Как рассчитать мощность автомата? • Energy-Systems
Автомат
Прежде чем мы начнем выяснять, какрассчитать мощность автомата при проектировании электропроводки в квартире, давайте разберемся с определением, что такое автоматический выключатель и для чего он нужен?
Автоматический выключатель, или попросту автомат, – это механическое коммутационное устройство, основной функцией которого является проводка и отключение токов при нормальном состоянии электрической цепи. Также в функции автомата входит в автоматическом режиме отключать электрические токи при возникшем нестандартном состоянии электрической цепи, то есть при коротком замыкании.
Простыми словами, основное предназначение автомата выключателя есть защита вашей электрической сети от коротких замыканий и скачков напряжения.
В советские времена повсеместно при проектирование электропроводки в квартире устанавливались керамические пробки с одноразовым сердечником, который перегорал, в случае скачка напряжения.
Пример проекта электропроводки в квартире
Назад
1из14
Вперед
Как мы уже определились, автомат разъединяет сеть, когда нагрузка значительно увеличивается или происходит замыкание цепи, но принцип работы автоматического выключателя таков, что он должен пропустить ток и не отключаться, когда вы, скажем, включили сразу утюг, электрический чайник и стиральную машину.
Принцип работы автомата
Перед тем как выбрать автомат при подключении электричества, необходимо разобраться в принципе его работы. Некоторые ошибочно полагают, что автоматический выключатель защищает электрические бытовые приборы. Но это не совсем так. Автоматический выключатель защищает электрическую сеть от перегруза и к бытовым электроприборам не имеет никакого отношения.
Если возникает короткое замыкания или перегруз кабеля, то увеличивается и сила тока, это в конечном итоге приводит к нагреву кабеля и возгоранию обмотки провода.
При коротком замыкании сила тока увеличивается особенно сильно, в критический момент ее сила может равняется нескольким тысячам ампер. Стандартный кабель, который прокладывают в домах и квартирах с сечением 2,5мм², попадая под такую нагрузку, может запросто загореться, а это уже чревато пожаром в помещении.
При перегрузках возможность возгорания также велика. Хоть сила тока и не достигает таких величин, как при замыкании, но все же этой нагрузки хватает, чтобы расплавить изоляцию, а это уже приведет к короткому замыканию, создаст пожароопасную ситуацию.
Расчет мощности автомата
Исходя из выше перечисленного, можно заключить, что расчет мощности автомата является очень важным моментом при выборе необходимого именно для вас агрегата.
Автомат защищает электропроводку, которая подключена после него.
Расчет необходимой мощности происходит благодаря параметру номинального тока.
В частности, в требованиях правил устройств электроустановок значится, что токи установок автоматов выбираются по номинальному току приемника или меньше расчетных токов защищаемого участка цепи.
Расчет мощности автомата, то есть расчет по номинальному току приемника, производят в том случае, если кабель на всех участках по всей длине электропроводки рассчитан на такую нагрузку. Другими словами, номинал автомата меньше допустимого тока электропроводки.
Для наглядности представьте ситуацию: провод сечением 1мм², величина нагрузки на участке 10 кВт. Автомат берем по номинальному току нагрузки (40 А). В данном случае провод расплавится, так как расчетный номинальный ток провода 10-12 А, а через него подают 40 А. Автомат произведет отключение в момент короткого замыкания. По сути, это пример самой, что ни на есть пожароопасной ситуации. Именно поэтому номинальный ток автомата определяется сечением провода, по которому проходит ток. Уровень нагрузки нужно учитывать после выбора сечения провода. Номинальный ток автоматического выключателя должен быть меньше, такой же или немного выше максимально допустимого тока для провода данного сечения.
Отсюда следует, что выбор автомата напрямую зависит от минимального сечения провода используемого в проводке.
К примеру, медный провод сечением 1,5мм², допустимый ток 19 ампер. Для данного провода необходимо выбрать автомат значение номинального тока, которого является меньше, например 16 ампер. Выбрав автомат на 25ампер, подвергаем себя реальному риску устроить пожар, так как сечение провода не позволяет выдерживать подобные нагрузки. Для правильного расчета автоматического выключателя необходимо учитывать сечение провода.
Расчет мощности автомата с учетом использования бытовых электроприборов
С проводами все более или менее понятно. Постараемся теперь пояснить, как рассчитывать мощность автомата учетом использования бытовых электроприборов.
Представим, что у нас кухонные розетки питает кабель ВВГ 3-2,5, для которого предельное значение тока равняется 25 ампер. При этом мы на своей кухне имеем:
- чайник 2,0 кВ
- телевизор 0,4 кВ
- микроволновку 1,6 кВ
- холодильник 0,5 кВ
2,0 + 0,4 + 1,6 + 0,5 = 4,5 кВ
Общая мощность потребления на кухне составила 4,5 кВ
Переводим в ватты: 4,5 кВ * 1000 = 4500 В
Получившиеся ватты переведем в амперы: P (мощность) / U (напряжение) = I (сила тока)
4500 / 250 = 20,45 А
Также необходимо учесть коэффициент спроса, учитывается по количеству потребителей:
2 потребителя – коэффициент 0,8
3 потребителя – коэффициент 0,75
5 — 200 потребителя – коэффициент 0,7
После учета коэффициента рабочий ток составил 15,33 А
Теперь, когда мы просчитали рабочий ток проводки, попробуем выбрать под нее автомат. Так как мы уже знаем, что номинальная мощность автомата должна быть немного меньше или равной номинальному току проводки, нам подойдет автомат с номинальным током 16 А
После этого делаем проверку по сечению провода, не превышает ли номинальный ток нашего автомата максимально допустимый для нашего провода. Сравнить можно по следующей таблице:
Сечение провода в мм² | Максимально допустимая сила тока для меди (А) | Максимально допустимая сила тока для алюминия (А) |
0,75 | 11 | 8 |
1,0 | 15 | 11 |
1,5 | 17 | 13 |
2,5 | 25 | 19 |
4,0 | 35 | 28 |
6,0 | 42 | 32 |
10,0 | 60 | 47 |
16,0 | 80 | 60 |
Ниже вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором для расчёта стоимости проектирования сетей электроснабжения:
Онлайн расчет стоимости проектирования
Пример проекта электрики дома
Назад
1из20
Вперед
Как рассчитать номинальный ток автоматического выключателя?
Приветствую вас, уважаемые читатели сайта elektrik-sam. info.
В предыдущей серии статей мы подробно изучили назначение, конструкцию и принцип действия автоматического выключателя, разобрали его основные характеристики и схемы подключения, теперь, используя эти знания, вплотную приступим к вопросу выбора автоматических выключателей. В этой публикации мы рассмотрим, как рассчитать номинальный ток автоматического выключателя.
Эта статья продолжает цикл публикаций Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — подробное руководство. В следующих публикациях планирую подробно разобрать, как выбрать сечение кабеля, рассмотреть расчет электропроводки квартиры на конкретном примере с расчетом сечения кабеля, выбором номиналов и типов автоматов, разбивкой проводки на группы. В завершении серии статей по автоматическим выключателям будет подробный пошаговый комплексный алгоритм их выбора.
Хотите не пропустить выхода этих материалов? Тогда подписывайтесь на новости сайта, форма подписки справа и в конце этой статьи.
Итак, приступим.
Электропроводка в квартире или доме обычно разделена на несколько групп.
Групповая линия питает несколько однотипных потребителей и имеет общий аппарат защиты. Другими словами — это несколько потребителей, которые подключены параллельно к одному питающему кабелю от электрощита и для этих потребителей установлен общий автоматический выключатель.
Проводка каждой группы выполняется электрическим кабелем определенного сечения и защищается отдельным автоматическим выключателем.
Для расчета номинального тока автомата необходимо знать максимальный рабочий ток линии, который допускается для ее нормальной и безопасной работы.
Максимальный ток, который кабель может выдержать не перегреваясь, зависит от площади сечения и материала токопроводящей жилы кабеля (медь или алюминий), а так же от способа прокладки проводки (открытая или скрытая).
Также необходимо помнить, что автоматический выключатель служит для защиты от сверхтоков электропроводки, а не электрических приборов. То есть автомат защищает кабель, который проложен в стене от автомата в электрическом щите к розетке, а не телевизор, электроплиту, утюг или стиральную машину, которые подключены к этой розетке.
Поэтому номинальный ток автоматического выключателя выбирается, прежде всего, исходя из сечения применяемго кабеля, а затем уже берется в расчет подключаемая электрическая нагрузка. Номинальный ток автомата должен быть меньше максимально допустимого тока для кабеля данного сечения и материала.
Расчет для группы потребителей отличается от расчета сети одиночного потребителя.
Начнем с расчета для одиночного потребителя.
1.А. Расчет токовой нагрузки для одиночного потребителя
В паспорте на прибор (или на табличке на корпусе) смотрим его потребляемую мощность и определяем расчетный ток:
В цепи переменного тока существует два разных типа сопротивления – активное и реактивное. Поэтому мощность нагрузки характеризуется двумя параметрами: активной мощностью и реактивной мощностью.
Коэффициент мощности cos φ характеризует количество реактивной энергии, потребляемой устройством. Большинство бытовой и офисной техники имеет активный характер нагрузки (реактивное сопротивление у них отсутствует или мало), для них cos φ=1.
Холодильники, кондиционеры, электродвигатели (например, погружной насос), люминисцентные лампы и др. вместе с активной составляющей имеют также и реактивную, поэтому для них необходимо учитывать cos φ.
1.Б. Расчет токовой нагрузки для группы потребителей
Общая мощность нагрузки групповой линии определяется как сумма мощностей всех потребителей данной группы.
То есть для расчета мощности групповой линии необходимо сложить мощности всех приборов данной группы (все приборы, которые Вы планируете включать в этой группе).
Берем лист бумаги и выписываем все приборы, которые планируем подключать к этой группе (т.е. к этому проводу): утюг, фен, телевизор, DVD-проигрыватель, настольную лампу и т. д.):
При расчете группы потребителей вводится так называемый коэффициент спроса Кс, который определяет вероятность одновременного включения всех потребителей в группе в течение длительного промежутка времени. Если все электроприборы группы работают одновременно, то Кс=1.
На практике обычно все приборы одновременно не включаются. В общих расчетах для жилых помещений коэффициент спроса принимается в зависимости от количества потребителей из таблицы, приведенной на рисунке.
Мощности потребителей указываются на табличках электроприборов, в паспортах к ним, при отсутствии данных можно принимать согласно таблицы (РМ-2696-01, Приложение 7.2), или посмотреть на похожие потребители в интернете:
По расчетной мощности определяем полную расчетную мощность: Определяем расчетный ток нагрузки для группы потребителей:
Ток, рассчитанный по приведенным формулам, получаем в амперах.
2. Выбираем номинал автоматического выключателя.
Для внутреннего электроснабжения жилых квартир и домов в основном применяют модульные автоматические выключатели.
Номинальный ток автомата выбираем равным расчетному току или ближайший больший из стандартного ряда:
6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 А.
Если выбрать автомат меньшего номинала, то возможно срабатывание автоматического выключателя при полной нагрузке в линии.
Если выбранный номинальный ток автомата больше величины максимально возможного тока автомата для данного сечения кабеля, то необходимо выбрать кабель большего сечения, что не всегда возможно, или такую линию необходимо разделить на две (если понадобится, то и более) части, и провести весь приведенный выше расчёт сначала.
Необходимо помнить, что для осветительной цепи домашней электропроводки используются кабели 3×1.5 мм2, а розеточной цепи — сечением 3×2.5 мм2. Это автоматически означает ограничение потребляемой мощности для нагрузки, питаемой через такие кабели.
Из этого также следует, что для линий освещения нельзя применять автоматы с номинальным током более 10А, а для розеточных линии — более 16А. Выключатели освещения выпускаются на максимальный ток 10А, а розетки на максимальный ток 16А.
Смотрите подробное видео Как рассчитать номинальный ток автоматического выключателя
Рекомендую материалы по теме:
Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — подробное руководство.
Как выбирать автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы?
Автоматические выключатели — конструкция и принцип работы.
Номинал токовые характеристики автоматических выключателей.
Автоматические выключатели технические характеристики.
Номиналы групповых автоматов превышают номинал вводного?
Почему в жару срабатывает автоматический выключатель?
Менять ли автоматический выключатель, если его «выбивает»?
Конструкция (устройство) УЗО.
Устройство УЗО и принцип действия.
Работа УЗО при обрыве нуля.
Как проверить тип УЗО?
Почему УЗО выбирают на ступень выше?
Как рассчитать электрическую нагрузку
••• электронная схема изображение от angelo.gi с сайта Fotolia.com
Обновлено 06 октября 2017 г. Электрические принципы применяются независимо от приложения. У вас есть ряд компонентов, распределенных по цепи, которые составляют нагрузку цепи. У вас есть источник энергии. Вы хотите знать характеристики компонентов нагрузки. У вас есть закон Кирхгофа, который, по сути, гласит, что сумма напряжений нагрузки равна сумме напряжений источника. Вы не хотите повредить ни один из компонентов схемы, поэтому рассчитываете нагрузку.
Расчет электрической нагрузки в простой цепи
Рассчитайте электрическую нагрузку для простой линейной цепи с источником напряжения 9 вольт и двумя последовательно соединенными резисторами по 330 Ом каждый. Второй резистор имеет вывод, который идет на землю. Рассчитайте по следующим уравнениям. Пусть мощность = напряжение * ток (P = VI). Пусть ток = напряжение/сопротивление (I=V/R).
Примените второй закон Кирхгофа, согласно которому сумма напряжений в цепи равна нулю. Сделать вывод, что напряжение нагрузки вокруг простой цепи должно быть 9вольт. Рассчитайте, что напряжение нагрузки равномерно распределено по каждому из резисторов, так как они имеют одинаковое сопротивление, и что напряжение на каждом должно быть 4,5 вольта (или -4,5 для целей закона Кирхгофа).
Рассчитайте I=V/R (расчет тока), чтобы I=4,5/330=13,6 мА (миллиампер). Рассчитайте P=VI=9*0,0136=0,1224 Вт. Обратите внимание, что все характеристики нагрузки (напряжение, сопротивление, ток и мощность) теперь известны. Будьте осторожны и выбирайте резисторы мощностью 0,5 Вт.
Используйте онлайн-симулятор линейных цепей для моделирования простых цепей и расчета характеристик нагрузки. Используйте описанный ниже симулятор линейной схемы под названием Linear Technology Spice. Создайте образец схемы и поэкспериментируйте с различными компонентами нагрузки. Рассчитайте характеристики нагрузки, используя уравнения напряжения, тока, сопротивления (или индуктивности) и мощности.
Расчет электрической нагрузки на дом
Второй закон Кирхгофа: Сумма напряжения источника и напряжения нагрузки равна нулю. Для приведенной выше схемы с двумя резисторами источник 9 вольт и напряжения нагрузки -4,5 вольт и -4,5 вольт (на двух резисторах) складываются в ноль.
Рассчитайте нагрузку для типичного дома на одну семью с помощью онлайн-калькулятора электрической нагрузки. Воспользуйтесь онлайн-калькулятором электрической нагрузки для дома на одну семью.
Введите площадь вашего дома. Введите количество «контуров малых электроприборов» и «контуров прачечной» и при необходимости обратитесь к электрической схеме. Используйте значения по умолчанию, если информация недоступна. Введите значения для «Закрепленные устройства», «Приборы для приготовления пищи», «Нагрев или охлаждение» и «Самый большой двигатель». Нажмите «Рассчитать нагрузку».
Обратите внимание на «Общая расчетная нагрузка», «Расчетная сила тока», «Общая нагрузка нейтрали», «Общая нагрузка нейтрали» и «Общая сила тока нейтрали».
Связанные статьи
Ссылки- Бостонский университет Физика: Правила Кирхгофа
- Знания в области электротехники: Калькулятор нагрузки SFD
Фото предоставлены
ПоТимоти Тиле
Тимоти Тиле
Тимоти Тиле является местным электриком № 176 IBEW с более чем 30-летним опытом работы в жилых, коммерческих и промышленных электросетях. Он имеет степень младшего специалиста в области электроники и прошел четырехлетнее обучение. Он писал для The Spruce о проектах электропроводки и домашней установки более восьми лет.
Узнайте больше о The Spruce’s Редакционный процесс
Обновлено 09.10.22
Рассмотрено
Ларри Кэмпбелл
Рассмотрено Ларри Кэмпбелл
Ларри Кэмпбелл — подрядчик-электрик с 36-летним опытом работы в области электропроводки в жилых и коммерческих помещениях. Он работал техником-электронщиком, а затем инженером в IBM Corp., является членом Наблюдательного совета Spruce Home Improvement Review Board.
Узнайте больше о The Spruce’s Наблюдательный совет
Ель / Кевин Норрис
Понимание мощности и нагрузки становится необходимым, если вы планируете электроснабжение нового дома или если вы рассматриваете возможность модернизации электроснабжения в старом доме. Понимание потребностей в нагрузке позволит вам выбрать электрическую службу с соответствующей мощностью. В старых домах чрезвычайно распространено, что существующая служба сильно не соответствует потребностям всех современных приборов и функций, которые сейчас используются.
Общая электрическая мощность электрической службы измеряется в силе тока (амперы). В очень старых домах с проводкой с ручкой и трубкой и ввинчиваемыми предохранителями вы можете обнаружить, что первоначальная электрическая служба обеспечивает 30 ампер. Немного более новые дома (построенные до 1960 г.
Как вы узнаете, адекватны ли ваши текущие электрические услуги, или как вы планируете новые электрические услуги? Для определения этого требуется математическое сравнение общей доступной емкости с вероятной нагрузкой , которая будет размещена на этой емкости.
Ель / Нуша АшджаиПонимание электрической мощности
Расчет того, сколько энергии требуется вашему дому, заключается в расчете нагрузки по току всех различных приборов и приспособлений, а затем в расчете запаса прочности. Как правило, рекомендуется, чтобы нагрузка никогда не превышала 80 процентов мощности электроснабжения.
Чтобы использовать математику, вам нужно понимать взаимосвязь между ваттами, вольтами и амперами. Эти три общих электрических термина имеют математическую связь, которую можно выразить несколькими способами:
- Вольт x Ампер = Вт
- Ампер = Вт/Вольт
Эти формулы можно использовать для расчета мощности и нагрузки отдельных цепей, а также для всей электросети. Например, ответвленная цепь на 20 ампер и 120 вольт имеет общую мощность 2400 ватт (20 ампер x 120 вольт). Поскольку стандартная рекомендация состоит в том, чтобы общая нагрузка составляла не более 80 процентов от емкости, это означает, что 20-амперная схема имеет реальную емкость 19 ампер.20 Вт. Таким образом, чтобы избежать опасности перегрузок цепи, все осветительные приборы и съемные приборы вместе в этой цепи должны потреблять не более 1920 Вт мощности.
Довольно легко прочитать номинальную мощность лампочек, телевизоров и других приборов в цепи, чтобы определить вероятность перегрузки цепи.
Та же формула может быть использована для определения мощности общей электрической сети дома. Поскольку основная сеть дома 240 вольт, математика выглядит так:
- 240 вольт x 100 ампер = 24 000 ватт
- 80 процентов от 24 000 ватт = 19 200 ватт
Другими словами, следует ожидать, что электрическая сеть на 100 ампер будет обеспечивать мощность нагрузки не более 19 200 ватт в любой момент времени.
Расчет нагрузки
После того, как вы узнаете мощность отдельных цепей и всего электроснабжения дома, вы можете сравнить ее с нагрузкой, которую можно рассчитать, просто сложив номинальные мощности всех различных приборов и устройств, которые будут потреблять энергию в точке потребления. в то же время.
Вы можете подумать, что это включает в себя суммирование мощности всех лампочек в осветительных приборах, всех подключаемых устройств и всех проводных устройств, а затем сравнение этого с общей мощностью. Но редко когда все электроприборы и светильники работают одновременно — например, вы бы не включили печь и кондиционер одновременно; маловероятно, что вы будете пылесосить во время работы тостера. По этой причине у профессиональных электриков обычно есть альтернативные методы определения подходящего размера для электроснабжения. Вот один из методов, который иногда используется:
- Суммируйте мощность всех ответвленных цепей общего освещения.
- Добавьте номинальную мощность всех подключаемых розеток.
- Добавьте номинальную мощность всех стационарных приборов (плиты, сушилки, водонагреватели и т. д.)
- Вычтите 10 000.
- Умножьте это число на 0,40
- Добавьте 10 000.
- Найдите полную номинальную мощность стационарных кондиционеров и номинальную мощность нагревательных приборов (печь плюс обогреватели), затем добавьте больше из этих двух чисел. (Вы не нагреваете и не охлаждаете одновременно, поэтому не нужно складывать оба числа.)
- Разделите сумму на 240.
Это итоговое число дает предполагаемую силу тока, необходимую для адекватного питания дома. Используя эту формулу, вы можете легко оценить свои текущие электрические услуги.
Другие электрики предлагают еще одно простое практическое правило:
- 100-амперная сеть, как правило, достаточна для питания основных распределительных цепей небольшого и среднего дома, а также одного или двух электроприборов, таких как плита, водонагреватель или сушилка для белья. Этой услуги может быть достаточно для дома площадью менее 2500 квадратных футов, если отопительные приборы работают на газе.
- 200-амперная сеть рассчитана на ту же нагрузку, что и 100-амперная сеть, плюс электроприборы и электрическое оборудование для обогрева/охлаждения в домах площадью до 3000 квадратных футов.
- 300- или 400-амперное обслуживание рекомендуется для больших домов (более 3500 квадратных футов) с полностью электрическими приборами и электрическим оборудованием для обогрева/охлаждения. Этот размер обслуживания рекомендуется, когда ожидаемая электрическая тепловая нагрузка превышает 20 000 Вт. Обслуживание на 300 или 400 ампер обычно обеспечивается путем установки двух сервисных панелей: одна на 200 ампер, а вторая на 100 или 200 ампер.
План на будущее
Как правило, хорошей идеей является увеличение мощности электроснабжения, чтобы сделать возможным расширение в будущем. Точно так же, как 100-амперная сеть быстро стала малогабаритной, когда электроприборы стали обычным явлением, сегодняшняя 200-амперная сеть может когда-нибудь показаться слишком малой, когда вы обнаружите, что заряжаете два или три электромобиля. Другим устройством, которое может быстро израсходовать ваши 200 ампер, является электрический водонагреватель без резервуара, который часто потребляет 120 ампер. Негабаритная электрическая служба также позволит провести вспомогательную панель в вашем гараже или сарае, если вы когда-нибудь решите заняться деревообработкой, сваркой, гончарным делом или другим хобби, требующим большой мощности.