Сегодня мы вместе выполним расчет домашней электрической сети на примере однокомнатной квартиры. Рассмотрим, как корректно группировать потребителей, определить мощность и ток нагрузки для каждой группы, а также основное – расчет сечения кабеля и определение необходимых автоматов и устройств защиты. Если вас интересует тема автоматов в соответствии с сечением кабеля, мы предоставим дополнительную информацию.
Такой расчет состоит из нескольких этапов.
На первом этапе мы должны разделить всех потребителей электроэнергии на группы.
На втором этапе для каждой группы рассчитываем суммарную мощность и номинальный ток нагрузки.
Далее, на третьем этапе, исходя из полученного номинального тока, рассчитываем сечение кабеля для каждой группы.
И на четвертом этапе, зная сечения жил кабеля мы сможем подобрать необходимые устройства защиты: автоматические выключатели и УЗО.
Давайте рассмотрим каждый этап более подробно и все дальнейшие действия я буду заносить в таблицу, чтобы было более наглядно и в конце увидеть полную картину нашей электрической сети.
Итак, Первый этап. После того, как на схеме квартиры размещены все розетки, светильники и все другие электрические приборы, нам нужно разделить все потребители на группы. Группа – это несколько электрических приборов, подключенных к одному питающему проводу, который идет от распределительного щита.
Потребителей по группам распределим по таким принципам:
1. Розетки помещений с повышенной влажностью (ванная и кухня)
2. Розетки жилых комнат
3. Освещение жилых помещений
4. Освещение ванной, туалета и кухни
5. Мощные потребители (духовка, электроплита, посудомойка, стиральная машина и т.д.)
Добавлю, что каждый электрик или проектировщик использует свои принципы разделения на группы, исходя из собственного опыта или технических условий.
На каждую группу в распределительном щите устанавливается автоматический выключатель, а если необходимо, то добавляется Устройство Защитного Отключения (УЗО).
В таблице заносим сформированные группы потребителей:
И двигаемся дальше…
На втором этапе мы определяем суммарную мощность для каждой группы потребителей. Это позволит определить номинальный ток нагрузки, который будет протекать в цепи этой группы.
Для того, чтобы определить суммарную мощность для каждой группы потребителей, мы складываем потребляемые мощности всех потребителей.
Если это розетки кухни, то посчитаем мощности всех электрических приборов, которые будут включаться в эти розетки: электрический чайник – 1500 Вт., Холодильник – 150 Вт, Микроволновка — 1700 Вт., Тостер – 900 Вт. Вытяжка – 150 Вт. Суммарная мощность получилась – 4400 Вт.
При расчёте номинальной мощности и номинального тока используют коэффициент спроса, который характеризует вероятность одновременного включения всех потребителей в группе. Для разных типов группы и количества потребителей этот коэффициент спроса может быть различным. Для нашей кухонной группы из 5-ти потребителей – такой коэффициент будет равен 0,7. Поэтому, номинальная мощность для группы получается 4400 Вт* 0,7 = 3080 вт.
Значения токов легко определить по формуле: I = Р/220. Итак, получаем значение номинального тока для нашей группы I=3080/220=14А. Данное значение вносим в таблицу для данной группы.
Такие расчеты номинального тока нужно сделать и для других групп потребителей и полученные значения внести в таблицу, округляя значений в большую сторону.
На третьем этапе рассчитываем сечения кабеля.
Для проводки в жилых помещениях лучше всего подходят медные кабели ВВГнг и НУМ. Сечения этих кабелей стандартные: 1,5, 2,5, 4, 6, 10, 16 кв. мм. с количеством жил от 2 до 5. Эти кабели практичны и долговечны с хорошей двойной изоляцией и надежной пожаробезопасностью. Имеют срок службы до 30 лет.
Теперь давайте посчитаем нужное сечение кабеля для наших групп потребителей.
1 кв.мм. медного провода способен пропустить через себя в течение длительного времени нагреваясь до допустимых пределов 10 ампер тока. Соответственно, если наша кухонная группа розеток потребляет мощность 3080 ватт и как мы посчитали, при напряжении 220 вольт сила тока будет равна 3080/220=14 ампер, то для питания этой группы необходимо подвести к ней кабель сечением 14А/10=1,4 кв.мм. Следует взять запас по сечению не менее 15%. Получим 1,61 квадрата. И теперь подберем ближайший провод стандартного сечения. Это 2,5 кв.мм. Т.е. к этой группе потребителей мы должны подвести медным провод сечением 2,5 квадратных миллиметра.
Такие расчеты сечения провода нужно сделать и для других групп потребителей и полученные значения внести в таблицу.
Теперь мы подходим к последнему этапу и можем подобрать устройства защиты.
Это очень важный момент, т.к. выбор номинальных значений автоматических выключателей подчас определяется неправильным пониманием функций этих устройств.
У меня есть отдельное видео по этому вопросу, где подробно разбирается принцип действия автоматических выключателей. Его вы сможете найти по ссылке под этим видео.
Т.к. автоматический выключатель защищает прежде всего кабель от перегрева при КЗ и перегрузках, а не электро-приборы, то при подборе автоматов нужно исходить из расчета того, что они будут защищать только кабель от разрушения при критических предельных перегрузках. Поэтому нельзя применять автоматы, как говорят, «с запасом» по номиналу, чтобы их не «выбивало» и этот участок кабеля мог выдерживать нагрузку побольше.
Т.к. тепловой расцепитель автомата срабатывает при значении в диапазоне 1,13..1,45 от номинального значения, то это значит, что автомат со значением 16А защитит провод при прохождении через него тока до 23.2 А. А это провод сечением 2,5 кв.мм. Поэтому, при использовании провода сечением 2,5 кв.мм. необходимо использовать автомат не более 16А.
Если при сечении кабеля 2,5 кв.мм. использовать автомат номиналом 25А, то при превышении тока в проводе на 13% (т.е. 25А+13%=28.25А) он отключится только не раньше, чем через 1 час, и все это время будет работать, а провод будет греться, а если ток в проводе превысит 45% от номинала (т.е. 25А+45%=36.25А), то автомат отключится в течение 1 часа, а все это время будет работать и провод может уже начать плавиться.
Т.е., автоматический выключатель номиналом 25А может работать и не отключиться при значениях токов в кабеле от 28.25 до 36.25А.
А как мы видели ранее, что провод сечением 2,5 кв.мм. способен пропустить через себя в течение длительного времени только 2,5*10=25А тока, а это соответствует способности автомата 16А (16А*1,13=18.08 … 16А*23.2А).
Таким же образом мы рассчитываем оптимальные значения номиналов автоматических выключателей для каждой группы потребителей и данные вносим в нашу таблицу.
Кроме автоматических выключателей в некоторых группах потребителей должны присутствовать Устройства Защитного отключения (УЗО). Они эффективно защищают от поражения электрическим током, а также от возникновения пожара при разрушении проводки.
УЗО устанавливаются в группу розеток, а также в группу потребителей в помещениях с повышенной влажностью (ванная и кухня), а также для электроприборов с металлическими корпусами (стиральная, посудомоечная машины, водонагреватели и т.д).
УЗО устанавливается после автоматического выключателя. При этом номинальный ток УЗО должен быть на 1 ступень выше, чем у автомата, что позволит ему некоторое время, до того, как сработает автомат, работать в режиме перегрузки без выхода из строя.
И вторая важная характеристика УЗО – это ток утечки. Для бытовой сети это от 10 до 30мА. Для входного автомата можно установить УЗО с током утечки 300 мА, чтобы обеспечить пожаробезопасность всей сети.
Для нашей группы розеток кухни мы берем автомат на 16А, а УЗО подбираем на 25А.
Также подбираем УЗО и для всех остальных групп потребителей, где необходимо установить УЗО и вносим данные в таблицу.
| Группа | Потребители | Суммарная мощность для группы, Вт | Коэф. спроса для группы | Номинальная мощность в цепи, Вт | Номин. ток, А | Сечение провода, кв.мм. | Номинал автомата для группы, А | УЗО для группы |
| 1 | Розетки кухни | 4 400 | 0,7 | 3 080 | 14 А | 2,5 | 16 А | 25А 30мА |
| 2 | Розетки жилой комнаты | 3 000 | 0,7 | 2 100 | 10 А | 1,5 | 10 А | 16А 30мА |
| 3 | Освещение коридора и комнаты | 700 | 0,7 | 490 | 2 А | 1,5 | 10 А | |
| 4 | Освещение ванной, туалета, кухни | 300 | 0,7 | 210 | 1 А | 1,5 | 10 А | |
| 5 | Электрическая плита | 7 000 | 1,0 | 7 000 | 32 А | 4,0 | 25 А | 40А 30мА |
| 6 | Стиральная машина | 3 000 | 1,0 | 3 000 | 14 А | 2,5 | 16 А | 25А 30мА |
| 7 | Теплый пол | 800 | 1,0 | 800 | 4 А | 1,5 | 10 А | 16А 30мА |
| Для всей сети | 19 200 | 0,6 | 11 520 | 46 А | 6,0 | 32 А | 40А 300мА |
Таким образом, мы рассчитали нашу электрическую сеть, сформировали группы потребителей, посчитали суммарные мощности и токи для каждой группы, рассчитали какого сечения кабели нам нужно использовать и определили какие автоматы и устройства защитного отключения нам будут необходимы.
Также Вы сможете посмотреть видео по данной теме:
Как выбрать номинал автомата по сечению кабеля?
Выбор номинала автомата (автоматического выключателя) в зависимости от сечения кабеля и нагрузки — это важный этап проектирования и обеспечения безопасности электрической системы. Ниже представлены общие шаги, которые помогут вам выбрать правильный номинал автомата:
-
Определите номинальный ток нагрузки: Сначала определите общий номинальный ток всех устройств и оборудования, которые будут подключены к этому кабелю. Это включает в себя освещение, розетки, электроприборы и т.д. Необходимо учесть потребляемую мощность каждого устройства.
-
Рассчитайте ток нагрузки: Рассчитайте максимальный ток, который может потреблять нагрузка. Обычно это делается путем суммирования номинальных токов всех устройств, подключенных к данному кабелю. Необходимо также учесть возможные пики потребления при старте некоторых устройств.
-
Выберите коэффициент использования: Учитывая реальное использование нагрузки (например, нагрузку, которая не будет работать постоянно на полной мощности), выберите коэффициент использования. Это значение можно обычно найти в стандартах или рекомендациях.
-
Выберите автомат с соответствующим номиналом: На основе рассчитанного тока нагрузки и выбранного коэффициента использования выберите автомат с наиболее близким или немного выше номинальным током.
-
Убедитесь в совместимости с кабелем: Убедитесь, что выбранный автомат совместим с сечением и типом кабеля, который вы используете. Кабель должен выдерживать рассчитанный ток и иметь соответствующее сечение для безопасной работы.
-
Проконсультируйтесь с профессионалами: Если вы не уверены в своих расчетах или выборе автомата, рекомендуется проконсультироваться с электриком или инженером, имеющим опыт в проектировании электрических систем.
Важно соблюдать стандарты и нормы электробезопасности при выборе и установке автомата. Неправильный выбор автомата может привести к перегрузке, перегреву и возникновению пожара.
