Как рассчитать необходимую мощность электрического щита
Зачем это нужно?
Расчёт мощности щитка необходимо выполнить для:
- оптимального распределения нагрузки в существующих однофазных сетях с учётом сечения кабеля;
- равномерного распределения нагрузки по фазам в трехфазной сети;
- обнаружения «узких мест» сети для последующей модернизации;
- подбора кабеля нужного диаметра для прокладки новой проводки;
- подбора защитного оборудования;
- определения уровня затрат на электроэнергию.
Как видно из перечня, расчёт мощности является основополагающим при построении электросети и сборке электрощита.
Теоретическая основа расчётов
Номинальная мощность электроприборов обычно указывается на шильдике на приборе или же в паспорте к нему. Если же мощность не указана, но есть показатель тока, то для расчёта применяется следующая формула:
P=I∙U, Вт
где I – сила тока, А
U – напряжение в сети, В
Для определения суммарной мощности группы потребителей на одной линии применяется следующая формула:
Ррасч=Кс(Р1+Р2+Р3+…+Рn), Вт
Где с - коэффициент спроса,
Р1, Р2, Р3, Рn- номинальные мощности отдельных приборов, Вт
Коэффициент спроса указывает на возможность одновременного включения всех приборов линии. При одновременном включении всех устройств Кс=1. На практике это происходит редко, поэтому для жилых помещений коэффициент спроса принят на уровне 0,8 для 2х потребителей, 0,75 для 3х и 0,7 – 5 и более.
Также при расчётах мощности нужно учитывать соотношение реактивной и активной составляющих сопротивления нагрузки (cos φ, Вт / ВА).
Поэтому формула полной расчетной мощности будет выглядеть так:
Sp=Ррасч / cos φ , ВА
Где cos φ - коэффициент мощности.
При расчёте мощности для жилого помещения этот коэффициент принимают равным 0,95 – 0,98. Если же планируется подключение приборов с большим индуктивным сопротивлением (например, компрессор, насос, электродрель, перфоратор), то в расчет нужно закладывать cos φ равный 0,8.
Именно этот показатель нужно использовать при построении сети, распределении нагрузки на фазы. Также на основании полученных данных производится вычисление расчётной величины силы тока:
Iрасч=SР / U, А
На основании этого показателя происходит подбор сечения кабеля для проводки, а также защитной автоматики для установки в щиток.
Пример расчёта мощности электрощита
Разберём подробнее расчёт на следующем примере.
Допустим, нужно подключить к щиту кухню, на которой предполагается использовать следующие приборы:
- электропечь с духовкой, 8800 Вт;
- микроволновка, 2200 Вт;
- чайник, 2000 Вт;
- мультиварка, 1000 Вт;
- тостер, 750 Вт;
- вытяжка, 400 Вт;
- холодильник, 250 Вт.
Произведём расчёт общей мощности помещения. Для этого складываем показатели мощности всех приборов:
Робщ=8800+2200+2000+1000+750+400+250=15400 (Вт)
К линии планируется подключать все приборы, поэтому коэффициент спроса примем Кс=0,7. Расчётная мощность составит:
Ррасч=15400∙0,7=10780 (Вт)
Из перечня электроприборов видно, что в их числе нет устройств с большим индуктивным сопротивлением. Поэтому cos φ можно взять одинаковый для всех – 0,98. Уточнить этот показатель для каждого прибора можно по справочным таблицам. Полная расчётная мощность с учётом cos φ составит:
SР=10780 / 0,98=11000 (ВА)
Также необходимо сделать вычисление силы тока:
Iрасч=11000 / 220=50 (А)
Вычисленные показатели используются для определения входящей мощности электрического щита, а также для определения параметров для вводного автомата и защитных устройств на вводе.
Также нужно сделать вычисления по каждому отдельному потребителю. Это потребуется для равномерного распределения всех потребителей по фазам, определения нагрузки на каждую отдельную линию и подбор защитной автоматики для каждой из линий. Это удобно сделать в табличном документе Excel.
Мощных потребителей нужно выводить отдельной линией соответствующего сечения кабеля и установкой на неё специальной силовой розетки и автомата подходящего по номиналу. Обычно для подключения розеток используется кабель сечением 2,5 мм2 и устанавливаются автоматические выключатели на 16 А. Поэтому нагрузку на розеточные линии следует распределить так, чтобы не превышать эти значения. В противном случае будет происходить постоянное срабатывание защитного автомата. При установке автомата большим номиналом будет происходить перегрузка проводки, что приведет к её перегреву и опасно возгоранием.
В таблице цветами выделены отдельные линии, которые нужно предусмотреть при проектировании щита для подключения всех потребителей.
Расчёт мощности щитка должен в обязательном порядке выполняться при проектировании проводки и самого щита. Без этих вычислений высока вероятность неэффективного использования или перегрузки линий электросети.