Расчет мощности автоматов

Расчет мощности автоматов

Расчет мощности автоматических выключателей

Если вы самостоятельно делаете электропроводку в доме, то должны понимать, какой и где автомат должен стоять. Будь-то стиральная машина, водонагреватель, кондиционер, отопительный котел, нужен автоматический выключатель для его подключения.

При всем этом нельзя поставить автомат, который по номиналу будет выше или ниже, чем это положено. В первом случае автоматический выключатель просто не сработает при возникновении проблем, а во втором случае, он будет постоянно выключаться из-за перегрузок.

К тому же, при выборе автомата нужно учитывать в какой сети он будет использован: однофазной или трехфазной. В общем, о нюансах выбора автомата по мощности и будет рассказано на сайте «Электрик САМ» elektriksam.ru .

Расчет мощности автомата

Автоматический выключатель нужно выбирать таким образом, чтобы он максимально подходил по мощности к подключаемому электроприбору. Простыми словами, если вы устанавливаете электрический котел на 6 кВт, то и автомат нужно выбирать подходящей мощности.

Для этого нужно сначала узнать, а сколько же выдержит тот или иной автомат, например, на 16 или 32 Ампера. Для этого можно воспользоваться одной простой формулой и перемножить напряжение в сети на номинал автомата. Если сеть 220 Вольт, а автомат 16 Ампер, то мы умножаем 220*16 и получаем мощность, которую способен выдерживать автоматический выключатель. В данном случае это примерно 3,5 кВт.

Как видно, многое из подбора мощности автоматического выключателя связано с напряжением в сети. То есть, 220 или 380 Вольт играют очень большое значение, так как на каждую фазу нагрузка распределяется равномерно, а не на две. Для наглядности внизу будет приведена таблица, по которой можно легко рассчитать мощность автоматического выключателя.

Что важно знать при подключении электроприборов

Итак, рассчитав примерный номинал требуемого автомата нужно дать разъяснения касательно мощностей. Многие задаются вопросом о том, а можно ли включать сильно мощные электроприборы в обычную розетку, например, такие, как электрокотел.

Согласно правилам ПУЭ, подключение электрокотла мощностью более 3 кВт в обычную розетку недопустимо. Да и каждая розетка обладает своими определёнными характеристиками. Чаще всего домашние розетки идут на 16 ампер, а, следовательно, подключать к ним электроприборы допускается мощностью не более чем в 3,5 кВт.

Поэтому любой, мало-мальски мощный электроприбор, необходимо подсоединять только через отдельный автомат. Причём к автоматическому выключателю подводится именно фазный провод, а не рабочий ноль. Таким образом, зная примерную мощность оборудования, можно легко рассчитать номинал автоматического выключателя.

Стоит ли брать автомат с запасом

Здесь вопрос спорный. С одной стороны автоматический выключатель должен соответствовать мощности электроприбора, с другой стороны он должен иметь небольшой запас, чтобы не отключаться в процессе работы.

Как пример можно привести все тот же электрокотел, мощностью в 6 кВт. Разделим 6 кВт на 220 вольт (напряжение в сети) и получим значение в 27. Это амперы. То есть, для подключения котла мощностью в 6 кВт нужен автоматический выключатель на 27 Ампер. Однако таких автоматов не существует в природе.

Поэтому здесь приходится выбирать между автоматом на 25 и 32 Ампера. В идеале, конечно же, чтобы котел не выключался, нужно ставить автомат на 32 Ампера. Но это еще не значит, что автомат на 25 Ампер не проработает, как это положено. Просто, учитывая несколько заниженную мощность, он может время от времени выключаться, когда котел подолгу будет работать в полную силу.

Правильный расчёт номинала для автомата по мощности тока

Для того, чтобы установить в сеть выключатели автоматического типа, способные обеспечить надёжную защиту, необходимо правильно рассчитать номиналы автоматов. Такие вычисления проводятся не только на этапе проектирования новых сетей. Они могут понадобиться и при создании дополнительных линий или коммутации мощных приборов. Разберёмся более подробно, как все правильно сделать.

Работа и сферы использования автоматов

Достаточно часто, пользователи игнорируют выбор автомата по мощности нагрузки и приобретают устройства защиты руководствуясь одним из следующих критериев:

  • дешевизна устройства;
  • изрядная мощность.

Этот подход обуславливается нежеланием произвести расчёт автомата по мощности устройств, входящих в состав коммуникаций, в конечном итоге, приводит к авариям. Приходят в негодность дорогостоящие бытовые приборы, в сети происходят замыкания или возникает пожароопасная обстановка.

Современные выключатели для отключения питания в автоматическом режиме, защищают электрическую сеть с двух направлений:

  • теплового воздействия;
  • электромагнитного скача.

Такое техническое решение предохраняет силовые линии и подключённые приборы от длительного воздействия тока, выходящего за рамки номинальных значений. Также, автоматы защищают электрические коммуникации и устройства от замыканий.

Для защиты от тока критической мощности и высокой температуры, в автоматы устанавливаются специальные пластины биметаллического типа, изготавливаемые из двух различных металлов. Если на элемент оказывается воздействие током мощностью выше расчётного номинала, то пластина становится гибкой. За счёт этого осуществляется давление на контур отключения, и происходит срабатывание автомата.

Читайте также:  Как измерить амперы мультиметром

Электромагнитная защита в таких выключателях реализована на основе соленоида, имеющего сердечник, сдвигающегося в сторону отключения при пропускании через него сверх токов, возникающих при замыканиях. Это обеспечивает быстрое срабатывание автоматики при критических скачках напряжения в коммуникациях и гарантировать сохранность подключённой периферии.

Такие выключатели широко распространены и применяются в бытовых сетях, а также на производстве. Везде где есть электрические коммуникации, установка этих устройств необходима, поскольку их основное назначение – обеспечение безопасной эксплуатации электротехнического оборудования.

Опасность несоответствия проводников сетевой нагрузке

Грамотный выбор автомата по мощности является важной задачей при создании, ремонте и расширении сети электрических коммуникаций. Ошибки при выборе устройства защиты делают схему уязвимой для резких скачков напряжения.

Однако наряду с выбором оптимально подходящего автоматического выключателя, не менее важен верный расчёт сечения проводника. Если электропроводка имеет недостаточную пропускную способность, при повышении нагрузки и выхода её за номинальные показатели, коммуникации начинают ощутимо нагреваться. Критическое повышение температуры провоцирует плавление изоляционного слоя и возникновение пожара.

Для наглядности, приведём пример показывающий опасность, которая возникает, когда сечение проводника не соответствует мощности потребления приборов, подключённых в сеть. Предположим, что была приобретена квартира в доме старой постройки и к электрическим коммуникациям были подключены бытовые приборы современного образца, с высоким потреблением энергии.

Посчитав суммарную мощность, хозяева получили 5 киловатт общей нагрузки. Этот показатель примерно равен 23 амперам. Логичной кажется монтаж автоматического выключателя на 25 ампер. Вроде бы, подбор автомата по мощности выполнен верно и коммуникации готовы к безопасному использованию.

Однако в момент подключения всех устройств, через непродолжительное время в квартире наблюдается запах горелого изоляционного слоя и задымление. Если срочно не обесточить сеть, неизбежно возгорание проводки. При этом защитный автомат бездействует, поскольку номинальная мощность, на которую он рассчитан, не превышена.

При возгорании изоляционного слоя возникает короткое замыкание, на которое автомат среагирует и отключит питание. Но будет уже поздно, поскольку пламя уже возникло и начало распространяться по квартире.

Если разобраться в причинах, то выясниться, что старая проводка имела поперечное сечение в полтора квадратных миллиметров. Такой кабель рассчитан на максимальный ток в 19 ампер, соответственно он не способен выдерживать нагрузку современных бытовых приборов.

Для облегчения вычислений мы приводим таблицу типовых значений для проводников из меди и алюминия. В таблице также учитываются и способы прокладки проводки, от них во многом зависит окончательное сечение проводников.

Как правильно подобрать и рассчитать автоматический выключатель (простой расчет автомата).

Автоматический выключатель – это устройство, обеспечивающее защиту электропроводки и потребителей (электрических приборов) от коротких замыканий и перенагрузки электросети. Бытует ошибочное мнение, что автоматический выключатель обеспечивает защиту электроприборов от неполадок в сети. Это чушь, тут скорее наоборот, автоматический выключатель защищает проводку от самих потребителей, ведь перенагрузку электросети создают сами потребители.

У каждого автоматического выключателя есть свои технические характеристики, но чтобы сделать правильный выбор автоматического выключателя, нужно понимать и учитывать всего три: это номинальный ток, класс автомата и отключающая способность.

Разберем их по порядку.

Номинальный ток In – это сила тока, которую может пропустить через себя автомат. При превышении номинального тока, происходит размыкание контактов автоматического выключателя, вследствие чего обесточивается участок цепи. По стандартам, отключение автоматического выключателя должно происходить при силе тока в 145% от номинального. Самые распространенные автоматы с номинальным током в 6; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63 А.

Класс автомата – это кратковременное значение силы тока, при котором автомат не срабатывает. Что это значит? Существует такое понятие как пусковой ток. Пусковой ток – это ток, который кратковременно потребляет электроприбор при запуске. Пусковой ток может во много раз превосходить номинальный ток прибора. Например, при включении лампочки в 60 Вт, создается пусковой ток в 10-12 раз больше от рабочего. Это значит, что на протяжении нескольких секунд, лампочка будет потреблять не 0.27 А, а 2.7-3.3 А. Для того чтобы компенсировать пусковые токи и используются классы автоматов.

Существуют 3 класса автоматических выключателей:

  1. класс B (превышение пускового тока в 3-5 раз от номинального)
  2. класс C (превышение пускового тока в 5-10 раз от номинального)
  3. класс D (превышение пускового тока в 10-50 раз от номинального)
Читайте также:  Как пользоваться пробником отверткой

Самый оптимальный класс для жилых и коммерческих помещений – это C класс.

Отключающая способность – это предельное значение тока короткого замыкания, которое может выдержать автоматический выключатель без потери работоспособности. На нашем рынке распространенны автоматические выключатели с отключающей способностью в 4,5 кА (килоампер). Но в Европе такие автоматы к установке запрещены, там они должны быть минимум в 6 кА. Если посмотреть на практике, то вполне хватает и 4,5 кА, так как в быту ток короткого замыкания редко превышает 1 кА. Если хотите соответствия стандартам, то выбирайте автомат на 6 кА и больше, если хотите по экономней, то автомат на 4,5 кА самое то.

Расчет автоматического выключателя.

Автоматический выключатель можно рассчитывать двумя методами: по силе тока потребителей или по сечению используемой проводки.

Рассмотрим первый способ – расчет автомата по силе тока.

Первым шагом, нужно подсчитать общую мощность, которую нужно повесить на автомат. Для этого суммируем мощность каждого электроприбора. Например, нужно рассчитать автомат на жилую комнату в квартире. В комнате находится компьютер (300 Вт), телевизор (50 Вт), обогреватель (2000 Вт), 3 лампочки (180 Вт) и еще периодически будет включаться пылесос (1500 Вт). Плюсуем все эти мощности и получаем 4030 Вт.

Вторым шагом рассчитываем силу тока по формуле I=P/U
P – общая мощность
U – напряжение в сети

Рассчитываем I=4030/220=18,31 А

Выбираем автомат, округляя значение силы тока в большую сторону. В нашем расчете это автоматический выключатель на 20 А.

Рассмотрим второй метод – подбор автомата по сечению проводки.

Этот метод намного проще предыдущего, так как не нужно производить никаких расчетов, а значения силы тока брать из таблицы (ПУЭ табл.1.3.4 и 1.3.5.)

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.

Чтобы 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.

УЗО служит для обесточивания сети при выявлении малейшей утечки в цепи. Например, при повреждении электрического кабеля, чтобы не травмировать человека, цепь будет отключена.

Дифавтомат, помимо УЗО, оснащен встроенным выключателем автоматического типа. Он служит для обесточивания системы, предотвращения короткого замыкания, перегрузки цепи, в общем. Одним словом, это два в одном.

Обычный автоматический выключатель (автомат) защищает цепь от перегрузки, но он не может создать безопасные условия для человека. Поэтому в современных строениях устанавливают либо дифавтоматы, либо УЗО и автоматы совместно.

Подбор любого защитного устройства зависит от характеристик сети. В первую очередь от нагрузки, подключенной к ней. Поэтому важно знать, как рассчитать мощность автомата по нагрузке.

Плюсы и минусы

Преимуществом дифавтомата в его компактности, многофункциональности, 100% защита цепи от внезапных перегрузок или иной опасности. Ну а главный «козырь» — стоимость, которая ниже, нежели суммарная стоимость УЗО и выключателя автоматического типа.

Если учитывать единичный случай, то разница не слишком ощутима, но при покупке на весь дом выгода существенная. Впрочем, многое зависит от марки изделия. Монтаж занимает мало времени, на рейке дифавтомат также помещается довольно компактно.

Есть и свои недостатки у дифавтоматов. При выходе со строя придётся приобретать изделие в комплекте, а не по отдельности.

Возникновение короткого замыкания приведёт к трудностям в поиске его причины. При разделенной установке идентификация намного проще: выключился УЗО – утечка, автомат – короткое замыкание.

Какой выбрать вид защитного устройства, вопрос не из лёгких. Как делают многие электрики: если речь идёт о небольшой квартире, тогда используйте дифавтомат.

Когда собираетесь монтировать сложные конструкции, лучше всего устанавливать отдельные блоки УЗО и выключатели автоматического типа на группу. Причём на каждую группу монтировать свой отдельный выключатель.

Каковы критерии отбора оборудования

Если всё-таки отдали предпочтение дифавтомату, как продукту современных технологий, внимательно выбирайте изделие. Тщательным образом ознакомьтесь с его техническими данными. При выборе автомата по мощности нагрузки, обращают внимание на следующее:

  • напряжение и фазы: изделия по номинальному однофазному и трёхфазному типу, 220В и 360 В, соответственно. В первом вариант одна клемма, во втором – три для подключения. Все показатели указываются в паспорте на оборудование и маркируются на внешней стороне корпуса;
  • сила тока утечки: обозначается греческим символом «дельта» и исчисляется в миллиамперах. Корректно подобрать можно, основываясь на такие данные: на дом в целом – до 350 мА, на конкретную группу – 30 мА, точки и освещение – 30мА, одиночные точки – 15мА, бойлер – 10мА;
  • класс оборудования: А – сработка в результате утечки постоянного напряжения. АС – при утечке переменного тока;
  • защита от порыва «ноля»: при обнаружении подобного, система идентифицирует это как порыв и отключает оборудование;
  • время отключения: обозначается символом Tn и не должно превышать 0,3 секунды.
Читайте также:  Как рассчитать ток двигателя

Для бытовых нужд наиболее распространёнными являются приборы с маркировкой «C» и диапазоном 25А. Монтаж вводных конструкций требует более мощных в виде C50, 65, 85, 95.

Розетки и прочие точки – C15, 25. Приборы освещения – C7, 12, электрическая плита – C40.

Можно сказать, что это временная характеристика максимальной кратковременной мощности тока, которую может выдержать автомат и не сработать. «C» означает, что автомат срабатывает при превышении номинального тока в 5-10 раз.

Вычисление показателей

Расчет мощности при выборе автомата проводится так. Например, все монтажные работы выполнены электрическим кабелем с сечением 3,0 и максимальной силой 25А.

Общая мощность приборов равна: микроволновая печь 1,5 kW, электрочайник 2,1 kW, холодильник 0.7 kW, телевизор 0.5 kW. Суммарная мощность получается равной 4,7 kW или же 4.7 * 1000 W.

Чтобы мощность в каждой цепи было проще рассчитать, нагрузку разделяют на группы. Оборудование наибольшей мощности подключают отдельно. Не стоит пренебрегать нагрузкой малой мощности, поскольку при расчетах в сумме может получиться существенный результат.

Для вычисления используем формулу: мощность / напряжение. Итого 21,3 А. Потребуется УЗО или дифавтомат с граничным потреблением 25А, не более. Если количество потребителей более двух, то суммарную мощность следует умножать на 0,7, для корректировки данных. При нагрузке три и более – на 1,0.

Понижающие коэффициенты для некоторых приборов:

  • холодильное оборудование от 0,7 до 0,9, в зависимости от характеристик мотора;
  • подъёмные устройства и лифты 0,7;
  • оргтехника 0,6;
  • люминесцентные лампы 0,95;
  • лампы накаливания 1,1;
  • тип ламп ДРЛ 0,95;
  • неоновые газовые установки 0,4.

Понижение мощности обусловлено тем, что не все приборы могут быть включены одновременно.

По значению рабочего тока нагрузки подбирается автомат. Номинал автомата должен быть чуть меньше рассчитанного значения тока, но допускается выбирать и немного большие значения.

Значение тока при выборе сечения кабеля

Соответствие тока сечению жил кабеля можно проверить по таблице

Сводные характеристики для однофазного автомата:

  • сила 17А – показатель мощности до 3,0 кВт – ток 1,6 – сечение 2,4;
  • 26А – до 5,0 – 25,0 – 2,6;
  • 33А – 5,9 – 32,0 – 4,1;
  • 42А – 7,4 – 40,0 – 6,2;
  • 51А – 9,2– 48,4 – 9,8;
  • 64А – 12,1 – 62,0 – 16,2;
  • 81А – 14,4 – 79,0 – 25,4;
  • 101А – 18,3 – 97,0 – 35,2;
  • 127А – 22,4 – 120,0 – 50,2;
  • 165А – 30,0 – 154,0 – 70,1;
  • 202А – 35,4 – 185,0 – 79,2;
  • 255А – 45,7 – 240,0 – 120,0;
  • 310А – 55,4 – 296,0 – 186,2.

Можно также воспользоваться специальным графиком, по которому определяется номинальный ток автомата в зависимости от мощности нагрузки.

Нужное сечение кабеля подбирается исходя из суммарной мощности тока, проходящего через провод, рассчитать её поможет формула, схема расчета такова:

где сила тока = суммарный показатель мощности разделён на напряжение в цепи. В большинстве случаев электрики используют именно эту формулу.

Более точная формула расчета мощности P=I*U*cos φ, где φ – угол между векторами тока, проходящего через автомат, и напряжения (не стоит забывать, что они могут быть переменными). Но поскольку в бытовых устройствах, работающих от однофазной сети, сдвига фазы между током и напряжением практически нет, то применяют упрощенную формулу мощности.

Если сеть трехфазная, то может наблюдаться существенный сдвиг фаз. В этом случае при расчетах мощность уменьшается, а получившийся ток надо делить на 3.

Так, для прибора мощность 6,5 кВт:

На электроприборах часто делают маркировку или прикрепляют табличку, с указанием этого параметра и значения мощности. Это позволяет быстро произвести расчеты. В трехфазной сети для нагрузки большой мощности применяют автоматы типа D.