Как рассчитать автомат по мощности вручную
Номинал автомата рассчитывается по току нагрузки: мощность в ваттах делят на напряжение и коэффициент мощности, а затем берут ближайший стандартный номинал сверху. Автоматический выключатель — аппарат защиты, который отключает линию при перегрузке и коротком замыкании; его номинал — это ток, который автомат пропускает сколь угодно долго без срабатывания. Для типовой нагрузки 5 кВт в сети 220 В при cos φ 0,95 расчётный ток равен 5 000 / (220 × 0,95) = 23,92 А, автомат — 25 А, а защищает он медный кабель сечением не менее 2,5 мм² с допустимым током 27 А при скрытой прокладке.
Расчётный ток однофазной нагрузки (сеть 220 В)
I = P / (U × cos φ), где P — мощность, Вт; U — напряжение, 220 В; cos φ — коэффициент мощности
Расчётный ток трёхфазной нагрузки (сеть 380 В)
I = P / (√3 × U × cos φ), где √3 = 1,732; U — линейное напряжение, 380 В
Условие защиты кабеля (ПУЭ 3.1.10)
I_авт ≤ I_доп, где I_авт — номинал автомата, А; I_доп — допустимый длительный ток жилы по ПУЭ табл. 1.3.4 (медь) или 1.3.5 (алюминий)
Коэффициент мощности cos φ показывает, какая часть полной мощности превращается в полезную работу: у нагревателей, чайников и ламп накаливания он равен 1, у смешанной квартирной нагрузки — около 0,95, у LED-освещения и электроники — 0,9, у двигателей, насосов и компрессоров — 0,8. Чем ниже cos φ, тем больше ток при той же мощности в киловаттах.
Порядок расчёта:
- Сложите мощность всех приборов, которые питаются через автомат. Мощность в киловаттах умножьте на 1 000, чтобы получить ватты.
- Разделите мощность на 220 × cos φ для однофазной сети или на 1,732 × 380 × cos φ для трёхфазной. Это расчётный ток линии.
- Выберите номинал автомата — ближайший стандартный сверху из ряда 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100 А. Если ток ровно равен номиналу, берут этот номинал.
- Найдите допустимый длительный ток кабеля линии — ток, при котором жила не перегревается сверх нормы для своей изоляции, — по таблицам ПУЭ для сечения, материала и способа прокладки. Для однофазной линии в трубе, штробе или гофре берут столбец «две жилы в трубе», для трёхфазной — «три жилы в трубе», нулевая и защитная жилы по ПУЭ 1.3.10 не учитываются.
- Проверьте условие I_авт ≤ I_доп. Если кабель ещё не куплен, возьмите первое сечение, которое проходит по номиналу автомата; если линия уже проложена и не проходит — уменьшите автомат до наибольшего номинала, не превышающего допустимый ток, либо замените кабель. Подобрать жилу по току с учётом длины линии помогает расчёт сечения кабеля по мощности.
Пример: нагрузка 5 кВт, сеть 220 В, cos φ 0,95, медный кабель скрытой прокладки. Ток 5 000 / (220 × 0,95) = 5 000 / 209 = 23,92 А; ближайший номинал сверху — 25 А. По ПУЭ табл. 1.3.4 медь 1,5 мм² в трубе выдерживает 19 А — меньше 25 А, поэтому не подходит; 2,5 мм² выдерживает 27 А — подходит, проверка 25 А ≤ 27 А выполнена. Максимальная мощность, которую пропустит автомат 25 А без отключения по перегрузке: 25 × 220 × 0,95 = 5,2 кВт.
Обратная ситуация — «ловушка» уже проложенного кабеля: розеточная линия 1,5 мм², нагрузка 3,6 кВт. Ток 3 600 / 209 = 17,22 А, автомат по расчёту — 20 А, но допустимый ток кабеля 19 А меньше номинала, и по ПУЭ 3.1.10 такой автомат ставить нельзя. Выход один из двух: автомат 16 А с ограничением нагрузки 3,3 кВт или замена кабеля на 2,5 мм². Калькулятор показывает этот конфликт предупреждением.
Для трёхфазной сети ход тот же, только в знаменателе появляется √3. Электрокотёл 15 кВт при 380 В даёт 15 000 / (1,732 × 380 × 0,95) = 23,99 А — трёхполюсный автомат 25 А и кабель 2,5 мм², у которого допустимый ток трёх жил в трубе ровно 25 А. Мощность котла под теплопотери дома определяют заранее: расчёт мощности электрокотла даёт киловатты, которые и подставляют в формулу тока.
Автомат по мощности: таблицы для 220 и 380 В
Таблицы ниже посчитаны тем же алгоритмом, что и калькулятор: медный кабель, скрытая прокладка, cos φ 0,95. Ток округлён до десятых, номинал автомата — ближайший стандартный сверху, сечение — минимальное, у которого допустимый ток не меньше номинала. Последний столбец показывает, сколько киловатт пропустит выбранный автомат, — это предел линии, а не запас нагрузки.
| Мощность, кВт | Расчётный ток, А | Автомат, А | Сечение меди, мм² | Допустимый ток (две жилы в трубе), А | Максимум на автомате, кВт |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 4,8 | 6 | 1,5 | 19 | 1,3 |
| 1,5 | 7,2 | 10 | 1,5 | 19 | 2,1 |
| 2 | 9,6 | 10 | 1,5 | 19 | 2,1 |
| 2,5 | 12 | 16 | 1,5 | 19 | 3,3 |
| 3 | 14,4 | 16 | 1,5 | 19 | 3,3 |
| 3,5 | 16,7 | 20 | 2,5 | 27 | 4,2 |
| 4 | 19,1 | 20 | 2,5 | 27 | 4,2 |
| 4,5 | 21,5 | 25 | 2,5 | 27 | 5,2 |
| 5 | 23,9 | 25 | 2,5 | 27 | 5,2 |
| 6 | 28,7 | 32 | 4 | 38 | 6,7 |
| 7 | 33,5 | 40 | 6 | 46 | 8,4 |
| 8 | 38,3 | 40 | 6 | 46 | 8,4 |
| 9 | 43,1 | 50 | 10 | 70 | 10,5 |
| 10 | 47,8 | 50 | 10 | 70 | 10,5 |
| 12 | 57,4 | 63 | 10 | 70 | 13,2 |
| 15 | 71,8 | 80 | 16 | 85 | 16,7 |
Автомат — ближайший стандартный номинал сверху; сечение — первое, у которого допустимый ток двух жил в трубе не меньше номинала автомата, но не менее 1,5 мм² (ПУЭ 7.1.34). Источник: ПУЭ, табл. 1.3.4, п. 3.1.10; ток I = P / (U × cos φ) — расчёт по формуле на этой странице
В однофазной сети ток растёт быстро: уже 7 кВт требуют 40 А и 6 мм², а 15 кВт — 80 А и 16 мм². В трёхфазной сети та же мощность делится на три фазы, и ток в каждой примерно втрое меньше.
| Мощность, кВт | Расчётный ток, А | Автомат, А | Сечение меди, мм² | Допустимый ток (три жилы в трубе), А | Максимум на автомате, кВт |
|---|---|---|---|---|---|
| 5 | 8 | 10 | 1,5 | 17 | 6,3 |
| 7,5 | 12 | 16 | 1,5 | 17 | 10 |
| 10 | 16 | 16 | 1,5 | 17 | 10 |
| 12 | 19,2 | 20 | 2,5 | 25 | 12,5 |
| 15 | 24 | 25 | 2,5 | 25 | 15,6 |
| 20 | 32 | 32 | 4 | 35 | 20 |
| 25 | 40 | 40 | 6 | 42 | 25 |
| 30 | 48 | 50 | 10 | 60 | 31,3 |
| 40 | 64 | 80 | 16 | 80 | 50 |
| 50 | 80 | 80 | 16 | 80 | 50 |
Ток I = P / (√3 × 380 × cos φ), нагрузка считается равномерно распределённой по фазам; сечение — по столбцу «три жилы в трубе». Источник: ПУЭ, табл. 1.3.4, п. 3.1.10; ток — расчёт по формуле на этой странице
Расчёт для 380 В предполагает, что нагрузка распределена по фазам равномерно. Если на одну фазу трёхфазного ввода посажены все однофазные потребители дома, ток этой фазы считают по формуле для 220 В, а трёхполюсный автомат подбирают по самой нагруженной фазе.
Часто задача обратная: кабель уже лежит в стене, и нужно понять, какой автомат на него можно поставить. Ответ даёт допустимый ток жилы по способу прокладки — автомат не может быть больше него.
| Сечение меди, мм² | Открыто: I_доп, А | Открыто: автомат, А | Две жилы в трубе: I_доп, А | Две жилы в трубе: автомат, А | Три жилы в трубе: I_доп, А | Три жилы в трубе: автомат, А | Мощность 220 В при автомате (две жилы), кВт |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1,5 | 23 | 20 | 19 | 16 | 17 | 16 | 3,3 |
| 2,5 | 30 | 25 | 27 | 25 | 25 | 25 | 5,2 |
| 4 | 41 | 40 | 38 | 32 | 35 | 32 | 6,7 |
| 6 | 50 | 50 | 46 | 40 | 42 | 40 | 8,4 |
| 10 | 80 | 80 | 70 | 63 | 60 | 50 | 13,2 |
| 16 | 100 | 100 | 85 | 80 | 80 | 80 | 16,7 |
| 25 | 140 | 100 | 115 | 100 | 100 | 100 | 20,9 |
Автомат — наибольший номинал ряда 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100 А, не превышающий допустимый ток; для больших сечений допустимый ток выше 100 А, и вводные автоматы 125 А и более подбираются по проекту. Источник: ПУЭ, табл. 1.3.4, п. 1.3.10, п. 3.1.10
По этой таблице розеточная группа на кабеле 2,5 мм² получает автомат 25 А при любой прокладке, освещение на 1,5 мм² — 16 А в трубе или 20 А открыто, а линия варочной панели на 6 мм² — 40 А в штробе. Значения для открытой прокладки выше, потому что кабель на воздухе охлаждается лучше, чем в трубе или под штукатуркой.
Что учесть при расчёте
- Автомат защищает кабель, а не прибор и не человека. Номинал ограничен допустимым током самой слабой жилы линии: если мощность приборов выросла, а кабель прежний, менять нужно кабель, а не ставить автомат побольше. От поражения током защищает УЗО или дифавтомат с током утечки 30 мА — для розеточных групп он обязателен по ПУЭ п. 7.1.79. Монтаж и подключение к щиту выполняет электрик с допуском.
- Пусковые токи двигателей. Компрессор холодильника, насос скважины, кондиционер и циркулярная пила при запуске берут в 3–7 раз больше номинала на доли секунды. Номинал автомата при этом не увеличивают — выбирают характеристику C вместо B, а для станков и насосов с тяжёлым пуском D. В формулу подставляют потребляемую мощность кондиционера из паспорта — она примерно втрое меньше холодопроизводительности, которую по площади комнаты даёт расчёт мощности кондиционера.
- Коэффициент мощности. Для варочной панели, бойлера и тёплого пола cos φ равен 1, и расчёт по 0,95 даёт запас 5 %. Для гаража с компрессором и сварочным аппаратом считайте по 0,8 — иначе ток окажется занижен на 15–20 %. Мощность электродвигателя в паспорте иногда указана в лошадиных силах. Ответ на вопрос «1 лошадиная сила сколько кВт» — 0,735 кВт, это значение и подставляют в формулу тока.
- Несколько кабелей в одной трубе и жаркие помещения. При пяти и более нагруженных жилах в общей гофре допустимый ток принимают как для открытой прокладки с коэффициентом 0,68 для 5–6 жил и 0,63 для 7–9 (ПУЭ 1.3.10) — кабель, который проходил по таблице, может не пройти. Таблицы ПУЭ даны для воздуха +25 °C; в сауне, котельной или на чердаке под металлической кровлей допустимый ток снижают по ПУЭ табл. 1.3.3 — около 0,8 при +40 °C. Разводите линии по разным трубам или берите сечение на ступень выше.
- Длина линии. Автомат защищает от перегрузки, но не от потерь в длинном кабеле: при 50 м и более на линии 2,5 мм² с током 25 А напряжение на розетке просядет заметно, и сечение увеличивают уже по падению напряжения, а не по току.
- Электрический тёплый пол. Нагревательные маты подключают через терморегулятор с собственным пределом 16 А — около 3,5 кВт; большую площадь делят на несколько контуров с отдельными автоматами. Мощность контуров даёт расчёт мощности электрического тёплого пола.
- Алюминиевые жилы и старая проводка. В жилых домах групповые линии по ПУЭ 7.1.34 выполняют медью; алюминий допускается только в питающих линиях сечением от 16 мм². Для существующей алюминиевой проводки 2,5 мм² допустимый ток при скрытой прокладке — 20 А, поэтому автомат не выше 20 А, а лучше 16 А с учётом состояния контактов; перед подключением новой нагрузки состояние старой проводки проверяют.
- Вводной автомат и выделенная мощность. Номинал на вводе задаёт сетевая организация по договору: 15 кВт на три фазы — это автомат 25 А. Групповые автоматы внутри щита могут в сумме давать больше — одновременно все линии не работают, но каждая защищена по своему кабелю.
Нормативные документы
- ПУЭ, 7-е изд., гл. 1.3 «Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны»: табл. 1.3.4 (медные жилы), табл. 1.3.5 (алюминиевые жилы), п. 1.3.10 (число нагруженных жил в трубе)
- ПУЭ, 7-е изд., гл. 3.1 «Защита электрических сетей до 1 кВ»: п. 3.1.10 (защита от перегрузки), п. 3.1.4 (выбор номинала аппарата защиты)
- ПУЭ, 7-е изд., гл. 7.1 «Электроустановки жилых, общественных, административных и бытовых зданий»: п. 7.1.34, табл. 7.1.1 (минимальные сечения групповых линий)
- ГОСТ IEC 60898-1-2020 «Выключатели автоматические для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения. Часть 1»
- СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа»
- ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ»