Расчет допустимой силы тока по нагреву жил
Если выбран проводник подходящего сечения, это исключит падение напряжения и перегревы линии. Таким образом, от сечения зависит то, насколько оптимальным и экономичным будет режим работы электрической сети. Казалось бы, можно просто взять и установить кабель огромного сечения. Но стоимость медных проводников пропорциональна их сечению, и разница при монтаже электропроводки уже в одной комнате может насчитывать несколько тысяч рублей
Поэтому важно уметь правильно рассчитывать сечение кабеля: с одной стороны, вы гарантируете безопасность эксплуатации сети, с другой стороны, не потратите лишних средств на приобретение чересчур «толстого» проводника
Для выбора сечения провода нужно учитывать два важных критерия — допустимые нагрев и потерю напряжения. Получив два значения площади сечения проводника при использовании разных формул, выбирайте большую величину, округлив ее до стандартной. Особенно чувствительны к потере напряжения воздушные линии электропередач
В то же время для подземных линий и кабеля, помещенного в гофрированные трубы, важно учитывать допустимый нагрев. Таким образом, сечением должно определяться в зависимости от разновидности проводки. Iд — допустимая нагрузка на кабель (ток по нагреву)
Эта величина соответствует току, в течение долгого времени протекающего по проводнику. В процессе этого появляется установленные, длительно допустимая температура (Tд). Расчетная сила тока (Iр) должна соответствовать допустимой (Iд), и для ее определения нужно воспользоваться формулой:
Iд — допустимая нагрузка на кабель (ток по нагреву). Эта величина соответствует току, в течение долгого времени протекающего по проводнику. В процессе этого появляется установленные, длительно допустимая температура (Tд). Расчетная сила тока (Iр) должна соответствовать допустимой (Iд), и для ее определения нужно воспользоваться формулой:
Iр=(1000*Pн*kз)/√(3*Uн*hд*cos j),
где:
- Pн — номинальная мощность, кВт;
- Kз — коэффициент загрузки (0,85-0,9);
- Uн — номинальное напряжение оборудования;
- hд — КПД оборудования;
- cos j — коэффициент мощности оборудования (0,85-0,92).
Даже если брать во внимание одинаковые токовые величины, тепловая отдача будет разной в зависимости от температуры окружающей среды. Чем ниже температура, тем эффективнее теплоотдача. Температура отличается в зависимости от региона и времени года, поэтому в ПУЭ можно найти таблицы для конкретных значений
Если температура существенно отличается от расчетной, придется использовать коэффициенты поправки. Базовое значение температуры в помещении или снаружи составляет 25 градусов Цельсия. Если кабель прокладывается под землей, то температура изменяется на 15 градусов Цельсия. Однако именно под землей она остается постоянной
Температура отличается в зависимости от региона и времени года, поэтому в ПУЭ можно найти таблицы для конкретных значений. Если температура существенно отличается от расчетной, придется использовать коэффициенты поправки. Базовое значение температуры в помещении или снаружи составляет 25 градусов Цельсия. Если кабель прокладывается под землей, то температура изменяется на 15 градусов Цельсия. Однако именно под землей она остается постоянной.
Как рассчитать номинал автоматического выключателя
Сколько электричества необходимо для функционирования светильников и других изделий, отмечено в сопроводительной документации. Мощность указывают на корпусе. Эти данные можно получить на официальном сайте производителя. Однако простого суммирования киловатт недостаточно.
cos(f) – параметр, с помощью которого можно определить полную (номинальную) мощность по активной (потребляемой)
Простой алгоритм вычислений, показанный в примере, описывает ситуацию с резистивной нагрузкой. Именно эту составляющую (активную мощность – P) указывают в техническом паспорте соответствующего изделия. Она определяется счетчиком для регулярных оплат потребленной энергии.
Формулы и пояснения:
- P = S * cos ϕ;
- Q = S * sin ϕ;
- S = P/ cos ϕ;
- ϕ – угол между векторами P и S (фазовый сдвиг).
Реактивная составляющая (Q) обозначает цикличный обмен энергией между источником питания и нагрузкой. Сумма векторов P и Q поможет определить итоговую полную мощность (S).
Включения мощного насоса (другой реактивной нагрузки) сопровождается броском тока и последующим колебательным процессом с переходом в обычный рабочий режим. Длительность импульса, как правило, не превышает 1,5-2 секунд. Такая длительность недостаточна для разогрева биметаллической пластины. Но этого может хватить для перемещения штока соленоида.
В перечне представлены типовые уровни превышения номинала, которые активизируют отключение электромагнитной катушкой. В скобках приведены временные задержки до разрыва цепи биметаллической пластиной (сек):
- А – 30% (20-30);
- B – 200% (4-5);
- C – 5 раз (1,5);
- D – 10 раз (0,4).
Этот поправочный множитель (Кс) применяют для учета нагрузок в реальных условиях эксплуатации: Расчетная = S * Кс. Его значение (интервал от 0 до 1) обозначает количество подключенных потребителей. Такой способ удобно применять при создании офисных и производственных проектов, где подразумевается использование однотипного оборудования: станков, компьютеров и др.
Измерение напряжения мультиметром
Приведенные формулы с фазовым сдвигом используют для коррекции индуктивных и емкостных нагрузок. Резистивные учитывают по паспортным данным без пересчета. Значение cos ϕ берут из сопроводительной документации.
Вычислить силу тока можно следующим образом:
- P/U – постоянные источники питания, резистивные нагрузки;
- P/ (U * cos ϕ) = P/ (220 * cos ϕ) – одна фаза, ~220V, реактивные характеристики потребителя;
- P/ (U * √3 * cos ϕ) = P/ (380 * 1.7321 * cos ϕ) – трехфазная сеть ~380V, индуктивные (емкостные) параметры техники.
Выбор сечения жил
Необходимые сведения о нагрузочных способностях содержит официальная документация производителей кабельной продукции. Рекомендуется выбрать большее из серийного ряда сечение, чтобы исключить перегрев и повреждения в процессе эксплуатации. По действующим правилам для жилых помещений пригодны проводники с площадью от 1,5 мм и более.
Предельное значение номинала определяют по формуле Iном ≤ Iпр/1,45, где Iпр – допустимый в длительном режиме ток для определенной проводки. Если планируется монтаж сети, действуют следующим образом:
- уточняют схему подключения потребителей;
- собирают паспортные данные техники, измеряют напряжение;
- по представленной схеме рассчитывают отдельно, суммируют токи в отдельных цепях;
- для каждой группы надо подобрать автомат, который будет выдерживать соответствующую нагрузку;
- определяют кабельную продукцию с подходящим сечением проводника.
Если сети установлены в штробах и закрыты штукатуркой, разборка слишком затруднена. В этом случае применяют подбор автомата по сечению кабеля. Начинают с оценки нагрузочных способностей имеющихся линий. Полученный результат используют для оценки подходящих моделей защитных устройств. Далее распределяют потребителей по группам с учетом суммарной мощности (совместного использования).
Пример выбора номинала автомата для каждой линии
Для корректных выводов надо учитывать особенности подключаемого оборудования. Если по расчету суммарный ток составляет 19 ампер, пользователи предпочитают покупать аппарат на 25А. Это решение предполагает возможность применения дополнительных нагрузок без существенных ограничений.
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.
Как рассчитать диаметр провода для предохранителя?
В современных электроприборах повсюду встречаются предохранители, или если говорить «по научному» — плавкие вставки. Они обеспечивают защиту сети и собственно самого прибора от коротких замыканий или перегрузки. Конструкция плавких вставок самая разнообразная, как и размеры.
Номинальные токи и напряжения на которые выпускаются предохранители соответствуют стандартным значениям. От величины номинального напряжения предохранителя зависят его габаритные размеры, а именно длина, чем выше номинальное напряжение предохранителя тем больше расстояние между контактами.
Номинальный ток определяется сечением проволоки внутри предохранителя.
Хотя в более дорогих устройствах уже можно встретить и самовосстанавливающиеся электрические предохранители, большинство приборов по-прежнему оснащены обычными предохранителями.
Общие понятия, знакомство с предохранителями трубчатой конструкции
Наиболее распространенные предохранители это так называемые, трубчатые. Они представляют из себя керамическую или стеклянную трубку с металлическими контактами-чашками с торцов. Эти чашки соединены между собой проволокой, сечение которой, как уже говорилось, определяет номинальный ток предохранителя. Этот ток указывается на трубке или одной из контактных частей предохранителя. Например: F0,5A – это значит, что данный предохранитель рассчитан на ток 0,5 ампера.
На электрических принципиальных схемах предохранитель обозначается прямоугольником с проходящей через него прямой линией. Рядом с условным графическим обозначением указывается его позиционное обозначение, например F1 (F – fuse, предохранитель по-английски); и если это не загромождает схему — номинальный ток, например 100 mA.
Принцип работы предохранителя предельно прост. При протекании по проволоке, соединяющей контакты предохранителя, номинального тока, эта проволока разогревается до температуры около 70 ˚С. А вот при превышении тока, проволока разогревается сильнее, и при превышении температуры плавления – расплавляется, т.е. перегорает. Именно по этой причине предохранители еще называют – плавкими или плавкой вставкой. Чем выше ток, тем быстрее нагрев, тем быстрее происходит расплавление, а соответственно и перегорание предохранителя.
Таким образом все плавкие вставки работают на одном и том же принципе – превышение тока в цепи вызывает перегрев и расплавление проволоки внутри предохранителя и как следствие отключение этой цепи от источника питающей сети.
Существует две основных причины перегорания плавких вставок: броски напряжения питающей сети и возникшая неисправность внутри самого электроприбора.
Проверка предохранителя, индикатор неисправности предохранителя
Проверить плавкую вставку можно любой «прозвонкой» или тестером. Задача состоит в том, чтобы убедиться, что цепь предохранителя цела и способна проводить электрический ток.
Проверять предохранитель, во избежание поражения электрическим током, допускается только при отключенном электроприборе!
Кроме этого можно купить или самостоятельно изготовить индикатор перегорания предохранителя, который уведомит вас о том, что предохранитель перегорел.
Схема такого устройства чрезвычайно проста и представлена на следующем рисунке.
Индикатор не светится, если предохранитель исправен, и светится в случае его перегорания.
Индикатор не светится если нагрузка отключена.
Такой схемой очень удобно дополнять блоки питания собственного изготовления.
Немного изменив (упростив) схему можно получить индикатор перегорания предохранителя на неоновой лампе, хотя она и не так эффективно смотрится как светодиод.
Подбор предохранителя по номинальной мощности электроприбора
После проверки предохранителя и определения, что он вышел из строя, необходимо его заменить. А для этого надо узнать его номинал, чтобы выполнить правильную замену.
Если вам известна мощность потребляемая электроприбором, обычно она указывается на шильде прибора, вы можете самостоятельно рассчитать номинальный ток предохранителя по следующей формуле:
Iном = Рмакс / Uном
Номинальный ток (Ампер) равен частному от максимальной мощности (Ватт) электроприбора деленной на номинальное напряжение сети (Вольт).
Например, сгорел предохранитель в телевизоре, разобрать, что указано на корпусе предохранителя, его номинал, не представляется возможным, но на шильде телевизора указана мощность потребления 150 ВА.
Расчет сечения провода электропроводки по мощности подключаемых электроприборов
Для выбора сечения жил провода кабеля при прокладке электропроводки в квартире или доме нужно проанализировать парк имеющихся электробытовых приборов с точки зрения одновременного их использования. В таблице представлен перечень популярных бытовых электроприборов с указанием потребляемого тока в зависимости от мощности.
Вы можете узнать потребляемую мощность своих моделей самостоятельно из этикеток на самих изделиях или паспортам, часто параметры указывают на упаковке. В случае если сила потребляемого тока электроприбором не известна, то ее можно измерять с помощью амперметра.
Обычно мощность потребления электроприборов указывается на корпусе в ваттах (Вт или VA) или киловаттах (кВт или kVA). 1 кВт=1000 Вт.
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 |
Ток потребляют еще холодильник, осветительные приборы, радиотелефон, зарядные устройства, телевизор в дежурном состоянии. Но в сумме эта мощность составляет не более 100 Вт и при расчетах ее можно не учитывать.
Если Вы включите все имеющиеся в доме электроприборы одновременно, то необходимо будет выбрать сечение провода, способное пропустить ток 160 А. Провод понадобится толщиной в палец! Но такой случай маловероятен. Трудно представить, что кто-то способен одновременно молоть мясо, гладить утюгом, пылесосить и сушить волосы.
Пример расчета. Вы встали утром, включили электрочайник, микроволновую печь, тостер и кофеварку. Потребляемый ток соответственно составит:
7 А + 8 А + 3 А + 4 А = 22 А
С учетом включенного освещения, холодильника и в дополнение, например, телевизора, потребляемый ток может достигнуть 25 А.
Выбор сечения провода для подключения электроприборов к трехфазной сети 380 В
При работе электроприборов, например, электродвигателя, подключенных к трехфазной сети, потребляемый ток протекает уже не по двум проводам, а по трем и, следовательно, величина протекающего тока в каждом отдельном проводе несколько меньше. Это позволяет использовать для подключения электроприборов к трехфазной сети провод меньшего сечения.
Для подключения электроприборов к трехфазной сети напряжением 380 В, например электродвигателя, сечение провода для каждой фазы берется в 1,75 раза меньше, чем для подключения к однофазной сети 220 В
Внимание, при выборе сечения провода для подключения электродвигателя по мощности следует учесть, что на шильдике электродвигателя указывается максимальная механическая мощность, которую двигатель может создать на валу, а не потребляемая электрическая мощность
Например, нужно подключить электродвигатель потребляющий мощность от сети 2,0 кВт. Суммарный ток потребления электродвигателем такой мощности по трем фазам составляет 5,2 А. По таблице получается, что нужен провод сечением 1,0 мм2, с учетом вышеизложенного 1,0 / 1,75 = 0,5 мм2. Следовательно, для подключения электродвигателя мощностью 2,0 кВт к трехфазной сети 380 В понадобится медный трехжильный кабель с сечением каждой жилы 0,5 мм2.
Гораздо проще выбрать сечение провода для подключения трехфазного двигателя, исходя из величины тока его потребления, который всегда указывается на шильдике. Например, ток потребления двигателя мощностью 0,25 кВт по каждой фазе при напряжении питания 220 В (обмотки двигателя подключены по схеме «треугольник») составляет 1,2 А, а при напряжении 380 В (обмотки двигателя подключены по схеме «звезда») всего 0,7 А.
Взяв силу тока, указанную на шильдике, по таблице для выбора сечения провода для квартирной электропроводки выбираем провод сечением 0,35 мм2 при подключении обмоток электродвигателя по схеме «треугольник» или 0,15 мм2 при подключении по схеме «звезда».
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.
Для чего нужны защитные автоматы и как они работают
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.
Выбор автомата в зависимости от мощности нагрузки
Для квартир и домов с новой электропроводкой выбор автомата производится на основании расчетного тока нагрузки.
Рассчитать прибор трехфазного типа можно по номинальному току нагрузки или по скорости срабатывания в условиях превышения токового значения. Для вычислений требуется сложить мощность всех потребителей и вычислить ток, проходящий через линию. Работы выполняются по формуле:
I=Р/U, где:
- Р — суммарная мощность всей бытовой техники;
- U — напряжение сети.
К примеру, мощность равняется 7,2 кВт, вычислена по формуле 7200/220=32,72 А. В таблице указаны номиналы 16, 20, 32, 25 и 40 А. Величину 32,72 А с учетом срабатывания устройства при значении в 1,13 раз больше номинала, умножаем: 32х1,13=36,1 А. По таблице видно, что лучше поставить модель на 40 А.
Для мощности 15 кВт сколько ампер должен быть автомат?
Перед тем, как выяснить, для 15 кВт какой автомат требуется, следует определить, какие функции вы возлагаете на энергопринимающие устройства. От качества и количества таких устройств будет зависеть требуемая мощность. Здесь нужно подойти к вопросу с базой не только исходных данных по каждому устройству, но и с весомым багажом знаний и формул. Иначе в нормативных документах несведущему человеку можно легко заблудиться. Есть быстрый и верный способ в этом случае – обратиться к специалистам, которые сэкономят ваши деньги, нервы и, главное, время.
Если Вы приобрели действующее помещение с подведенным к нему электрическим питанием, то можно воспользоваться опытным способом определения, достаточно ли заложенной мощности. Путем эксперимента можно также выяснить, какую длительную нагрузку в 15 кВт какой автомат выдержит, то есть не отключится в самый неподходящий момент.
Формула расчета мощности по току и напряжению
| Сечение проводника, мм кв. | Допустимая мощность нагрузки, Вт | Номинал выключателя, А | ||
| Медь | Алюминий | 220 А, 1 фаза | 380 В, 3 фазы | |
| 1,5 | 2,5 | 2 200 | 5 300 | 10 |
| 2,5 | 4 | 4 400 | 10 500 | 20 |
| 4 | 6 | 5 500 | 13 200 | 25 |
Для вычислений по этим параметрам применяют определения полной (S), активной (P) и реактивной (Q) мощности. Следующие формулы подходят для расчета однофазных сетей 220 В:
- S = U *I;
- P = U * I * cos ϕ;
- Q = U * I * sin ϕ.
Исходные данные для вычисления можно взять из справочников. Также применяют результаты измерений.
Активная нагрузка
Активная нагрузка
Лампы накаливания и нагреватели не обладают реактивными характеристиками. Такие нагрузки не смещают фазы токов и напряжений. Мощность потребляется полностью с удвоенной частотой.
Емкостная нагрузка
Соотношение энергий
В представленных объяснениях рассматривается идеальная ситуация. Однако в реальности каждый реактивный элемент обладает определенным электрическим сопротивлением. Следует не забывать о соответствующих потерях в соединительных проводах и других компонентах цепи.
При значительных величинах емкостной (индукционной) составляющей надо учитывать отмеченные проблемы. В некоторых схемах кроме увеличения нагрузочной способности автоматов применяют дополнительные компенсационные компоненты.
Мощность защитного устройства подбирают по току проводки (расчетному или табличному значению) с учетом потребления подключенной нагрузкой. Номинал автомата выбирают меньше, чтобы сохранить целостность линии питания в процессе эксплуатации. На разных участках сети устанавливают проводники соответствующего сечения, руководствуясь принципами древовидной структуры.
Халатное отношение к выбору устройства с необходимыми параметрами приводит к серьезным негативным последствиям. Поэтому перед выбором автоматического защитного устройства нужно обязательно убедиться, что установленная проводка выдержит запланированную нагрузку. В соответствии с ПУЭ автоматический выключатель должен обеспечивать защиту от перегрузки наиболее слабого участка цепи. Его номинальный ток должен соответствовать току подключаемого устройства. Соответственно и проводники выбираются с требуемым сечением.
Чтобы рассчитать мощность автомата по току, необходимо воспользоваться формулой: I=P/U, где Р является суммарной мощностью всех электрических приборов, имеющихся в квартире. Вычислив необходимый ток, можно выбрать наиболее подходящий автомат. Существенно упрощает проведение расчетов таблица, с помощью которой можно выбрать автоматический выключатель в зависимости от конкретных условий эксплуатации.
В каждой электрической проводке происходит разделение на определенные группы. Соответственно каждая группа использует электрический провод или кабель с определенным сечением, а защита обеспечивается автоматом с наиболее подходящим номиналом.
Таблица поможет выбрать автоматический выключатель и сечение кабеля в зависимости от предполагаемой нагрузки электрической сети, рассчитанной заранее. Таблица помогает сделать правильный выбор автомата по мощности нагрузки. При расчете токовых нагрузок следует помнить, что расчеты нагрузки одного потребителя и группы бытовых приборов различаются между собой. При расчетах необходимо учитывать и разницу между однофазным и трехфазным питанием.
Какой автомат поставить на 15 кВт
Расчет автомата по мощности 380
Расчет сечения провода по нагрузке
Автомат или дифференциальный автомат: как отличить и что выбрать
Коэффициент мощности нагрузки
Расчет тока по мощности и напряжению
