Как правильно подобрать автомат для двигателя

Формула расчета мощности по току и напряжению

Сечение проводника, мм кв.	Допустимая мощность нагрузки, Вт	Номинал выключателя, А
Медь	Алюминий	220 А, 1 фаза	380 В, 3 фазы
1,5	2,5	2 200	5 300	10
2,5	4	4 400	10 500	20
4	6	5 500	13 200	25

Для вычислений по этим параметрам применяют определения полной (S), активной (P) и реактивной (Q) мощности. Следующие формулы подходят для расчета однофазных сетей 220 В:

• S = U *I;
• P = U * I * cos ϕ;
• Q = U * I * sin ϕ.

Исходные данные для вычисления можно взять из справочников. Также применяют результаты измерений.

Активная нагрузка

Активная нагрузка

Лампы накаливания и нагреватели не обладают реактивными характеристиками. Такие нагрузки не смещают фазы токов и напряжений. Мощность потребляется полностью с удвоенной частотой.

Емкостная нагрузка

Соотношение энергий

В представленных объяснениях рассматривается идеальная ситуация. Однако в реальности каждый реактивный элемент обладает определенным электрическим сопротивлением. Следует не забывать о соответствующих потерях в соединительных проводах и других компонентах цепи.

При значительных величинах емкостной (индукционной) составляющей надо учитывать отмеченные проблемы. В некоторых схемах кроме увеличения нагрузочной способности автоматов применяют дополнительные компенсационные компоненты.

Мощность защитного устройства подбирают по току проводки (расчетному или табличному значению) с учетом потребления подключенной нагрузкой. Номинал автомата выбирают меньше, чтобы сохранить целостность линии питания в процессе эксплуатации. На разных участках сети устанавливают проводники соответствующего сечения, руководствуясь принципами древовидной структуры.

Халатное отношение к выбору устройства с необходимыми параметрами приводит к серьезным негативным последствиям. Поэтому перед выбором автоматического защитного устройства нужно обязательно убедиться, что установленная проводка выдержит запланированную нагрузку. В соответствии с ПУЭ автоматический выключатель должен обеспечивать защиту от перегрузки наиболее слабого участка цепи. Его номинальный ток должен соответствовать току подключаемого устройства. Соответственно и проводники выбираются с требуемым сечением.

Чтобы рассчитать мощность автомата по току, необходимо воспользоваться формулой: I=P/U, где Р является суммарной мощностью всех электрических приборов, имеющихся в квартире. Вычислив необходимый ток, можно выбрать наиболее подходящий автомат. Существенно упрощает проведение расчетов таблица, с помощью которой можно выбрать автоматический выключатель в зависимости от конкретных условий эксплуатации.

В каждой электрической проводке происходит разделение на определенные группы. Соответственно каждая группа использует электрический провод или кабель с определенным сечением, а защита обеспечивается автоматом с наиболее подходящим номиналом.

Таблица поможет выбрать автоматический выключатель и сечение кабеля в зависимости от предполагаемой нагрузки электрической сети, рассчитанной заранее. Таблица помогает сделать правильный выбор автомата по мощности нагрузки. При расчете токовых нагрузок следует помнить, что расчеты нагрузки одного потребителя и группы бытовых приборов различаются между собой. При расчетах необходимо учитывать и разницу между однофазным и трехфазным питанием.

Какой автомат поставить на 15 кВт

Расчет автомата по мощности 380

Расчет сечения провода по нагрузке

Автомат или дифференциальный автомат: как отличить и что выбрать

Коэффициент мощности нагрузки

Расчет тока по мощности и напряжению

Как рассчитать мощность электротока

В соответствии с законом Ома, сила тока (I) находится в прямой пропорции с напряжением (U) и в обратной пропорции с сопротивлением (R). Расчет мощности (Р) осуществляется путем умножения силы тока на напряжение. Таким образом, для участка цепи образуется следующая формула, по которой рассчитывается ток: I = P/U.

С учетом реальных условий, к данной формуле прибавляется еще один компонент и при расчетах однофазной сети получается следующий вид: I = P/(U х cos φ).

Трехфазная сеть рассчитывается немного по-другому. Для этого используется следующая формула: I = P/(1,73 х U х cos φ), в которой напряжение U условно составляет 380 вольт, cos φ является коэффициентом мощности, посредством которого активная и реактивная составляющие сопротивления нагрузки соотносятся между собой.

Современные блоки питания обладают незначительной реактивной компонентой, поэтому значение cos φ принимается за 0,95. Это не касается трансформаторов и электродвигателей с высокой мощностью, обладающих большим индуктивным сопротивлением. Расчет сетей, где могут подключаться такие устройства, выполняется с коэффициентом cos φ, эквивалентным 0,8. В других случаях используется стандартная методика расчетов с последующим применением повышающего коэффициента 1,19, получающегося из соотношения 0,95/0,8.

При использовании в формулах известных параметров напряжения 220 и 380 В, а также коэффициента мощности 0,95, в результате получается сила тока для однофазной сети – I = P/209, а для трехфазной – I = P/624. Таким образом, при наличии одной и той же нагрузки, сила тока в трехфазной сети будет в три раза ниже. Это связано с наличием трех проводов отдельных фаз, на каждую из которых равномерно распределяется общая нагрузка. Напряжение между каждой фазой и рабочим нулем составляет 220 вольт, поэтому известная формула может выглядеть следующим образом: I = P/(3 х 220 х cos φ).

Критерии выбора

Осуществлять выбор автоматического выключателя по мощности для долгой и продолжительной службы своему владельцу необходимо, исходя не только от него. Также нужно отталкиваться от бренда, цены, сечения кабеля, тока, длительно допустимого проводникового заряда, суммарной мощности бытовой аппаратуры, ампеража. Обязательно следует учесть в расчет номинальное токовое значение с селективностью, заводом изготовителем. Как правило, вся необходимая информация представлена на самом агрегате маркировкой.

Бренд и цена как критерий выбора автоматического отключателя

По мощности нагрузки

Мощность нагрузки — количество потребляемой энергии всеми электроприборами, которые подключены к одной линии. Чтобы определить это число, нужно рассчитать токовую нагрузку и выбрать больший токовый номинал или равный получившемуся значению.

Следует отметить, что значение электротока однофазной сети выше в 5 раз, а в трехфазной сети в 2 раза. То есть каждый электроприбор в киловаттах нужно умножить на 5 или 2, а затем перевести в амперы. В итоге получится правильное значение. Также для этого можно воспользоваться формулой I=P/U*cos φ или специальными онлайн-софтами, которые работают как калькулятор. Нередко подобные коэффициенты представлены в таблицах в сети.

Мощность нагрузки как критерий выбора

По сечению кабеля

Сечением электрокабеля называется та площадь кабельного сечения, которая способна без нагревания выдерживать конкретную нагрузочную мощность. Это очень важный параметр, поскольку при неправильном подсчете сечения, может выйти вся силовая линия. Чтобы это подсчитать, достаточно воспользоваться специальной таблицей, где указано сечение и мощность для подключения в сеть с одной, двух и тремя фазами. Определить сечение можно также по закону Ома и суммированием максимальной мощности всего оборудования.

Обратите внимание! Как правило, для дома выбирается сечение 3*4

Важно суммировать все электроприборы, даже те, которые включаются на короткое время

По току короткого замыкания (КЗ)

Для подбора автомата по электротоку короткого замыкания, важно четко следовать правилам ПУЭ. На данный момент использовать устройство с 6 килоампер запрещено. Поэтому сегодня особенно распространены системы с 10 килоампер

Поэтому сегодня особенно распространены системы с 10 килоампер.

По длительно допустимому току проводника

Ток неотключения — важный параметр при выборе автоматического выключателя, поскольку именно от этого параметра будет зависеть безопасная работа электросети

Важно отметить, что он может работать и не отключаться в момент превышения номинального токового значения на определенное число, указанное в его технических характеристиках. То есть подбирая аппарат, нужно рассчитывать силовую линию и брать значение с запасом. Для работы автоматического выключателя в момент превышения нагрузки, нужно определенное время

Оно регулируется существующим гостом от 2010 года. К примеру, среднее время реагирования — 50 секунд

Для работы автоматического выключателя в момент превышения нагрузки, нужно определенное время. Оно регулируется существующим гостом от 2010 года. К примеру, среднее время реагирования — 50 секунд.

В целом, автоматический выключатель — оборудование, основная задача которого заключается в обеспечении безопасности электросети от сверхтока с коротким замыканием и перегрузкой. Выбрать его нужно по критерию мощности, сечению кабеля, минимально и максимально допустимому проводниковому току.

Способы выбора

Сразу же оговоримся, что способов несколько. Но какой бы вы не выбрали, в первую очередь необходимо определить суммарную нагрузку в сети. Как рассчитать этот показатель? Для этого придется разобраться со всеми бытовыми приборами, которые устанавливаются на участок питающей сети. Чтобы не быть голословным, приведем пример такой сети, в которую обычно подключается большое количество бытовой техники. Это кухня.

Итак, на кухне обычно располагается:

• Холодильник с потребляемой мощностью 500 Вт.
• Микроволновая печь – 1 кВт.
• Электрический чайник – 1,5 кВт.
• Вытяжка – 100 Вт.

Это практически стандартный набор, который может быть чуть больше, или чуть меньше. Складывая все эти показатели, получаем суммарную мощность участка, которая равна 3,1 кВт. А вот теперь способы определения нагрузки и сам выбор автомата.

Табличный способ

Это самый простой вариант правильно выбрать автоматический выключатель. Для этого вам потребуется таблица, в которой по суммарной показателю можно подобрать автомата (одно- или трехфазный). Вот эта таблица выбора внизу:

Здесь все достаточно просто

Самое важное, необходимо понимать, что расчетная суммарная мощность может оказаться не той, что в таблице. Поэтому придется расчетный показатель увеличивать до табличного

По нашему примеру видно, что потребляемая мощность участка равна 3,1 квт. Такого показателя в таблице нет, поэтому берем ближайший больший. А это 3,5 кВт, которому соответствует автомат на 16 ампер.

Графический способ

Это практически то же самое, что и табличный. Только вместо таблицы здесь используется график. Они также находятся в свободном доступе в интернете. Для примера приводим один из таковых.

На графике по горизонтали расположены автоматические выключатели с показателем токовой нагрузки, по вертикали потребляемая мощность участка сети. Чтобы определить мощность выключателя, необходимо сначала на вертикальной оси найти полученную расчетным путем потребляемую мощность, после чего от него провести горизонтальную линию до зеленого столбика, определяющего номинальный ток автомата. Вы можете самостоятельно проделать это с нашим примером, который показывает, что наш расчет и подбор был сделан правильно. То есть, такой мощности соответствует автомат с нагрузкой 16А.

Как рассчитать номинал автоматического выключателя

Сколько электричества необходимо для функционирования светильников и других изделий, отмечено в сопроводительной документации. Мощность указывают на корпусе. Эти данные можно получить на официальном сайте производителя. Однако простого суммирования киловатт недостаточно.

cos(f) – параметр, с помощью которого можно определить полную (номинальную) мощность по активной (потребляемой)

Простой алгоритм вычислений, показанный в примере, описывает ситуацию с резистивной нагрузкой. Именно эту составляющую (активную мощность – P) указывают в техническом паспорте соответствующего изделия. Она определяется счетчиком для регулярных оплат потребленной энергии.

Формулы и пояснения:

• P = S * cos ϕ;
• Q = S * sin ϕ;
• S = P/ cos ϕ;
• ϕ – угол между векторами P и S (фазовый сдвиг).

Реактивная составляющая (Q) обозначает цикличный обмен энергией между источником питания и нагрузкой. Сумма векторов P и Q поможет определить итоговую полную мощность (S).

Включения мощного насоса (другой реактивной нагрузки) сопровождается броском тока и последующим колебательным процессом с переходом в обычный рабочий режим. Длительность импульса, как правило, не превышает 1,5-2 секунд. Такая длительность недостаточна для разогрева биметаллической пластины. Но этого может хватить для перемещения штока соленоида.

В перечне представлены типовые уровни превышения номинала, которые активизируют отключение электромагнитной катушкой. В скобках приведены временные задержки до разрыва цепи биметаллической пластиной (сек):

• А – 30% (20-30);
• B – 200% (4-5);
• C – 5 раз (1,5);
• D – 10 раз (0,4).

Этот поправочный множитель (Кс) применяют для учета нагрузок в реальных условиях эксплуатации: Расчетная = S * Кс. Его значение (интервал от 0 до 1) обозначает количество подключенных потребителей. Такой способ удобно применять при создании офисных и производственных проектов, где подразумевается использование однотипного оборудования: станков, компьютеров и др.

Измерение напряжения мультиметром

Приведенные формулы с фазовым сдвигом используют для коррекции индуктивных и емкостных нагрузок. Резистивные учитывают по паспортным данным без пересчета. Значение cos ϕ берут из сопроводительной документации.

Вычислить силу тока можно следующим образом:

• P/U – постоянные источники питания, резистивные нагрузки;
• P/ (U * cos ϕ) = P/ (220 * cos ϕ) – одна фаза, ~220V, реактивные характеристики потребителя;
• P/ (U * √3 * cos ϕ) = P/ (380 * 1.7321 * cos ϕ) – трехфазная сеть ~380V, индуктивные (емкостные) параметры техники.

Выбор сечения жил

Необходимые сведения о нагрузочных способностях содержит официальная документация производителей кабельной продукции. Рекомендуется выбрать большее из серийного ряда сечение, чтобы исключить перегрев и повреждения в процессе эксплуатации. По действующим правилам для жилых помещений пригодны проводники с площадью от 1,5 мм и более.

Предельное значение номинала определяют по формуле Iном ≤ Iпр/1,45, где Iпр – допустимый в длительном режиме ток для определенной проводки. Если планируется монтаж сети, действуют следующим образом:

• уточняют схему подключения потребителей;
• собирают паспортные данные техники, измеряют напряжение;
• по представленной схеме рассчитывают отдельно, суммируют токи в отдельных цепях;
• для каждой группы надо подобрать автомат, который будет выдерживать соответствующую нагрузку;
• определяют кабельную продукцию с подходящим сечением проводника.

Если сети установлены в штробах и закрыты штукатуркой, разборка слишком затруднена. В этом случае применяют подбор автомата по сечению кабеля. Начинают с оценки нагрузочных способностей имеющихся линий. Полученный результат используют для оценки подходящих моделей защитных устройств. Далее распределяют потребителей по группам с учетом суммарной мощности (совместного использования).

Пример выбора номинала автомата для каждой линии

Для корректных выводов надо учитывать особенности подключаемого оборудования. Если по расчету суммарный ток составляет 19 ампер, пользователи предпочитают покупать аппарат на 25А. Это решение предполагает возможность применения дополнительных нагрузок без существенных ограничений.

Разное время срабатывания пригодится для обеспечения селективной работы средств защиты. На линиях устанавливают устройства с меньшей задержкой. При аварийной ситуации отсоединяется от электричества только поврежденная часть. Вводной автомат не успеет отключиться. Питание по другим цепям пригодится для поддержания в работоспособном состоянии освещения, сигнализации, других инженерных систем.

Правила перевода единиц

В инструкциях ко многим приборам попадаются обозначения в вольт-амперах

Различие их необходимо только специалистам, которым эти нюансы важны в профессиональном плане, но для обычных потребителей это не так важно, потому что используемые в этом случае обозначения характеризуют почти одно и то же. Что же касается киловатт/час и просто киловатт, то это две различных величины, которые нельзя путать ни при каких условиях

Чтобы определить электрическую мощность через показатель сетевого тока, можно использовать различные инструменты, с помощью которых производятся замеры и вычисления:

• с помощью тестера;
• используя токоизмерительные клещи;
• производя вычисления на калькуляторе;
• с помощью специальных справочников.

Применив тестер, мы измеряем напряжение в интересующей нас электросети, а после этого используем токоизмерительные клещи для определения силы тока. Получив нужные показатели, и применив существующую формулу расчета постоянного и переменного тока, можно рассчитать мощность. Имеющийся результат в ваттах при этом делим на 1000 и получаем количество киловатт.

Однофазная электрическая цепь

В основном все бытовые электросети относятся к сетям с одной фазой, в которых применяется напряжение на 220 вольт. Маркировка нагрузки для них записывается в киловаттах, а сила тока в амперах и обозначается как АВ.

Для перевода одних единиц в другие, применяется формула закона Ома, который гласит, что мощность (P) равна силе тока (I), умноженной на напряжение (U). То есть, расчет будет выглядеть так:

Вт = 1А х 1В

На практике такой расчет можно применить, например, к обозначениям на старых счетчиках учета расхода электроэнергии, где установленный автомат рассчитан на 12 А. Подставив в имеющуюся формулу цифровые значения, получаем:

12А х 220В = 2640 Вт = 2,6 КВт

Расчеты для электрической сети с постоянным и переменным током практически ничем не отличаются, но справедливы только при наличии активных приборов, которые потребляют энергию, например, электрические лампы накаливания. А когда в сеть включены приборы с емкостной нагрузкой, тогда появляется сдвиг фаз между током и напряжением, который является коэффициентом мощности, записываемым как cos φ. При наличии только активной нагрузки, этот параметр обычно равен 1, а вот при реактивной нагрузке в сети, его приходится учитывать.

В случаях, когда нагрузка в сети смешанная, значение этого параметра колеблется около 0,85. Уменьшение реактивной составляющей мощности, ведет к уменьшению потерь в сети, что повышает коэффициент мощности. Многие производители при маркировке прибора, указывают этот параметр на этикетке.

Трехфазная электрическая сеть

Если брать пример с трехфазной сетью, то здесь все обстоит несколько по-другому, так как задействовано три фазы. Производя расчеты, нужно взять значение электрического тока одной из фаз, которое умножается на величину напряжения в этой фазе, после чего полученный результат умножается на cos φ, то есть на сдвиг фаз.

Сосчитав, таким образом, напряжение в каждой фазе, складываем полученные результаты и получаем суммарную мощность прибора, который подключен к трехфазной сети. В формулах это выглядит так:

Ватт = √3 Ампер х Вольт или Р = √3 х U x I

Ампер = √3 Вольт или I = P/√3 x U

При этом нужно иметь в виду, что существует разница фазного и линейного напряжения и тока. Но формула расчета остается одной и то же, кроме случая, когда соединение сделано в виде треугольника, и нужно произвести расчет нагрузки индивидуального подключения.

Как подобрать автоматический выключатель и провод для электрокотла

admin    Дата: 04.02.2019

Для защиты электрических котлов от перегрузки используют автоматические выключатели. Как правильно рассчитать параметры и выбрать автоматический выключатель для электрокотла.

Автоматический выключатель для электрического котла защищает питающий кабель от тепловой перегрузки. Причиной плавления изоляции является длительный перегрев проводов, вызванный избыточным током. Это может привести к короткому замыканию.

Как правило, предохранитель устанавливается на счетчике, на провод, ведущий к защищаемому оборудованию.

Чтобы правильно выбрать проходной выключатель с автоматом нужно подобрать сечение провода, рассчитать номинальный ток электрического котла и учесть характер использования подключаемого оборудования.

Провод

Для подключения электрического котла нужно проложить выделенный кабель. Даже, если котел мощностью до 3 кВт на 220 В, не стоит включать его в сеть через обычную розетку – вы нагрузите внутренние провода электрической разводки без особой на то надобности.

Электрическое оборудование и проборы мощностью свыше 1,5 кВт рекомендуется подключать через медный провод. Медные провода более долговечны, чем алюминиевые, и при одинаковой нагрузке вам потребуется меньший диаметр сечения.

Сечение токопроводящего провода подбирается на основании номинальной мощности подключаемого оборудования и напряжения сети. 

Сечение провода по мощности для 220 В будет более толстым, чем для напряжения 380 В с аналогичной мощностью электрического котла.

Расчет сечения провода можно сделать самостоятельно. Для упрощения задачи предлагаем итоговую таблицу сечения алюминиевых и медных жил.

Таблица сечения проводов 

Площадь сечения жилы, мм2	Медный провод	Алюминиевый провод
Однофазная сеть 220 В	Трехфазная сеть 380 В	Однофазная сеть 220 В	Трехфазная сеть 380 В
Номинальный ток, А	Мощность, кВт	Номинальный ток, А	Мощность, кВт	Номинальный ток, А	Мощность, кВт	Номинальный ток, А	Мощность, кВт
1,5	19	4,3	16	10,0	–	–	–	–
2,5	27	6,0	25	16,6	20	4,5	19	11,9
4	38	8,5	30	18,7	28	6,3	23	14,6
6	46	10,3	40	25,0	36	8,1	30	18,7
10	70	15,7	50	31,2	50	11,2	39	24,3
16	85	19,0	75	46,8	60	13,4	55	34,3
25	115	25,8	90	56,2	85	19,0	70	43,7
35	135	30,2	115	71,8	100	22,4	85	53,0
50	175	39,2	145	90,5	135	30,2	110	68,6
70	215	48,2	180	112,3	165	37,0	140	87,4
95	260	58,2	220	13,7	200	48,0	170	106,1

Показатель номинального тока предохранителя характеризует граничное значение электрического тока в амперах, превышение которого приведет к срабатыванию выключателя. Существуют точные формулы расчета номинального тока, которые используют специалисты. Но, как правило, достаточно приближенных расчетов, чтобы выбрать нужный предохранитель.

Упрощенные формулы расчетов номинального тока

• Для сети 220 В: I ном. = P/224 (A)
• Для сети 380 В: I ном. = P/624 (A)

Получив значение номинального тока вашего контура, выберите ближайшее значение из стандартизированного рядя номиналов автоматических выключателей: 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 или 63 А.

Таблица сечний проводов и тока предохранителя для электрокотлов по мощностям

Мощность электрического котла, кВт
Питание 220 В
Питание 380 В

Сечение медного провода, мм2
Номинальный ток, А
Ток предохранителя, А
Сечение медного провода, мм2
Номинальный ток, А
Ток предохранителя, А

3,0
2 × 1,5
13,9
16
4 × 1,5
4,38
6

4,5
2 × 2,5
20,1
25
4 × 1,5
7,2
10

6,0
2 × 4,0
26,8
32
4 × 2,5
9,6
10

7,5
2 × 6,0
33,5
40
4 × 2,5
12,0
16

9,0
2 × 6,0
40,2
50
4 × 4,0
14,4
16

10,5
–
–
–
4 × 4,0
16,9
20

12,0
–
–
–
4 × 6,0
19,2
20

15,0
–
–
–
4 × 10
24,0
25

18,0
–
–
–
4 × 10
28,8
32

21,0
–
–
–
4 × 10
33,7
40

24,0
–
–
–
4 × 10
38,5
40

30,0
–
–
–
4 × 16
48,1
50

36,0
–
–
–
4 × 16
57,7
63

Времятоковая характеристика автоматических выключателей

В течение нескольких миллисекунд при запуске электрического котла пусковой ток превышает номинальный в 4,5 раза (для 220 В) или в 1,5 раза для сети 380 В. Этого времени недостаточно, чтобы повредить проводку контура, поэтому такое превышение не представляет угрозы. Чтобы в это время не срабатывал автомат, нужно подобрать нужную времятоковую характеристику.

Для защиты электрических котлов выбирают чаще всего времятоковую характеристику типа С (от 5 до 10 номиналов тока), реже типа В (от 3 до 5 номинальных значений).

Полюсность автоматических выключателей

Для сети номинальной мощностью 220 В устанавливаются однополюсные или двухполюсные конструкции.

Для трехфазной сети 380 В – трехполюсные или четырехполюсные автоматы.

В электрических сетях старого традиционного типа при меняют одно- и трехполюсные автоматы.

Двух- и четырехполюсные автоматы применяют в современных сетях с разделенными проводами для ноля (N) и заземления (PE).

Почему отключается автомат

Устройства защиты могут без видимых причин срабатывать при включении. Причин может быть несколько.

• Скачки напряжения при включении мощного потребителя. Для их ликвидации воспользуйтесь стабилизатором.
• Неверное подключение устройств. Самая частая ошибка – перепутаны фаза и ноль. Проверьте все соединения.
• Неправильный выбор приборов. Проверьте их номинальные характеристики и ваши расчеты.
• Замыкание в кабеле. Убедитесь, что изоляция проводов в порядке. Мультиметр должен показывать бесконечное сопротивление между двумя разомкнутыми проводами.
• Брак устройств защиты.
• Испортилась сама стиральная машина.

Если неисправность не найдена, лучше обратитесь за помощью к специалисту. Помните, что лучше переплатить за безопасность, чем покупать новый стиральный автомат.

О подключении стиральной машины к УЗО смотрите далее.