Расчет автомата по мощности

О расчете автомата по мощности

Калькулятор выполняет расчёт автомата по мощности для однофазной сети 230 В и трёхфазной сети 400 В. По мощности нагрузки определяется рабочий ток, затем выбирается стандартный номинал автоматического выключателя и ориентировочное сечение медного или алюминиевого кабеля с учётом коэффициента мощности, одновременности работы нагрузки, дополнительного запаса, температуры и способа прокладки.

Ориентиры и рекомендации

Расчётная мощность нагрузки

Расчётная мощность определяется из суммарной активной мощности P в кВт и коэффициента одновременности k. Для одного потребителя принимается k = 1. Для группы доступны значения 1, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6 и 0.5, причём коэффициент выбирается пользователем и не уменьшается автоматически в зависимости от количества подключённых устройств.

Pрасч = P × k

Значение k = 1 означает, что при расчёте учитывается 100% установленной мощности. Например, k = 0.8 означает одновременную расчётную нагрузку 80% от суммарной мощности. Если достоверно оценить одновременность работы нельзя, используют k = 1.

Перевод мощности в рабочий ток

Рабочий ток вычисляется из расчётной мощности, напряжения сети и коэффициента мощности cosφ. Мощность в кВт предварительно переводится в ватты умножением на 1000.

Для однофазной сети 230 В:

Iраб = Pрасч × 1000 / (230 × cosφ)

Для трёхфазной сети 400 В:

Iраб = Pрасч × 1000 / (√3 × 400 × cosφ)

Коэффициент мощности учитывает увеличение тока при наличии реактивной составляющей нагрузки. В калькуляторе используются значения cosφ = 1 для активной нагрузки, 0.95 для смешанной нагрузки и 0.8 для электродвигателей, насосов и компрессоров. Чем меньше cosφ, тем больше рабочий ток при одинаковой активной мощности.

Трёхфазный расчёт предполагает равномерное распределение нагрузки между тремя фазами. Именно при этом условии применяется формула с множителем √3.

Дополнительный запас и выбор номинала автомата

Дополнительный запас по току задаётся в процентах и по умолчанию равен 0%. Если указан запас r, рабочий ток увеличивается на соответствующий процент.

Iрасч = Iраб × (1 + r / 100)

При запасе 0% выполняется Iрасч = Iраб. Дополнительный запас является пользовательским параметром, а не обязательным фиксированным коэффициентом стандарта.

Номинал автоматического выключателя выбирается как минимальное стандартное значение, которое не меньше расчётного тока. Калькулятор использует ряд 6, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80 и 100 А. Например, при расчётном токе 18.3 А выбирается автомат 20 А, а при 20.1 А - 25 А.

Фактический запас выбранного автомата показывает разницу между выбранным стандартным номиналом и расчётным током:

Запас = (In / Iрасч - 1) × 100%

Если расчётный ток превышает 100 А, калькулятор показывает значение >100, поскольку более высокие номиналы в используемый ряд не включены.

Подбор сечения кабеля

Сечение проводника подбирается уже под выбранный номинал автомата, чтобы допустимый длительный ток кабеля был не меньше номинального тока защитного устройства. Для однофазной сети используются табличные значения для двух нагруженных проводников, для трёхфазной - для трёх нагруженных проводников.

Расчёт выполняется для кабеля с ПВХ-изоляцией и допустимой температурой проводника 70 °C. Для меди проверяются стандартные сечения 1.5, 2.5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185 и 240 мм2, для алюминия - 2.5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185 и 240 мм2.

Способ прокладки задаёт исходную допустимую токовую нагрузку кабеля. Используются референсные методы IEC 60364-5-52: A2 - многожильный кабель в трубе в теплоизолированной стене, B2 - многожильный кабель в трубе по поверхности стены, C - кабель непосредственно на поверхности стены или на неперфорированном лотке. Если отдельный способ прокладки не выбран, в расчёте применяется метод B2.

Поправка на температуру

Температурный коэффициент корректирует допустимый ток кабеля относительно базовой температуры воздуха 30 °C. При отключённом учёте температуры принимается kT = 1. При включённом учёте используются следующие коэффициенты для ПВХ-изоляции:

• 10 °C и ниже - 1.22
• 15 °C - 1.17
• 20 °C - 1.12
• 25 °C - 1.06
• 30 °C - 1.00
• 35 °C - 0.94
• 40 °C - 0.87
• 45 °C - 0.79
• 50 °C - 0.71
• 55 °C - 0.61
• 60 °C - 0.50

Для температуры между табличными точками используется коэффициент следующей более высокой температуры. Например, при 12 °C применяется коэффициент для 15 °C 1.17, а при 31 °C - коэффициент для 35 °C 0.94. Для температур ниже 10 °C используется коэффициент 1.22. При температуре выше 60 °C рекомендация по сечению не формируется.

Требуемая табличная токовая нагрузка определяется делением номинала автомата на температурный коэффициент:

Iтаб = In / kT

После этого среди значений для выбранного материала, количества нагруженных проводников и способа прокладки выбирается минимальное сечение, для которого допустимый табличный ток не меньше Iтаб. Поэтому повышение температуры или менее благоприятный способ прокладки может привести к увеличению рекомендуемого сечения при неизменном номинале автомата.

Европейские стандарты, используемые как ориентир

IEC 60364-5-52 и HD 60364-5-52 - «Низковольтные электроустановки. Часть 5-52. Выбор и монтаж электрооборудования. Системы электропроводки». Из этих документов используются принципы определения допустимой токовой нагрузки проводников, референсные методы прокладки A2, B2 и C, а также температурные поправки для ПВХ-изоляции.

IEC 60364-4-43 и HD 60364-4-43 - «Низковольтные электроустановки. Часть 4-43. Защита для обеспечения безопасности. Защита от сверхтоков». При выборе защитного устройства применяется общий принцип согласования рабочего тока нагрузки, номинала автомата и допустимого тока проводника.

IB ≤ In ≤ Iz

EN 60898-1 - «Электрические принадлежности. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытовых и аналогичных установок. Автоматические выключатели для переменного тока». Этот стандарт относится к автоматическим выключателям, применяемым для защиты электропроводки в бытовых и аналогичных электроустановках.

FAQs

Почему калькулятор выбирает автомат 20 А, если расчётный ток получился 18 А?

Номиналы автоматических выключателей выбираются из стандартного ряда, поэтому точного автомата на 18 А в используемом ряду нет. Калькулятор берёт ближайший больший номинал, который не меньше расчётного тока, поэтому для 18 А будет рекомендован автомат 20 А.

Как выбрать коэффициент одновременности для группы потребителей?

Если вся подключённая нагрузка может работать одновременно, используют k = 1. Значения 0.9, 0.8, 0.7, 0.6 или 0.5 имеет смысл применять только тогда, когда одновременную работу можно обоснованно оценить ниже полной установленной мощности.

Почему при одинаковой мощности трёхфазный ток меньше однофазного?

В симметричной трёхфазной сети общая мощность распределяется между тремя фазами, а в формулу входит множитель √3. Поэтому при одинаковой суммарной мощности ток в трёхфазной сети 400 В получается меньше, чем в однофазной сети 230 В.

Почему рекомендуемое сечение кабеля меняется при изменении температуры или способа прокладки?

Допустимый длительный ток кабеля зависит от условий его охлаждения. Высокая температура и прокладка с худшим отводом тепла уменьшают допустимую токовую нагрузку, поэтому для того же автоматического выключателя может потребоваться проводник большего сечения.

Что показывает фактический запас выбранного автомата?

Это разница в процентах между стандартным номиналом выбранного автомата и расчётным током. Показатель помогает увидеть, насколько ближайший стандартный номинал выше фактической расчётной нагрузки, например переход с 18.3 А к автомату 20 А даёт небольшой запас, а переход с 20.1 А к 25 А - заметно больший.