогревом воды 2200-2500
12 Электрокофеварки 650-1000
13 Электромясорубки 1100
14 Соковыжималки 200-300
15 Тостеры 650-1050
16 Миксеры 250-400
17 Электрофены 400-1600
18 СВЧ 900-1300
19 Надплитные фильтры 250
20 Вентиляторы 1000-2000
21 Печи-гриль 650-1350
22 Стационарные электрические плиты 8500-10500
23 Электрические сауны 12000

ТАБЛИЦА2.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ для расчетов электрических нагрузок жилых зданий (квартир) и коттеджей на перспективу 

1. Средняя площадь квартиры (общая), м:
– типовых зданий массовой застройки – 70
– здания с квартирами повышенной комфортности (элитные) по индивидуальным проектам – 150
2. Площадь (общая) коттеджа, м – 150-600
3. Средняя семья – 3,1 чел.
4. Установленная мощность, кВт:
– квартир с газовыми плитами – 21,4
– квартир с электрическими плитами в типовых зданиях – 32,6
– квартир с электрическими плитами в элитных зданиях – 39,6
– коттеджей с газовыми плитами -35,7
– коттеджей с газовыми плитами и электрическими саунами -48,7
– коттеджей с электрическими плитами – 47,9
– коттеджей с электрическими плитами и электрическими саунами – 59,9

©Elesant. ru

Еще статьи

  • Назад на главную

Расчет мощности автомата с учетом нагрузки на проводку

Во многих жилых домах, построенных более 20 лет назад, имеются проблемы с электрической проводкой, так как добавляется все новая и новая бытовая техника, с высокими требованиями к качеству сети и с иными показателями мощности. Одна из проблем – несоответствие силы тока сечению проводки.

Всем знакомо короткое замыкание или прострел витка. Дабы избежать подобного, одной замены кабелей вовсе не достаточно, нужно устанавливать защитные автоматы, позволяющие избежать утечки напряжения.

Полезно будет узнать, как подобрать дифференциальный автомат или обычный автомат (автоматический выключатель) в свою квартиру в зависимости от нагрузки.

Отличия защитных устройств

Следует различать аппарат в виде дифавтомата и устройство защитного отключения. На первый взгляд особой видимой разницы в нет, но это не так.