Калькулятор потужності автоматичного вимикача

Методика розрахунку автоматичного вимикача

Цей калькулятор потужності автомата допомагає визначити потрібний номінал автоматичного вимикача за потужністю навантаження для однофазної мережі 230 В або трифазної мережі 400 В. Він обчислює робочий струм, вибирає стандартний номінальний струм автоматичного вимикача та рекомендує переріз мідного або алюмінієвого кабелю з урахуванням коефіцієнта потужності, коефіцієнта одночасності, додаткового запасу струму, температури навколишнього середовища та способу прокладання.

Орієнтири та рекомендації

Розрахункова потужність навантаження

Розрахункова потужність визначається із загальної активної потужності P у кВт та коефіцієнта одночасності k. Для одного споживача використовується k = 1. Для групи навантажень доступні значення 1, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6 і 0.5. Коефіцієнт вибирає користувач, і він не зменшується автоматично залежно від кількості підключених пристроїв.

Pрозр = P × k

Значення k = 1 означає, що в розрахунку враховується 100% встановленої потужності. Наприклад, k = 0.8 означає, що одночасне розрахункове навантаження приймається рівним 80% загальної встановленої потужності. Якщо одночасність роботи неможливо надійно оцінити, використовуйте k = 1.

Перетворення потужності на робочий струм

Робочий струм обчислюється за розрахунковою потужністю, напругою мережі та коефіцієнтом потужності cosφ. Потужність, задана у кВт, спочатку переводиться у вати множенням на 1000.

Для однофазної мережі 230 В:

Iроб = Pрозр × 1000 / (230 × cosφ)

Для трифазної мережі 400 В:

Iроб = Pрозр × 1000 / (√3 × 400 × cosφ)

Коефіцієнт потужності враховує збільшення струму через реактивну складову навантаження. Калькулятор використовує cosφ = 1 для активного навантаження, 0.95 для змішаного навантаження та 0.8 для двигунів, насосів і компресорів. Чим менший cosφ, тим більший робочий струм за однакової активної потужності.

Трифазний розрахунок передбачає рівномірний розподіл навантаження між трьома фазами. Формула з множником √3 застосовується за цієї умови.

Додатковий запас струму та вибір автомата

Додатковий запас струму задається у відсотках і за замовчуванням дорівнює 0%. Якщо вказано запас r, робочий струм збільшується на відповідний відсоток.

Iрозр = Iроб × (1 + r / 100)

За запасу 0% виконується Iрозр = Iроб. Цей запас є необов'язковим значенням, яке задає користувач, а не обов'язковим фіксованим коефіцієнтом стандарту.

Номінальний струм автоматичного вимикача вибирається як найменше стандартне значення, яке не нижче за розрахунковий струм. Калькулятор використовує ряд 6, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80 і 100 A. Наприклад, розрахунковий струм 18.3 A дає автомат 20 A, а 20.1 A - автомат 25 A.

Фактичний запас автомата показує відсоткову різницю між вибраним стандартним номіналом і розрахунковим струмом:

Запас = (In / Iрозр - 1) × 100%

Якщо розрахунковий струм перевищує 100 A, калькулятор показує >100, оскільки більші номінали не включені до ряду, який використовується в цьому калькуляторі.

Вибір перерізу кабелю

Переріз кабелю вибирається за номіналом автоматичного вимикача так, щоб допустимий тривалий струм кабелю був не нижчим за номінальний струм автомата. Для однофазного кола використовуються табличні значення для двох навантажених провідників. Для трифазного кола використовуються значення для трьох навантажених провідників.

Розрахунок виконується для кабелю з ПВХ-ізоляцією та максимальною робочою температурою провідника 70 °C. Для мідних провідників калькулятор перевіряє стандартні перерізи 1.5, 2.5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185 і 240 mm2. Для алюмінієвих провідників перевіряються 2.5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185 і 240 mm2.

Спосіб прокладання визначає базову допустиму струмову навантажувальну здатність кабелю. Використовуються референсні методи IEC 60364-5-52: A2 для багатожильного кабелю в трубі в теплоізольованій стіні, B2 для багатожильного кабелю в трубі на поверхні стіни та C для кабелю, прокладеного безпосередньо по стіні або на неперфорованому кабельному лотку. Якщо спосіб прокладання не вибрано, використовується метод B2.

Поправка на температуру навколишнього середовища

Температурний поправочний коефіцієнт коригує допустиму струмову навантажувальну здатність кабелю відносно базової температури повітря 30 °C. Якщо температурну поправку вимкнено, використовується kT = 1. Якщо її ввімкнено, для ПВХ-ізоляції застосовуються такі коефіцієнти:

• 10 °C і нижче - 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 температур між наведеними значеннями використовується коефіцієнт для наступної вищої температури. Наприклад, за 12 °C калькулятор застосовує коефіцієнт для 15 °C 1.17, а за 31 °C - коефіцієнт для 35 °C 0.94. Для температур нижче 10 °C використовується коефіцієнт 1.22. За температури понад 60 °C рекомендація щодо перерізу кабелю не формується.

Необхідна таблична струмова навантажувальна здатність обчислюється діленням номінального струму автомата на температурний поправочний коефіцієнт:

Iтабл = In / kT

Після цього калькулятор вибирає найменший переріз кабелю, для якого табличний допустимий струм не нижчий за Iтабл, з урахуванням матеріалу провідника, кількості навантажених провідників і способу прокладання. Тому вища температура навколишнього середовища або менш сприятливий спосіб прокладання можуть вимагати більшого перерізу кабелю навіть за незмінного номіналу автоматичного вимикача.

Європейські стандарти, використані як орієнтир

IEC 60364-5-52 та HD 60364-5-52 - Низьковольтні електроустановки. Частина 5-52: Вибір і монтаж електричного обладнання. Системи електропроводки. Ці документи визначають принципи допустимого струмового навантаження провідників, референсні способи прокладання A2, B2 і C та температурні поправочні коефіцієнти для ПВХ-ізоляції.

IEC 60364-4-43 та HD 60364-4-43 - Низьковольтні електроустановки. Частина 4-43: Захист для забезпечення безпеки. Захист від надструмів. Під час вибору захисного пристрою застосовується загальний принцип узгодження розрахункового струму, номінального струму автоматичного вимикача та допустимого струму кабелю.

IB ≤ In ≤ Iz

EN 60898-1 - Електричне приладдя. Автоматичні вимикачі для захисту від надструмів у побутових і аналогічних установках. Автоматичні вимикачі для роботи на змінному струмі. Цей стандарт застосовується до автоматичних вимикачів, що використовуються для захисту електропроводки від надструмів у побутових та аналогічних електроустановках.

FAQs

Чому калькулятор вибирає автомат 20 A, якщо розрахований струм становить 18 A?

Номінали автоматичних вимикачів вибираються зі стандартного ряду, тому в ряду, який використовує калькулятор, немає автомата на 18 A. Вибирається наступний стандартний номінал, який не нижчий за розрахунковий струм, тому результат 18 A приводить до вибору автоматичного вимикача на 20 A.

Як вибрати коефіцієнт одночасності для групи навантажень?

Якщо всі підключені навантаження можуть працювати одночасно, використовуйте k = 1. Значення 0.9, 0.8, 0.7, 0.6 або 0.5 слід використовувати лише тоді, коли обґрунтовано очікується, що одночасне навантаження буде нижчим за загальну встановлену потужність.

Чому трифазний струм менший за однакової потужності навантаження?

У симетрично навантаженій трифазній системі загальна потужність розподіляється між трьома фазами, а у формулі використовується множник √3. Тому за однакової загальної потужності струм у трифазній мережі 400 В менший, ніж в однофазній мережі 230 В.

Чому рекомендований переріз кабелю змінюється залежно від температури або способу прокладання?

Допустимий тривалий струм кабелю залежить від того, наскільки ефективно він може відводити тепло. Вища температура навколишнього середовища та умови прокладання з гіршим відведенням тепла зменшують допустиму струмову навантажувальну здатність кабелю, тому для того самого автоматичного вимикача може знадобитися більший переріз провідника.

Що показує фактичний запас автоматичного вимикача?

Це відсоткова різниця між вибраним стандартним номіналом автоматичного вимикача та розрахованим струмом. Значення показує, наскільки вибраний стандартний номінал перевищує фактично розраховане навантаження. Наприклад, різниця між 18.3 A і автоматом 20 A відносно невелика, а різниця між 20.1 A і автоматом 25 A помітно більша.