Розрахунок електричного струму за потужністю: формули, онлайн розрахунок, вибір автомата

Проектуючи електропроводку в приміщенні, треба починати з розрахунку сили струму в ланцюгах. Помилка в цьому розрахунку може потім дорого коштувати. Електрична розетка може розплавитися під впливом сильного струму. Якщо струм у кабелі більший за розрахунковий для даного матеріалу і переріз жили, проводка буде перегріватися, що може призвести до розплавлення дроту, обриву або короткого замикання в мережі з неприємними наслідками, серед яких необхідність повної заміни електропроводки – ще не найгірше.

Знати силу струму в ланцюзі треба і для підбору автоматичних вимикачів, які повинні забезпечувати адекватний захист від навантаження мережі. Якщо автомат стоїть з великим запасом по номіналу, на момент його спрацьовування обладнання може вийти з ладу. Але якщо номінальний струм автоматичного вимикача менший за струм, що виникає в мережі при пікових навантаженнях, автомат доводитиме до сказу, постійно знеструмлюючи приміщення при включенні праски або чайника.

Формула розрахунку потужності електричного струму

Відповідно до закону Ома, сила струму(I) пропорційна напрузі(U) і обернено пропорційна опору(R), а потужність(P) розраховується як добуток напруги та сили струму. Виходячи з цього, струм у ділянці мережі розраховується: I = P/U.

У реальних умовах до формули додається ще одна складова і формула для однофазної мережі набуває вигляду:

а для трифазної мережі: I = P / (1,73 * U * cos φ),

де U для трифазної мережі приймається 380, cos φ - це коефіцієнт потужності, що відображає співвідношення активної і реактивної складових опору навантаження.

Для сучасних блоків живлення реактивна компонента незначна, величину cos можна приймати рівною 0,95. Виняток становлять потужні трансформатори (наприклад, зварювальні апарати) та електродвигуни, вони мають великий індуктивний опір. У мережах, де планується підключення подібних пристроїв, максимальну силу струму слід розраховувати з використанням коефіцієнта cos φ, що дорівнює 0,8 або розрахувати силу струму за стандартною методикою, а потім застосувати коефіцієнт, що підвищує 0,95/0,8 = 1,19.

Підставивши діючі значення напруги 220 В/380 і коефіцієнта потужності 0,95, отримуємо I = P/209 для однофазної мережі і I = P/624 для трифазної мережі, тобто в трифазній мережі при однаковому навантаженні струм втричі менше. Ніякого феномена тут немає, тому що трифазна проводка передбачає три фазних дроти, і при рівномірному навантаженні на кожну з фаз вона ділиться натріє. Оскільки напруга між кожним фазним і робочим нульовим проводами дорівнює 220, можна і формулу переписати в іншому вигляді, так вона наочніше: I = P / (3 * 220 * cos φ).

Підбираємо номінал автоматичного вимикача

Застосувавши формулу I = P/209, отримаємо, що при навантаженні з потужністю 1 кВт струм в однофазній мережі буде 4,78 А. Напруга в наших мережах не завжди дорівнює точності 220 В, тому не буде великою помилкою силу струму вважати з невеликим запасом як 5 А на кожен кіловат навантаження. Відразу видно, що у подовжувач, промаркований «5 А», праска потужністю 1,5 кВт включати не рекомендується, оскільки струм у півтора рази перевищуватиме паспортну величину. А ще відразу можна «проградуювати» стандартні номінали автоматів та визначити, на яке навантаження вони розраховані:

• 6 А – 1,2 кВт;
• 8 А – 1,6 кВт;
• 10 А - 2 кВт;
• 16 А – 3,2 кВт;
• 20 А – 4 кВт;
• 25 А – 5 кВт;
• 32 А – 6,4 кВт;
• 40 А – 8 кВт;
• 50 А - 10 кВт;
• 63 А - 12,6 кВт;
• 80 А - 16 кВт;
• 100 А - 20 кВт.

За допомогою методики "5 ампер на кіловат" можна оцінити силу струму, що виникає в мережі при підключенні побутових пристроїв. Цікавлять пікові навантаження на мережу, тому для розрахунку слід використовувати максимальну споживану потужність, а не середню. Ця інформація міститься у документації на вироби. Навряд чи варто самому розраховувати цей показник, підсумовуючи паспортні потужності компресорів, електродвигунів та нагрівальних елементів, що входять у пристрій, оскільки є ще такий показник, як коефіцієнт корисної дії, який доведеться оцінювати умоглядно з ризиком помилитися.

При проектуванні електропроводки в квартирі або заміському будинку не завжди точно відомі склад і паспортні дані електрообладнання, яке буде підключатися, але можна скористатися орієнтовними даними звичайних для нашого побуту електроприладів:

• електросауна (12 кВт) – 60 А;
• електроплита (10 кВт) – 50 А;
• варильна панель (8 кВт) – 40 А;
• електроводонагрівач проточний (6 кВт) – 30 А;
• посудомийна машина (2,5 кВт) – 12,5 А;
• пральна машина (2,5 кВт) – 12,5 А;
• джакузі (2,5 кВт) – 12,5 А;
• кондиціонер (2,4 кВт) – 12 А;
• НВЧ-піч (2,2 кВт) – 11 А;
• електроводонагрівач накопичувальний (2 кВт) – 10 А;
• електрочайник (1,8 кВт) – 9 А;
• праска (1,6 кВт) – 8 А;
• солярій (1,5 кВт) – 7,5 А;
• пилосос (1,4 кВт) – 7 А;
• м'ясорубка (1,1 кВт) – 5,5 А;
• тостер (1 кВт) – 5 А;
• кавоварка (1 кВт) – 5 А;
• фен (1 кВт) – 5 А;
• настільний комп'ютер (0,5 кВт) – 2,5 А;
• холодильник (0,4 кВт) – 2 А.

Споживана потужність освітлювальних приладів та побутової електроніки невелика, загалом сумарну потужність освітлювальних приладів можна оцінити в 1,5 кВт та автомата на 10 А на групу освітлення достатньо. Побутова електроніка підключається до тих же розеток, що й праски, додаткові потужності резервувати для неї недоцільно.

Якщо підсумувати всі ці струми, цифра виходить солідна. На практиці можливості підключення навантаження обмежує величина виділеної електричної потужності, для квартир з електричною плитою в сучасних будинках вона становить 10 -12 кВт і на квартирному введенні коштує автомат номіналом 50 А. І ці 12 кВт треба розподілити, враховуючи те, що найпотужніші споживачі зосереджені на кухні і. Проводка буде доставляти менше приводів для занепокоєння, якщо розбити її на достатню кількість груп кожна зі своїм автоматом. Для електроплити (варильної панелі) робиться окреме введення з автоматом на 40 А і встановлюється силова розетка з номінальним струмом 40 А, нічого більше туди підключати не треба. Для пральної машини та іншого обладнання ванної кімнати робиться окрема група з автоматом відповідного номіналу. Цю групу зазвичай захищають ПЗВ з номінальним струмом на 15% більшим, ніж номінал автоматичного вимикача. Окремі групи виділяють для освітлення та для настінних розеток у кожній кімнаті.

На розрахунок потужностей і струмів доведеться витратити деякий час, але можна бути впевненим, що праці не пропадуть задарма. Грамотно спроектована та якісно змонтована електропроводка – запорука комфорту та безпеки вашого житла.