Расчет потребляемой мощности и силы тока
Номиналы мощности можно посмотреть в технических описаниях или на корпусе. Если по какой-то причине эти данные отсутствуют, то средние показатели на основные виды бытовой техники перечислены в таблице 2.
Таблица 2 мощность бытовых приборов и освещения таблица
№ | Наименование | Мощность | Примечания |
Освещение | |||
1. | Лампа накаливания | 60 Вт/75 Вт/100 Вт | |
2. | Лампа энергосберегающая | 7 Вт/9 Вт/11 Вт | |
3. | Точечный светильник (галогеновые лампы) | 10 Вт/20 Вт/35 Вт/5 0Вт | |
Электроплита | |||
1. | Независимая варочная панель | 6600 Вт | BOSCH – стеклокерамика |
5800 Вт | ZANUSSI – 4 конфорки | ||
7000 Вт | ZANUSSI – 4 простые +2 индукторные конфорки | ||
2. | Независимый духовой шкаф | 3000 Вт | AEG – 51 литр |
3500 Вт | ELECTROLUX – 50 литров | ||
3500 Вт | ARISTON – 56 литров | ||
3. | Зависимый духовой шкаф | 10800 Вт | ELECTROLUX – 9 режимов |
10100 Вт | ZANUSSI | ||
4. | Встраиваемый комплект HANSA | ||
Конфорки (2,2+1,2+1,2+1,8) кВт | =6400 Вт | ||
Духовка | |||
Нижний нагрев: | 1300 Вт | ||
Верхний нагрев: | 900 Вт | ||
Гриль: | 2000 Вт | ||
Конвекция: | 4 Вт | ||
Освещение: | 25 Вт | ||
Общая мaкс. мощность | 10629 Вт | ||
5. | Грили, грили-барбекю, грили-шашлычницы | 1300 Вт – 1700 Вт | |
6. | Вытяжка | 240 Вт-300 Вт | |
7. | Кухонные комбайны | 450 Вт, 750 Вт, 800 Вт | |
8. | Соковыжималка | 25–30 Вт | |
9. | Микроволновые печи без гриля | 800-900 Вт | |
10. | Микроволновые печи с грилем | 2400 Вт | |
11. | Посудомоечная машина | 2200 Вт | |
12. | Тостеры, ростеры | 850–950 Вт | |
13. | Миксеры | 350–450 Вт | |
14. | Пароварки встраиваемые | 2200–2500 Вт | |
15. | Пароварки настольные | 850–950 Вт | |
16. | Аэрогрили | 1300 Вт | |
17. | Яйцеварка | 400 Вт | |
18. | Стиральная машина | 2200 Вт | |
19. | Электрочайник | 2200–2400 Вт | |
20. | Холодильник | ||
Класс энергопотребления «А» | 160 Вт | AEG – 280 литров | |
90 Вт | BOSCH – 279 литров | ||
21. | Морозильная камера | 100–120 Вт |
Следует выбирать максимально возможные значения, которые нужно учесть при выборе проводки, так же как и зависимость сечения кабеля от нагрузки (таблица 1). Общая мощность складывается из каждой по отдельности P=P1+P2+P3+…Pn.
Вычисление силы тока производится по формулам:
- для однофазной сети I=P/220
- для трехфазной сети I=P/(√3×380)
При проведении расчетов электротока и сечения проводов вводного кабеля, общая потребляемая мощность умножается на коэффициент 1,5 для обеспечения некоторого резерва. Если он проложен скрыто, толщина жил увеличивается в полтора раза.
Расчет сечения медных проводов и кабелей
Рассмотрим пример расчета медных кабелей в розеточной группе, установленной на кухне.
Выбираем провод сечением 2,5 мм2 , но для этого необходимы 3-4 розетки. Если же розетка одна, то сечение провода должно быть как минимум в 2 раза больше. В комнате достаточно провода сечением 1,5 мм2 .
Но все же лучше произвести расчеты и узнать конкретные значения.
Выбор сечения кабеля по мощности
На сечение способна повлиять еще одна составляющая — это температура. Чeм вышe тeмпepaтypa, тeм вышe элeктpичecкoe coпpoтивлeниe пpoвoдникa. Поэтому за стандартное значение следует принимать 18 С.
Опираясь на эту температуру, составлены табличные значения.
Так как алюминиевые провода применяются, например, в уличных проводках, то таблицы зависимости сечения по току и по потребляемой мощности составлены в том числе и для алюминиевых кабелей.
Расчет сечения кабеля по мощности и длине
Правила устройства электроустановок описывают все факторы, оказывающие влияние на выбор сечения кабеля для монтажа электропроводки. Основным из них является нагрузка, используемая в сети. Получить ее можно, зная мощность электрооборудования.
Влияние оказывают и другие факторы:
- Количество жил: от этого зависит, насколько сильно нагревается провод.
- Способ укладки: кабели, уложенные под землей, выдерживают большую нагрузку. Провода, уложенные в короб, нагреваются друг о друга. Если в коробе находится больше четырех проводов, для расчета сечения применяется поправочный коэффициент, указанный в ПУЭ.
- Процент падения напряжения.
- Температура воздуха, при которой будет эксплуатироваться сеть.
К электрическим сетям предъявляются следующие требования:
- безопасность;
- надежность;
- экономичность.
Если выбранная площадь поперечного сечения провода окажется маленькой, то токовые нагрузки на кабели и провода будут большими, что приведет к перегреву. В результате может возникнуть аварийная ситуация, которая нанесет вред всему электрооборудованию и станет опасной для жизни и здоровья людей.
Если же монтировать провода с большой площадью поперечного сечения, то безопасное применение обеспечено. Но с финансовой точки зрения будет перерасход средств. Правильный выбор сечения провода – это залог длительной безопасной эксплуатации и рационального использования финансовых средств.
Осуществляется расчет сечения кабеля по мощности и току. Рассмотрим на примерах. Чтобы определить, какое сечение провода нужно для 5 кВт, потребуется использовать таблицы ПУЭ ( “Правила устройства электроустановок“). Данный справочник является регламентирующим документом. В нем указывается, что выбор сечения кабеля производится по 4 критериям:
- Напряжение питания (однофазное или трехфазное).
- Материал проводника.
- Ток нагрузки, измеряемый в амперах (А), или мощность – в киловаттах (кВт).
- Месторасположение кабеля.
В ПУЭ нет значения 5 кВт, поэтому придется выбрать следующую большую величину – 5,5 кВт. Для монтажа в квартире сегодня необходимо использовать провод из меди. В большинстве случаев установка происходит по воздуху, поэтому из справочных таблиц подойдет сечение 2,5 мм². При этом наибольшей допустимой токовой нагрузкой будет 25 А.
В вышеуказанном справочнике регламентируется ещё и ток, на который рассчитан вводный автомат (ВА). Согласно “Правилам устройства электроустановок“, при нагрузке 5,5 кВт ток ВА должен равняться 25 А. В документе указано, что номинальный ток провода, который подходит к дому или квартире, должен быть на порядок больше, чем у ВА.
Длина кабеля влияет на потерю напряжения. Таким образом, на конце проводника напряжение может уменьшиться и оказаться недостаточным для работы электроприбора. Для бытовых электросетей этими потерями можно пренебречь. Достаточно будет взять кабель на 10-15 см длиннее. Этот запас израсходуется на коммутацию и подключение. Если концы провода подсоединяются к щитку, то запасная длина должна быть еще больше, т. к. будут подключаться защитные автоматы.
При укладке кабеля на большие расстояния приходиться учитывать падение напряжения. Каждый проводник характеризуется электрическим сопротивлением. На данный параметр влияют:
- Длина провода, единица измерения – м. При её увеличении растут потери.
- Площадь поперечного сечения, измеряется в мм². При её увеличении падение напряжения уменьшается.
- Удельное сопротивление материала (справочное значение). Показывает сопротивление провода, размеры которого 1 квадратный миллиметр на 1 метр.
Падение напряжения численно равняется произведению сопротивления и тока. Допустимо, чтобы указанная величина не превышала 5%. В противном случае надо брать кабель большего сечения. Алгоритм расчета сечения провода по максимальной мощности и длине:
- В зависимости от мощности P, напряжения U и коэффициента cosф находим ток по формуле: I=P/(U*cosф). Для электросетей, которые используются в быту, cosф = 1. В промышленности cosф рассчитывают как отношение активной мощности к полной. Последняя состоит из активной и реактивной мощностей.
- С помощью таблиц ПУЭ определяют сечение провода по току.
- Рассчитываем сопротивление проводника по формуле: Rо=ρ*l/S, где ρ – удельное сопротивление материала, l – длина проводника, S – площадь поперечного сечения. Необходимо учесть ток факт, что ток идет по кабелю не только в одну сторону, но и обратно. Поэтому общее сопротивление: R = Rо*2.
- Находим падение напряжения из соотношения: ΔU=I*R.
- Определяем падение напряжения в процентах: ΔU/U. Если полученное значение превышает 5%, тогда выбираем из справочника ближайшее большее поперечное сечение проводника.
Влияние рабочих параметров на расчет
Чтобы определить, какой толщины должен быть кабель для прокладывания функциональной и безопасной проводки, можно ориентироваться на основные рабочие показатели электрической сети (напряжение, сила тока, потребляемая мощность). Однако каждый из этих способов имеет небольшие особенности, которые необходимо учитывать. Рассмотрим их по отдельности.
Напряжение
При расчете сечения кабеля по напряжению ключевое значение имеет тип сети по количеству фаз. Как мы знаем, стандартная бытовая сеть имеет 1 силовую фазу с напряжением 220 вольт, а в производственной деятельности и на высоконагруженных объектах применяется трехфазная сеть – с напряжением 380 вольт. Отличается и строение силового кабеля:
- в однофазном – 3 жилы: фаза, ноль, заземление;
- в трехфазном – 5 жил: 3 фазы, ноль, заземление.
Это накладывает определенные особенности на монтаж электросети, связанные с разводкой питания на автоматы и выделенные линии. К примеру, от силового щитка частного дома идет одна ветка для освещения и подачи электроэнергии в гараж, потребляемая мощность которого составляет 18 киловатт. И именно здесь возникает различие:
- В однофазной сети кабель будет принимать на себя всю нагрузку ветви, равную 18 кВт. То есть при использовании медного провода его сечение должно быть равно 16 или 25 мм2 (для скрытой и отрытой проводки).
- В трехфазной сети кабель будет состоять из трех питающих жил, каждая их которых будет находиться под нагрузкой в 6,6 кВт. То есть площадь сечения каждой из них может составлять 1 мм2, а суммарная – 3мм2.
Например, мы прокладываем электрическую сеть в квартире, подключенной к однофазной сети с напряжением 220В. Для питания электроплиты с номинальной мощностью в 5 кВт от распределительного щитка будет проведена отдельная ветка с автоматикой. Согласно таблице для этого нужно использовать медный кабель с площадью сечения в 2,5 мм2. Алюминиевые провода для питания таких устройств лучше не использовать совсем – их свойства могут изменить в худшую сторону под воздействием сильной нагрузки.
Сила тока
Чтобы узнать, какие провода подойдут для использования на определенном участке цепи, можно провести расчеты по силе тока. Некоторые электрики в данной ситуации производят примерный расчет, считая, что на один квадратный миллиметр сечения должно приходиться 10А тока, однако такой способ не слишком точен, поскольку подходит только для однофазных сетей и кабелей с площадью сечения до 6 мм2. Поэтому мы рассмотрим, как правильно и точно выбрать кабель исходя из величины номинального тока.
Чаще всего на корпусе электроприборов или в технической документации указывается их номинальная мощность, с помощью которой мы можем вычислить мощность и, следовательно, нагрузку. Сложив токовые нагрузки всех электроприборов, получим суммарную мощность. Исходя из этой величины, надо будет выбирать провод. Например, в участок сети включены две ламы мощностью по 100Вт и четыре – по 40Вт, а также 1200Вт микроволновка и 2200Вт электрический чайник. Суммарная мощность нагрузки в такой цепи составит 3760Вт или 3,76 кВт. Для расчета сечения кабеля понадобится стандартная формула нахождения силы тока.
I= P/U
P – сопротивление (общая мощность); U – напряжение сети; I – сила тока
I= 3760Вт/220В= 17,09 А
Токовая нагрузка на нашем участке сети составляет 17,09А. В выборе подходящего кабеля нам поможет таблица нагрузок, использовавшаяся в способах выше. Обращаемся к ней и видим, что в однофазной сети с напряжением в 220В можно использовать медный кабель с сечением 1,5 мм2 или алюминиевый с сечением 2,5 мм2. Для сети с напряжением 380В эти показатели аналогичны – существенная разница в требуемой толщине кабелей между трех- и двухфазными сетями становится заметной только при нагрузке выше 25А.
Не забывайте, что выбор проводников по длительно допустимому току необходимо производить с округлением в большую сторону. Если, например, суммарная нагрузка составляет 22,5 А, следует брать кабель с сечением не ниже этого значения. Согласно таблице это будет 2,5 мм2 для медных проводов и 4 мм2 – для алюминиевых. Такое соотношение закономерно для двух этих материалов, так как медь обладает более высокой пропускной способностью.
Общий алгоритм подбора кабеля в сети 0,4 кВ
Давайте посмотрим, самый общий алгоритм подбора кабеля в сети 0,4 кВ. Подбор сечения кабеля в электросети 0,4кВ проводится по потере напряжения по следующему алгоритму.
- Сложить всю нагрузку сети;
- Умножить полученную нагрузку на коэффициент использования, К=0,7;
- По полученному значению (Ux) вычислить ток нагрузки, по формуле:
I=P/Ux Cos(фи)
где cos(фи) принимаем равным 0,9. По этому току можно выбрать номинал вводного автомата и значение тока расцепителя в трансформаторной подстанции;
Теперь рассчитываем кабель
- По току нагрузки, но не менее тока нагрузки расцепителя в подстанции, по таблицам ПУЭ подбираем сечение кабеля;
- Если планируется вести несколько кабелей, ток нагрузки умножаем на поправочные коэффициенты. Используем другие поправочные коэффициенты, если нужно;
Делаем расчет на потери напряжения по длине. Формула простая:
dU=(PxL)÷(KxS)
, где
- P – активная мощность;
- L – длина кабеля;
- K – коэффициент, равный для однофазной сети алюминиевого кабеля =46, для медного кабеля = 77, для техфазной сети = 12,8 (алюминий) и = 7,7 (медь).
- S – сечение кабеля по жилам.
По ПУЭ:
- Для силовых сетей, потеря напряжения не должна превышать 5%;
- Для освещения промпредприятий и общественных зданий не более 2,5%,
- Для сетей освещения жилых домов и освещения улиц 5%.
Если потеря мощности по длине не укладывается в эти рамки, меняется сечение или марка кабеля.
Теперь подробнее.
Как рассчитать сечения кабеля по мощности
При достаточном значении сечения кабеля электрический ток будет проходить до потребителя, не вызывая нагрева. Почему происходит нагрев? Постараемся объяснить максимально доступно. К примеру, в розетку включён чайник потребляемой мощностью 2 киловатта, но идущий к розетке провод может передать для него ток мощностью только 1 киловатт. Пропускная способность кабеля связана с сопротивлением проводника — чем оно больше, тем меньший ток может передаваться по проводу. В результате высокого сопротивления в проводке и происходит нагрев кабеля, постепенно разрушающий изоляцию.
При соответствующем сечении электрический ток доходит до потребителя в полном объёме, и нагревание провода не происходит. Поэтому, проектируя электропроводку, следует учитывать потребляемую мощность каждого электрического прибора. Это значение можно узнать из технического паспорта на электроприбор или из наклеенной на нём этикетки. Суммируя максимальные значения и используя нехитрую формулу:
и получаем значение общей силы тока.
Pn обозначает указанную в паспорте мощность электроприбора, 220 – номинальный вольтаж.
Для трехфазной системы (380 В) формула выглядит так:
Полученное значение I измеряется в Амперах, и на основании него и подбирается соответствующее сечение кабеля.
Известно, что пропускная способность медного кабеля составляет 10 А/мм, для алюминиевого кабеля значение пропускной способности составляет 8 А/мм.
Для того чтоб рассчитать сечение кабеля нужно величину тока разделить на 8 или 10, в зависимости от вида кабеля. Полученный результат и будет размером сечения кабеля.
Например рассчитаем величину сечения кабеля для подключения стиральной машины, потребляемая мощность которой составляет 2400 Вт.
I=2400 Вт/220 В=10,91 А, округлив получаем 11 А.
Дальше, чтоб увеличить запас прочности, согласно правилу “пяти ампер” к полученному значению силы тока нужно прибавить еще 5 А:
11 А+5 А=16 А.
Если учитывать, что в квартирах используют трехжильные кабеля и посмотреть по таблице, то к 16 А близкое значение 19 А, поэтому для установки стиральной машины потребуется провод, сечение которого не меньше 2 мм².
Таблица сечения кабеля относительно величины силы тока
Сечение токо-прово-дящей жилы(мм2) Ток(А), для проводов, проложенных
Откры- то | в одной трубе | |||||
двух одно- жильных | трех одно- жильных | четырех одно- жильных | одного двух- жильного | одного трех- жильного | ||
0,5 | 11 | – | – | – | – | – |
0,75 | 15 | – | – | – | – | – |
1 | 17 | 16 | 15 | 14 | 15 | 14 |
1,2 | 20 | 18 | 16 | 15 | 16 | 14,5 |
1,5 | 23 | 19 | 17 | 16 | 18 | 15 |
2 | 26 | 24 | 22 | 20 | 23 | 19 |
2,5 | 30 | 27 | 25 | 25 | 25 | 21 |
3 | 34 | 32 | 28 | 26 | 28 | 24 |
4 | 41 | 38 | 35 | 30 | 32 | 27 |
5 | 46 | 42 | 39 | 34 | 37 | 31 |
6 | 50 | 46 | 42 | 40 | 40 | 34 |
8 | 62 | 54 | 51 | 46 | 48 | 43 |
10 | 80 | 70 | 60 | 50 | 55 | 50 |
16 | 100 | 85 | 80 | 75 | 80 | 70 |
25 | 140 | 115 | 100 | 90 | 100 | 85 |
35 | 170 | 135 | 125 | 115 | 125 | 100 |
50 | 215 | 185 | 170 | 150 | 160 | 135 |
70 | 270 | 225 | 210 | 185 | 195 | 175 |
95 | 330 | 275 | 255 | 225 | 245 | 215 |
120 | 385 | 315 | 290 | 260 | 295 | 250 |
150 | 440 | 360 | 330 | – | – | – |
185 | 510 | – | – | – | – | – |
240 | 605 | – | – | – | – | – |
300 | 695 | – | – | – | – | – |
400 | 830 | – | – | – | – | – |
Что такое УЗО в электрике: разновидности, принцип работы Подключение двухклавишного выключателя: схемы, советы, инструкция
Допустимый длительный ток для трехжильных кабелей на напряжение 6 кВ с медными и алюминиевыми жилами с пластмассовой изоляцией, прокладываемых в земле и в воздухе
Таблица 3.40
Сечение, мм2 | Токовые нагрузки, А | |||
В земле | В воздухе | |||
Поливинил-хлорид и полиэтилен | Вулканизированный полиэтилен | Поливинилхло- рид и полиэтилен | Вулканизированный полиэтилен | |
10 | 70/55 | 79/62 | 65/50 | 73/57 |
]6 | 92/70 | 104/79 | 85/65 | 96/73 |
25 | 122/90 | 138/102 | 110/85 | 124/96 |
35 | 147/110 | 166/124 | 135/105 | 153/119 |
50 | 175/130 | 198/147 | 165/125 | 186/141 |
70 | 215/160 | 243/181 | 210/155 | 237/175 |
95 | 260/195 | 294/220 | 255/190 | 288/215 |
120 | 295/220 | 333/249 | 300/220 | 339/249 |
150 | 335/250 | 379/283 | 335/250 | 379/283 |
185 | 380/285 | 429/322 | 385/290 | 435/328 |
240 | 445/335 | 503/379 | 460/345 |
Примечания: в числителе данные для кабелей с медными, знаменателе — с алюминиевыми жилами.
Мощности для кабелей, проложенных в воде, определяются умножением показателей табл. 3.40 на коэффициент 1,3.
Чем грозит превышение разрешенной мощности
Пример уведомления потребителя
На основании Постановления правительства РФ № 624 при наличии превышения предельной нагрузки электрокомпания вправе ограничивать потребителя в доступе к электросети. Причина – несоблюдение обязательств по договору на электроснабжение.
При авариях или во время работ на электролинии сотрудники Энергосбыта проводят замеры. В случаях выявления неточностей они отправляют уведомления. Пользователь должен в течение 10 дней принять меры по устранению превышения мощности. Степень его ответственности определяется нарушением:
- игнорирование уведомления через 10 дней – отключение подачи энергии на объект;
- подключение в обход линии – начисление штрафа, перерасчет мощности по максимальному показателю с момента проверки, подключение к общей сети за счет нарушителя;
- бездоговорное использование – штраф за отсутствие соглашения, перерасчет по нормальному показателю мощности.
Основанием для прекращения санкций является документальное доказательство принятия мер. Однако, на линии пользователя устанавливаются УОМПЭ, ПЗС и ПЗР-приборы.