Как правильно выбрать автоматические выключатели? Примеры расчета автоматических выключателей в электрической цепи Как рассчитать автоматы по нагрузке 220 таблица.

02.11.2023

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.

Проектируя электропроводку в помещении, начинать надо с расчета силы тока в цепях. Ошибка в этом расчете может потом дорого обойтись. Электрическая розетка может расплавиться под действием слишком сильного для нее тока. Если ток в кабеле больше расчетного для данного материала и сечения жилы, проводка будет перегреваться, что может привести к расплавлению провода, обрыва или короткого замыкания в сети с неприятными последствиями, среди которых необходимость полной замены электропроводки – еще не самое плохое.

Знать силу тока в цепи надо и для подбора автоматических выключателей, которые должны обеспечивать адекватную защиту от перегрузки сети. Если автомат стоит с большим запасом по номиналу, к моменту его срабатывания оборудование может уже выйти из строя. Но если номинальный ток автоматического выключателя меньше тока, возникающего в сети при пиковых нагрузках, автомат будет доводить до бешенства, постоянно обесточивая помещение при включении утюга или чайника.

Формула расчета мощности электрического тока

Согласно закону Ома, сила тока(I) пропорциональна напряжению(U) и обратно пропорциональна сопротивлению(R), а мощность(P) рассчитывается как произведение напряжения и силы тока. Исходя из этого, ток в участке сети рассчитывается: I = P/U.

В реальных условиях в формулу добавляется еще одна составляющая и формула для однофазной сети приобретает вид:

а для трехфазной сети: I = P/(1,73*U*cos φ),

где U для трехфазной сети принимается 380 В, cos φ – это коэффициент мощности, отражающий соотношение активной и реактивной составляющих сопротивления нагрузки.

Для современных блоков питания реактивная компонента незначительна, величину cos φ можно принимать равной 0,95. Исключение составляют мощные трансформаторы (например, сварочные аппараты) и электродвигатели, они имеют большое индуктивное сопротивление. В сетях, где планируется подключение подобных устройств, максимальную силу тока следует рассчитывать с использованием коэффициента cos φ, равного 0,8 или рассчитать силу тока по стандартной методике, а потом применить повышающий коэффициент 0,95/0,8 = 1,19.

Подставив действующие значения напряжения 220 В/380 В и коэффициента мощности 0,95, получаем I = P/209 для однофазной сети и I = P/624 для трехфазной сети, то есть в трехфазной сети при одинаковой нагрузке ток втрое меньше. Никакого парадокса тут нет, так как трехфазная проводка предусматривает три фазных провода, и при равномерной нагрузке на каждую из фаз она делится натрое. Поскольку напряжение между каждым фазным и рабочим нулевым проводами равно 220 В, можно и формулу переписать в другом виде, так она нагляднее: I = P/(3*220*cos φ).

Подбираем номинал автоматического выключателя

Применив формулу I = P/209, получим, что при нагрузке с мощностью 1 кВт ток в однофазной сети будет 4,78 А. Напряжение в наших сетях не всегда равно в точности 220 В, поэтому не будет большой ошибкой силу тока считать с небольшим запасом как 5 А на каждый киловатт нагрузки. Сразу же видно, что в удлинитель, промаркированный «5 А», утюг мощностью 1,5 кВт включать не рекомендуется, так как ток будет в полтора раза превышать паспортную величину. А еще сразу можно «проградуировать» стандартные номиналы автоматов и определить, на какую нагрузку они рассчитаны:

6 А – 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.

С помощью методики «5 ампер на киловатт» можно оценить силу тока, возникающую в сети при подключении бытовых устройств. Интересуют пиковые нагрузки на сеть, поэтому для расчета следует использовать максимальную потребляемую мощность, а не среднюю. Эта информация содержится в документации на изделия. Вряд ли стоит самому рассчитывать этот показатель, суммируя паспортные мощности компрессоров, электродвигателей и нагревательных элементов, входящих в устройство, так как есть еще такой показатель, как коэффициент полезного действия, который придется оценивать умозрительно с риском сильно ошибиться.

При проектировании электропроводки в квартире или загородном доме не всегда доподлинно известны состав и паспортные данные электрооборудования, которое будет подключаться, но можно воспользоваться ориентировочными данными обычных для нашего быта электроприборов:

электросауна (12 кВт) - 60 А;
электроплита (10 кВт) - 50 А;
варочная панель (8 кВт) - 40 А;
электроводонагреватель проточный (6 кВт) - 30 А;
посудомоечная машина (2,5 кВт) - 12,5 А;
стиральная машина (2,5 кВт) - 12,5 А;
джакузи (2,5 кВт) - 12,5 А;
кондиционер (2,4 кВт) - 12 А;
СВЧ-печь (2,2 кВт) - 11 А;
электроводонагреватель накопительный (2 кВт) - 10 А;
электрочайник (1,8 кВт) - 9 А;
утюг (1,6 кВт) - 8 А;
солярий (1,5 кВт) - 7,5 А;
пылесос (1,4 кВт) - 7 А;
мясорубка (1,1 кВт) - 5,5 А;
тостер (1 кВт) - 5 А;
кофеварка (1 кВт) - 5 А;
фен (1 кВт) - 5 А;
настольный компьютер (0,5 кВт) - 2,5 А;
холодильник (0,4 кВт) - 2 А.

Потребляемая мощность осветительных приборов и бытовой электроники невелика, в целом суммарную мощность осветительных приборов можно оценить в 1,5 кВт и автомата на 10 А на группу освещения достаточно. Бытовая электроника подключается к тем же розеткам, что и утюги, дополнительные мощности резервировать для нее нецелесообразно.

Если просуммировать все эти токи, цифра получается внушительная. На практике, возможности подключения нагрузки ограничивает величина выделенной электрической мощности, для квартир с электрической плитой в современных домах она составляет 10 -12 кВт и на квартирном вводе стоит автомат номиналом 50 А. И эти 12 кВт надо распределить, учитывая то, что самые мощные потребители сосредоточены на кухне и в ванной комнате. Проводка будет доставлять меньше поводов для беспокойства, если разбить ее на достаточное количество групп, каждая со своим автоматом. Для электроплиты (варочной панели) делается отдельный ввод с автоматом на 40 А и устанавливается силовая розетка с номинальным током 40 А, ничего больше туда подключать не надо. Для стиральной машины и другого оборудования ванной комнаты делается отдельная группа, с автоматом соответствующего номинала. Эту группу обычно защищают УЗО с номинальным током на 15% большим, чем номинал автоматического выключателя. Отдельные группы выделяют для освещения и для настенных розеток в каждой комнате.

На расчет мощностей и токов придется потратить некоторое время, но можно быть уверенным, что труды не пропадут даром. Грамотно спроектированная и качественно смонтированная электропроводка – залог комфорта и безопасности вашего жилища.

Правильное применение защитных устройств предотвращает поражение электрическим током, появление и развитие аварийных ситуаций. Корректный выбор автомата по мощности нагрузки необходим для создания новых и модернизации эксплуатируемых сетей электропитания.

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.

Чем опасно несоответствие кабеля сетевой нагрузке

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>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.

По нормативам «ПУЭ» для проводника с рассматриваемыми параметрами мощность нагрузки при подключении к однофазной сети 220V не должна превышать 4,4 кВт. Соответствующий предел по току – 20 А. Негативному развитию ситуации могут способствовать «скрутки», окислы, иные дефекты в местах соединений.

Защита слабого звена электроцепи

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.

Устройство внутриквартирной разводки

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.

Схема проводки отличается древовидной структурой. От центральной линии «ствола» делают необходимые отводы «ветки» для подсоединения розеток и выключателей.

Как рассчитать номинал автоматического выключателя

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

Определение суммарной мощности потребителей

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.

Активная и номинальная компонента

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).

Повышенные стартовые токи

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.

Учет коэффициента спроса

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.

Для домашних задач не сложно сделать правильный вывод на основе элементарной проверки. Сложно представить ситуацию, когда в одной комнате одновременно используют кондиционер для охлаждения, и нагревают воздух тепловентилятором.

Расчет потребляемой мощности

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.

С учетом увеличенной энерговооруженности современных объектов недвижимости минимальных возможностей сети будет недостаточно. Специалисты советуют предусмотреть подключение дополнительного оборудования в рамках последующей модернизации.

Номиналы автоматических выключателей по току

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).

Правила выбора номинала

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.

Подбор автомата по мощности

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).

Требования к моделям автоматов формируют с учетом номинала и класса коммутационных способностей. Средства защиты выбирают с запасом, чтобы обеспечить работоспособность при возникновении аварийных ситуаций.

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.

Расчет автомата по сечению электропроводки

Для типичной бытовой сети данные можно взять из следующей таблицы:

Выбор автомата по сечению кабеля помогает защитить проводку. Эту методику рекомендуют применять опытные специалисты. Если площадь неизвестна, ее вычисляют по типовой геометрической формуле с учетом измеренного диаметра (D) проводника: S = (π * D2)/4 = 0,785 * D2.

Формула расчета мощности по току и напряжению

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

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.

Негативное воздействие реактивной нагрузки

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.

По каким токам производят расчет автоматов

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.

Намеренное уменьшение номинала выключателя допустимо при подключении нагрузок со сниженным потреблением электроэнергии. В этом варианте подразумевается использование линий с большим запасом по току. Подобное решение лучше защищает подключенную технику от повреждений.

Автоматический выключатель предназначен для защиты электропроводки в вашей квартире, к которой подключаются потребители в виде электроприборов (телевизоры, чайники и пр.). При этом суммарная мощность потребителей не должна превышать мощность самого автомата. Поэтому необходимо правильно проводить выбор автомата по мощности нагрузки, во избежание перегрузки проводки, что может привести к её перегреву и последующему воспламенению.

Провода должны соответствовать нагрузке

Очень часто бывает, что в старом доме устанавливается новый электросчётчик, автоматы, 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.

Расчет потребляемой мощности

В быту часто приходится сталкиваться с вычислением потребляемой мощности, например, для проверки допустимой нагрузки на проводку перед подключением ресурсоемкого электропотребителя (кондиционера, бойлера, электрической плиты и т.д.).

Также в таком расчете есть необходимость при выборе защитных автоматов для распределительного щита, через который выполняется подключение квартиры к электроснабжению.

В таких случаях расчет мощности по току и напряжению делать не обязательно, достаточно просуммировать потребляемую энергию всех приборов, которые могут быть включены одновременно.

обратившись к технической документации устройства;
посмотрев это значение на наклейке задней панели;
воспользовавшись таблицей, где указано среднее значение потребляемой мощности для бытовых приборов.

При расчетах следует учитывать, что пусковая мощность некоторых электроприборов может существенно отличаться от номинальной.

Для бытовых устройств этот параметр практически никогда не указывается в технической документации, поэтому необходимо обратиться к соответствующей таблице, где содержатся средние значения параметров стартовой мощности для различных приборов (желательно выбирать максимальную величину).

Таблица потребляемой мощности/силы тока бытовыми электроприборами

Электроприбор	Потребляемая мощность, Вт	Сила тока, А
Стиральная машина	2000 – 2500	9,0 – 11,4
Джакузи	2000 – 2500	9,0 – 11,4
Электроподогрев пола	800 – 1400	3,6 – 6,4
Стационарная электрическая плита	4500 – 8500	20,5 – 38,6
СВЧ печь	900 – 1300	4,1 – 5,9
Посудомоечная машина	2000 – 2500	9,0 – 11,4
Морозильники, холодильники	140 – 300	0,6 – 1,4
Мясорубка с электроприводом	1100 – 1200	5,0 – 5,5
Электрочайник	1850 – 2000	8,4 – 9,0
Электрическая кофеварка	630 – 1200	3,0 – 5,5
Соковыжималка	240 – 360	1,1 – 1,6
Тостер	640 – 1100	2,9 – 5,0
Миксер	250 – 400	1,1 – 1,8
Фен	400 – 1600	1,8 – 7,3
Утюг	900 –1700	4,1 – 7,7
Пылесос	680 – 1400	3,1 – 6,4
Вентилятор	250 – 400	1,0 – 1,8
Телевизор	125 – 180	0,6 – 0,8
Радиоаппаратура	70 – 100	0,3 – 0,5
Приборы освещения	20 – 100	0,1 – 0,4

Прежде чем прокладывать силовой кабель от распределительного щитка к группе потребителей, необходимо вычислить мощность электроприборов при их одновременной работе. Сечение любой ветви выбирают по 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».

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 мм2, когда по таблице достаточно значения 4 мм2.

Это бывает оправдано по следующим причинам: Более длительная эксплуатация толстого кабеля, который редко подвергается предельно допустимой для его сечения нагрузке. Заново выполнять – 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. Будем это учитывать при выборе автомата по сечению кабеля.

Как 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.

Устройство внутриквартирной разводки

Внутренние электрические сети имеют разветвленную структуру в виде «дерева» – графа без циклов. 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.

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.

Принцип работы автоматического выключателя

Автоматический выключатель при коротком замыкании срабатывает практически моментально благодаря электромагнитному расцепителю. 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.

Виды устройств

Существует несколько типов устройств, которые могут контролировать работу проводки и, при необходимости, отключать электрическую энергию.

миниатюрные (мини-модели);
воздушные (открытое исполнение);
закрытые выключатели в литом корпусе;
УЗО (Устройства защитного отключения);
автоматические выключатели, дополнительно оснащенные УЗО (дифференциальные).

Миниатюрные устройства рассчитаны на работу в сетях с небольшой нагрузкой, как правило, у них нет функции дополнительной регулировки. Этот модельный ряд представляют автоматы с отключающей способностью, рассчитанной на ток осечки от 4,5 до 15А.

Поэтому их используют чаще всего в бытовой проводке, т. к. для производственных мощностей необходима более высокая сила тока.

Очень популярны модели производства компании Schneider Electric. В продаже есть автоматы с номиналами от 2 до 125 А, что позволяет подобрать отдельное устройство даже для небольшой группы приборов, к примеру, для подключения освещения или другого электрооборудования (бра, электрочайник и т.д.).

Если требуются устройства с более высоким номиналом, скажем, для контроля работы электрических сетей, к которым подключаются мощные потребители, выбираются автоматические выключатели воздушного типа. Их номинал тока отсечки на порядок выше, чем у миниатюрных моделей.

Как правило, они производятся в трехполюсном исполнении, но сейчас многие компании, в том числе и ИЭК, изготавливают четырехполюсные модели.

Монтаж автоматических выключателей производиться в специальном шкафу, где установлены DIN-рейки для их крепления. Распределительные шкафы с соответствующим классом защиты (не менее IP55) допускается размещать на открытом пространстве (столбы, уличные щитовые и т.д.).

Влагозащищенный корпус, выполненный из тугоплавких материалов, обеспечивает должный уровень безопасности.

Модельная линия этих автоматических выключателей допускает незначительное отклонение (до 10 %) от оговоренных характеристик. Самым большим достоинством этих автоматов перед миниатюрными является возможность настройки рабочих параметров устройства.

Для этого используются специальные вставки, при помощи которых можно контролировать силу тока на контактах. Иными словами, при установке на активный контакт калиброванной вставки появляется возможность изменить параметры выключателя, что в некоторых условиях позволяет расширить номинальные характеристики.

Независимо от диапазона действия и номиналов, автоматические выключатели имеют одинаковый размер всего модельного ряда, единственным изменяющимся габаритом является ширина (модульность). Она зависит от количества полюсов (их может быть 2 и более).

Автоматические выключатели монтируются в вертикальном положении, за исключением устройств в исполнении свыше 5000А и 6300А. Они могут использоваться для установки на открытой местности или в специальных щитовых.

Преимуществом таких приборов является наличие дополнительных контактов и соединений, что значительно расширяет область использования и возможности монтажа.

Закрытые автоматические выключатели изготовлены в литом корпусе, выполненном из тугоплавкого материала. Благодаря этому они являются полностью герметичными и подходят для использования в экстремальных условиях.

В среднем, модельный ряд таких автоматов используется при токе до 200 Ампер и напряжении до 750 Вольт.

регулируемые;
тепловые;
электромагнитные.

В зависимости от потребностей, нужно выбрать оптимальный принцип работы приборов. Самыми точными считаются устройства электромагнитного типа, т. к. они определяют среднеквадратичное значение активных токов и срабатывают при коротком замыкании. Это позволяет заранее предупредить все негативные последствия.

Любой из перечисленных типов устройств может быть изготовлен в одном из четырех стандартных типоразмерах, с током отсечки в диапазоне от 25 до 150 А. Исполнение может быть двух, трех и четырех полюсным, что позволяет их использовать при подключении к сети электропитания как жилых, так и производственных помещений.

Автоматы в электромагнитном исполнении прекрасно зарекомендовали себя как устройства, которые могут контролировать работу двигателей станочного или другого оборудования. Отличительной чертой является способность противостоять токовым импульсам силой до 70000 Ампер.

Номинальный ток срабатывания обозначен на корпусе устройства. УЗО нельзя считать самостоятельными приборами для защиты сетей от перенапряжения. Их рекомендуется использовать либо в тандеме с автоматами, либо сразу покупать выключатель, оснащенный дополнительным устройством защиты (дифференциальные автоматы).

При этом, во время монтажа проводки УЗО устанавливается перед автоматами, а не наоборот. В противном случае, прибор может просто сгореть при высоких импульсах тока короткого замыкания.

Параметры автоматических выключателей

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

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.

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.

Номиналы автоматических выключателей по току

Чтобы выбрать правильные номиналы для домашних и производственных автоматических выключателей, используется специальная таблица:

Номинал автоматического выключателя по току (А)	Мощность в 1-фазной сети (кВт)	Мощность в 3-фазной сети (кВт)	Допустимое сечение провода (мм 2)
			медь	алюминий
1	0,2	0,5	1	2,5
2	0,4	1,1	1	2,5
3	0,7	1,6	1	2,5
4	0,9	2,1	1	2,5
5	1,1	2,6	1	2,5
6	1,3	3,2	1	2,5
8	1,7	5,1	1,5	2,5
10	2,2	5,3	1,5	2,5
16	3,5	8,4	1,5	2,5
20	4,4	10,5	2,5	4
25	5,5	13,2	4	6
32	7	16,8	6	10
40	8,8	21,1	10	16
50	11	26,3	10	16
63	13,9	33,2	16	25
80	17,6	52,5	25	35
100	22	65,7	35	50

Рассчитать номиналы автоматических выключателей также очень просто. Нужно выделить группу приборов, к примеру, это будет чайник, лампа, холодильник, после чего нужно узнать их мощность для определения номинальной силы тока.

I – сила тока, потребляемого оборудованием (А);
P – мощность оборудования (Вт);
U – напряжение электросети (В).

К примеру, чайник у нас мощностью 1,5кВт (1500Вт), лампа – 100Вт, холодильник – 300Вт; итого общее значение будет равно 1,9кВт (1900Вт), высчитываем номинальный ток: I=1900/220 = 8,6. Ближайший автомат по току срабатывания – 10А. Естественно, на практике этот показатель будет больше, современная проводка должна быть рассчитана на ток нагрузки не менее 16А.

Например, рассмотрим автомат 16 ампер сколько киловатт выдерживает. По таблице выше, видим, что мощность в однофазной сети составляет 3,5 кВт. Автоматы с такими номиналами ставят на отдельные группы , которые выдержат современный масляный обогреватель (Max 2,5 кВт) или электрочайник (Max 2,0 кВт), но не оба эти электроприбора одновременно.

Небольшое завышение параметров вреда не принесет, а от занижения может произойти замыкание и пожар. Специалисты рекомендуют при большом количестве ампер использовать не один мощный автомат, а несколько со средним номиналом – так обеспечивается большая надежность работы.

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.

Подбор автомата по мощности

Сразу же оговоримся, что способов несколько. Самый простой — расчёт автомата по мощности с помощью одного из онлайн-калькуляторов. Но какой бы вы не выбрали, в первую очередь необходимо определить суммарную нагрузку в сети. Как рассчитать этот показатель? Для этого придется разобраться со всеми бытовыми приборами, которые устанавливаются на участок питающей сети.

Удобнее рассчитывать автомат по мощности, а не производить выбор автомата по току. Чтобы не быть голословным, приведем пример такой сети, в которую обычно подключается большое количество бытовой техники. Это кухня.

Холодильник с потребляемой мощностью 500 Вт.
Микроволновая печь – 1 кВт.
Электрический чайник – 1,5 кВт.
Вытяжка – 100 Вт.

Это практически стандартный набор, который может быть чуть больше, или чуть меньше. Складывая все эти показатели, получаем суммарную мощность участка, которая равна 3,1 кВт. А вот теперь способы определения нагрузки и сам выбор автомата.

Для увеличения безопасности, электропроводку в квартире нужно делить на несколько линий. Это отдельные автоматы для освещения, розеток кухни, остальных розеток. Бытовые приборы большой мощности с повышенной опасностью (электроводонагреватели, стиральные машины, электрические плиты), нужно включать через УЗО.

УЗО вовремя среагирует на утечку тока и отключит нагрузку. Для правильного выбора автомата важно учесть три основных параметра; - номинальный ток, коммутационную способность отключения тока короткого замыкания и класс автоматов.

Расчетный номинальный ток автомата - это максимальный ток, который рассчитан на длительную работу автомата. При токе выше номинального, происходит отключение контактов автомата. Класс автоматов означает кратковременную величину пускового тока, когда автомат еще не срабатывает.

Пусковой ток многократно превосходит номинальное значение тока. Все классы автоматов имеют разные превышения пускового тока.

класс В, где пусковой ток может быть больше номинального от 3 до 5 раз;
класс С имеет превышение тока номинала в 5 - 10 крат;
класс D с возможным превышением тока номинального значения от 10 до 50 раз.

В домах, квартирах используют класс С. Коммутационная способность определяет величину тока короткого замыкания при мгновенном отключении автомата. У нас используются автоматы с коммутационной способностью 4500 ампер, зарубежные автоматы имеет ток к. з. 6000 ампер. Можно использовать оба типа автоматов, российские и зарубежные.

Табличный способ

Как подобрать автомат по мощности таблица. Это самый простой вариант для правильного выбора автоматического выключателя. Для этого вам потребуется таблица, в которой по суммарному показателю можно подобрать автомат (одно- или трехфазный).

Выбор автоматов по мощности и подключению:

Вид подключения	Однофазное	Однофазное вводный	Трехфазное треугольником	Трехфазное звездой
Полюсность автомата	Однополюсный автомат	Двухполюсный автомат	Трехполюсный автомат	Четырехполюсный автомат
Напряжение питания	220 Вольт	220 Вольт	380 Вольт	220 Вольт
Автомат 1А	0.2 кВт	0.2 кВт	1.1 кВт	0.7 кВт
Автомат 2А	0.4 кВт	0.4 кВт	2.3 кВт	1.3 кВт
Автомат 3А	0.7 кВт	0.7 кВт	3.4 кВт	2.0 кВт
Автомат 6А	1.3 кВт	1.3 кВт	6.8 кВт	4.0 кВт
Автомат 10А	2.2 кВт	2.2 кВт	11.4 кВт	6.6 кВт
Автомат 16А	3.5 кВт	3.5 кВт	18.2 кВт	10.6 кВт
Автомат 20А	4.4 кВт	4.4 кВт	22.8 кВт	13.2 кВт
Автомат 25А	5.5 кВт	5.5 кВт	28.5 кВт	16.5 кВт
Автомат 32А	7.0 кВт	7.0 кВт	36.5 кВт	21.1 кВт
Автомат 40А	8.8 кВт	8.8 кВт	45.6 кВт	26.4 кВт
Автомат 50А	11 кВт	11 кВт	57 кВт	33 кВт
Автомат 63А	13.9 кВт	13.9 кВт	71.8 кВт	41.6 кВт

Здесь все достаточно просто. Самое важное, необходимо понимать, что расчетная суммарная мощность может оказаться не той, что в таблице. Поэтому придется расчетный показатель увеличивать до табличного.

По нашему примеру видно, что потребляемая мощность участка равна 3,1 квт. Такого показателя в таблице нет, поэтому берем ближайший больший. А это 3,5 кВт, которому соответствует автомат на 16 ампер.

Как видим из таблицы, расчет автомата по мощности 380 отличается от расчет автомата по мощности 220.

Графический способ

Это практически то же самое, что и табличный. Только вместо таблицы здесь используется график. Они также находятся в свободном доступе в интернете. Для примера приводим один из таковых.

На графике по горизонтали расположены автоматические выключатели с показателем токовой нагрузки, по вертикали потребляемая мощность участка сети.

Чтобы определить мощность выключателя, необходимо сначала на вертикальной оси найти полученную расчетным путем потребляемую мощность, после чего от него провести горизонтальную линию до зеленого столбика, определяющего номинальный ток автомата.

Вы можете самостоятельно проделать это с нашим примером, который показывает, что наш расчет и подбор был сделан правильно. То есть, такой мощности соответствует автомат с нагрузкой 16А.

Нюансы выбора

Сегодня необходимо учитывать тот факт, что количество удобной бытовой техники расчет, и каждый человек старается обзавестись новыми приборами, тем самым облегчая свой быт.

А это значит, что, увеличивая количество техники, мы увеличиваем и нагрузку на сеть. Поэтому специалисты рекомендуют при проведении расчета мощности автомата использовать повышающий коэффициент.

Вернемся к нашему примеру. Представьте себе, что хозяин квартиры приобрел кофе-машину на 1,5 кВт. Соответственно суммарный мощностной показатель будет равен 4,6 кВт. Конечно, это больше мощности выбранного нами автоматического выключателя (16А). И если одновременно все аппараты будут включены (плюс и кофе-машина), то автомат тут же сбросит и разъединит цепь.

Точно предвидеть, какая бытовая техника дополнительно может быть установлена, сложно. Поэтому самый простой вариант – увеличить суммарный расчетный показатель на 50%. То есть, использовать повышающий коэффициент 1,5. Опять возвращаемся к нашему примеру, где будет вот такой конечный результат:

3,1х1,5=4,65 кВт. Возвращаемся к одному из способов определения токовой нагрузки, в котором будет показано, что для такого показателя потребуется автомат 25 ампер.

Для некоторых случаев можно использовать понижающий коэффициент. К примеру, недостаточное количество розеток, чтобы одновременно работали сразу все приборы. Это может быть одна розетка для электрочайника и кофе-машины. То есть, одновременно эти два прибора включить нет возможности.

Когда дело касается повышения токовой нагрузки на сетевом участке, необходимо менять не только автомат, но и проверить, выдержит ли нагрузку электропроводка, для чего рассматривается сечение уложенных проводов. Если сечение не соответствует нормам, то проводку лучше поменять.

Расчет автомата по сечению электропроводки

Чтобы выбрать автомат можно воспользоваться таблицей. Выбранный по сечению электропроводки ток, уменьшают до нижней величины тока автомата, для снижения нагрузки электропроводки.

Мощность нагрузки в зависимости от номинального тока
автоматического выключателя и сечения кабеля

Сечение кабеля, кв.мм		Номинальный ток автомата, А	Мощность 1-фазной нагрузки при 220В, кВт	Мощность 3-фазной нагрузки при 380В, кВт
Медь	Алюминий
1	2.5	6	1.3	3.2
1.5	2.5	10	2.2	5.3
1.5	2.5	16	3.5	8.4
2.5	4	20	4.4	10.5
4	6	25	5.5	13.2
6	10	32	7	16.8
10	16	40	8.8	21.1
10	16	50	11	26.3
16	25	63	13.9	33.2

Для розеток автоматы берут на ток 16 ампер, так как розетки рассчитаны на ток 16 ампер, для освещения оптимальный вариант автомата 10 ампер. Если вы не знаете сечение электропроводки, тогда его нетрудно рассчитать по формуле:

S – сечение провода в мм²;
D – диаметр провода без изоляции в мм.

Метод расчета автоматического выключателя по сечению является более предпочтительным, так как он защищает схему электропроводки в помещении.

Формула расчета мощности по току и напряжению

Как рассчитать мощность по току? В цепях переменного тока расчет мощности ведется с учетом законов синусоидальных изменений напряжения и тока. В связи с этим введено понятие полной мощности (S), которая включает в себя две составляющие: реактивную (Q) и активную (P). Графическое описание этих величин можно сделать через треугольник мощностей.

Под активной составляющей (Р) подразумевается мощность полезной нагрузки (безвозвратное преобразование электроэнергии в тепло, свет и т.д.). Измеряется данная величина в ваттах (Вт), на бытовом уровне принято вести расчет в киловаттах (кВт), в производственной сфере – мегаваттах (мВт).

Реактивная составляющая (Q) описывает емкостную и индуктивную электронагрузку в цепи переменного тока, единица измерения этой величины Вар.

В соответствии с графическим представлением, соотношения в треугольнике мощностей можно описать с применением элементарных тригонометрических тождеств, что дает возможность использовать следующие формулы:

S = √P2+Q2, – для полной мощности;
и Q = U*I*cos⁡ φ , и P = U*I*sin φ – для реактивной и активной составляющих.

Эти расчеты применимы для однофазной сети (например, бытовой 220 В), для вычисления мощности трехфазной сети (380 В) в формулы необходимо добавить множитель – √3 (при симметричной нагрузке) или суммировать мощности всех фаз (если нагрузка несимметрична).

Для лучшего понимания процесса воздействия составляющих полной мощности давайте рассмотрим «чистое» проявление нагрузки в активном, индуктивном и емкостном виде.

Возьмем гипотетическую схему, в которой используется «чистое» активное сопротивление и соответствующий источник переменного напряжения. Графическое описание работы такой цепи продемонстрировано на рисунке 2, где отображаются основные параметры для определенного временного диапазона (t).

Мы можем увидеть, что напряжение и ток синхронизированы как по фазе, так и частоте, мощность же имеет удвоенную частоту. Обратите внимание, что направление этой величины положительное, и она постоянно возрастает.

Как видно на рисунке 3, график характеристик емкостной нагрузки несколько отличается от активной.
Частота колебаний емкостной мощности вдвое превосходит частоту синусоиды изменения напряжения. Что касается суммарного значения этого параметра, в течение одного периода гармоники оно равно нулю.

При этом увеличения энергии (∆W) также не наблюдается. Такой результат указывает, что ее перемещение происходит в обоих направлениях цепи. То есть, когда увеличивается напряжение, происходит накопление заряда в емкости. При наступлении отрицательного полупериода накопленный заряд разряжается в контур цепи.

В процессе накопления энергии в емкости нагрузки и последующего разряда не производится полезной работы.

Негативное воздействие реактивной нагрузки

В приведенных выше примерах рассматривались варианты, где присутствует «чистая» реактивная нагрузка. Фактор воздействия активного сопротивления в расчет не принимался. В таких условиях реактивное воздействие равно нулю, а значит, можно не принимать его во внимание. Как вы понимаете, в реальных условиях такое невозможно.

Даже, если гипотетически такая нагрузка бы существовала, нельзя исключать сопротивление медных или алюминиевых жил кабеля, необходимого для ее подключения к источнику питания.

Реактивная составляющая может проявляться в виде нагрева активных компонентов цепи, например, двигателя, трансформатора, соединительных проводов, питающего кабеля и т.д. На это тратится определенное количество энергии, что приводит к снижению основных характеристик.

не производит никакой полезной работы;
вызывает серьезные потери и нештатные нагрузки на электроприборы;
может спровоцировать возникновение серьезной аварии.

Именно поэтому, производя соответствующие вычисления для электроцепи, нельзя исключать фактор влияния индуктивной и емкостной нагрузки и, если необходимо, предусматривать использование технических систем для ее компенсации.

Функция автоматического выключателя состоит в защите электропроводки, подключенной после него. Основным параметром, по которому производят расчет автоматов, является номинальный ток. Но номинальный ток чего, нагрузки или провода?

Исходя из требований ПУЭ 3.1.4, токи уставок автоматических выключателей, которые служат для защиты отдельных участков сети, выбираются по возможности меньше расчетных токов этих участков или по номинальному току приемника.

Расчет автомата по мощности (по номинальному току электроприемника) производят, если провода по всей длине на всех участках электропроводки рассчитаны на такую нагрузку. То есть допустимый ток электропроводки больше номинала автомата.

Также учитывается время токовая характеристика автомата, но про нее мы поговорим позже.

Например, на участке, где используется провод сечением 1 кв. мм, величина нагрузки составляет 10 кВт. Выбираем автомат по номинальному току нагрузки — устанавливаем автомат на 40 А. Что произойдет в этом случае?

Провод начнет греться и плавиться, поскольку он рассчитан на номинальный ток 10-12 ампер, а сквозь него проходит ток в 40 ампер. Автомат отключится лишь тогда, когда произойдет короткое замыкание. В результате может выйти из строя проводка и даже случиться пожар.

Поэтому определяющей величиной для выбора номинального тока автомата является сечение токопроводящего провода. Величина нагрузки учитывается лишь после выбора сечения провода. Номинальный ток, указанный на автомате, должен быть меньше максимального тока, допустимого для провода данного сечения.

Таким образом, выбор автомата производят по минимальному сечению провода, который используется в проводке.

Например, допустимый ток для медного провода сечением 1,5 кв. мм, составляет 19 ампер. Значит, для данного провода выбираем ближайшее значение номинального тока автомата в меньшую сторону, составляющее 16 ампер.

Если выбрать автомат со значением 25 ампер, то проводка будет греться, так как провод данного сечения не предназначен для такого тока. Чтобы правильно произвести расчет автоматического выключателя, необходимо, в первую очередь, учитывать сечение провода.

Расчет автомата по току Подсчитываем всю мощность нагрузок на автомат. Плюсуем мощности всех потребителей электричества, и по следующей формуле: I = P/U получаем расчетный ток автомата. P- суммарная мощность всех потребителей электричества U – напряжение сети Округляем расчетную величину полученного тока в большую сторону.

Когда можно снизить номинальную мощность автомата

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 по квартире были организованы 3 линии с установкой групповых автоматов номинала 25 A.

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 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 установки выключателя с номиналом 20A на примере выделенной для кухни отдельной линии.

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.

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.

В этой статье я хочу коснуться такой важной темы как правильный расчет сечения кабеля электропроводки. К выбору сечения кабеля стоит отнестись со всей возможной серьезностью, ведь от этого напрямую зависит качество и безопасность всей электропроводки. При заниженном сечении кабеля ток в линии будет превышать максимально разрешенный рабочий ток. При этом рабочий ток электропроводки ограничен максимально допустимой температурой нагрева провода при протекании по нему тока. При превышении этой температуры изоляция начинает перегреваться и плавиться, что приводит к разрушению кабеля. Для скрытой электропроводки теплопроводность провода меньше, чем для открытой проводки, провод хуже охлаждается и соответственно, меньше допустимый рабочий ток.

Не стоит экономить на кабеле, так как при неправильном выборе его придется заменять, а это трудоемкий процесс, зачастую означающий начало нового ремонта.

Расчет и выбор сечения кабеля

Номинальный ток автоматического выключателя выбирается больше или равным расчетному току линии, и не должен превышать максимально допустимую нагрузку в электрической цепи или кабеле:

I расч <=I н <=I доп

Для обеспечения защиты от перегрузки по току, номинальный ток срабатывания автоматического выключателя должен быть на 45% меньше, чем максимально допустимая нагрузка для электрической цепи или кабеля:

Iтр<=1,45*I доп

где I расч – расчетный ток цепи;

I доп – допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля;

I н – номинаьный ток автоматического выключателя;

I тр – Ток срабатывания теплового расцепителя;

Максимальный ток, который может выдержать кабель, следует определять по таблице 1.3.4. (Правила устройств электроустановок). Скрытая проводка, выполненная в штробе под штукатуркой приравнивается к проводке, проложенной в трубе.

Согласно современным требованиям электробезопасности, проводка в квартирах (коттеджах, офисах) должна выполняться трехпроводным медным кабелем или проводом, но при расчетах заземляющий проводник (РЕ) не учитывается, поэтому пользуемся столбиком с параметрами двужильных проводов:

В том случае, если у Вас в доме выполнена электропроводка алюминиевым проводом, то можно воспользоваться таблицей 1.3.5. , в которой указаны значения максимально допустимые значения тока для проводов и кабелей с алюминиевыми жилами:

Выбирая сечение провода, необходимо учитывать требования к его механической прочности. Согласно ТКП 339-2011, п.8.4.4 в зданиях следует применять кабели и провода с медными жилами. Наименьшие допустимые сечения токопроводящих жил проводов и кабелей в электропроводках по ТКП 121 приведены в таблице 8.1.

Согласно этой таблице минимальное сечение проводника для силовых и осветительных цепей составляет 1,5 мм 2 . Следовательно, если в результате расчетов получается, что необходимое сечение составляет 1 мм 2 , то необходимо выбрать проводник минимум 1,5 мм 2 .

Что будет если не учесть уставку теплового расцепителя при выборе автомата? Для удобства рассмотрим пример:

Возьмем самый распространенный номинал автомата – 16 А, ток перегрузки, при котором сработает автомат в течении часа будет равен 16*1,45=23,2 А (выше была представлена таблица, из которой видно, что значение уставки теплового расцепителя равна 1,45 номинального тока). Соответственно именно под этот ток и стоит подбирать сечение кабеля. Из таблицы 1.3.4. подбираем подходящее сечение: для скрытой электропроводки из меди - это минимум 2,5 мм 2 (максимальный ток перегрузки 27 А).

Аналогичным образом можно провести расчёты и для автомата 10 А. Ток, при котором автомат выключится в течении часа будет равен 10·1,45= 14,5А. По таблице этому ток соответствует кабель сечением 1,5 мм 2 .

Очень часто монтажники пренебрегают этим правилом и для защиты линии сечением 2,5 мм 2 ставят автоматический выключатель номиналом 25А (ведь линии длительно может выдерживать ток 25 А). Но при этом забывают, что неотключаемый ток такого автомата составляет 25*1,13=28,25 А, а это уже больше длительно допустимого тока перегрузки. Ток, при котором автомат отключится в течении часа составит 25*1,45=36,25 А!!! При таком токе и за такое время кабель перегреется и сгорит.

Также не стоит забывать, что на рынке кабельной продукции большую часть составляют кабеля, произведенные не по ГОСТу, а по ТУ. Из этого следует, что их фактическое сечение будет занижено. Покупая кабель, произведенный по ТУ, вместо кабеля с сечением жил 2,5 мм 2 Вы можете получить кабель с фактическим сечением жил менее 2,0 мм 2 !
Вот пример того, что может случиться в случае пренебрежения правила выбора сечения кабеля и автомата:

Выбор автоматического выключателя

Учитывая все вышеперечисленные факторы, для увеличения безопасности, надежности и долговечности электропроводки стоит применять следующие соотношения сечения кабеля и автомата, защищающего эту линию:

1,5 мм ² → 10 А → 2200 Вт → преимущественно используется для линий освещения.
2,5 мм ² →16 А → 3520 Вт → используются в отдельных линиях для розеток мощной бытовой техники (стиральная машина, посудомоечная машина, и т.д.) или групп розеток бытового назначения.
- 4 мм ² → 25 А → 5500 Вт → для силовых цепей (мощные электроприборы, электрическая система отопления, и т.д.).
6 мм ² → 32 А → 7040 Вт → для силовых цепей (электрическая плита, электрическая система отопления, и т.д.).
10 мм ² → 40 А → 8800 Вт → для линий ввода или силовых цепей;

После того, как выбрали сечения провода, проводят проверку на допустимую потерю напряжения. При большой протяженности проводов напряжение к потребителям может доходить существенно ниже номинального. Допустимая потеря напряжения в проводах не должна превышать 5% номинального напряжения. Если она окажется больше допустимой, то необходимо выбрать провод большего сечения. В рамках этой статьи мы проверку по потере напряжения рассматривать не будем.