Как рассчитать сечение кабеля по мощности и разобраться какие автоматы ставить в щиток

— Таблицы сечения проводов с пояснениями + инструкция расчёта
— Поправочные коэффициенты для расчёта мощности
— Нагрев проводов и при чём тут розетки

Эксперт MyFuseBox

49729 14 декабря 2022

Универсальная таблица

Вам нужен чёткий ответ, поэтому сразу начну с таблицы сечений. В принципе на вопрос “какое должно быть сечение” можно дать быстрый ответ — такое-то, смотри таблицу сразу за этим абзацем. Но готов спорить, что вас такая краткость не удовлетворит и вы хотите разобраться в более научном обосновании. Кто читает такие статьи, обычно пытливы, как и мы. Раз так, то давай разбираться, тут есть что обсудить.

Если где-то специально не указано, то знайте, все данные в статье только для медного провода, т.к. другой вы и не будете применять.

Данная таблица содержит оптимальные соотношения сечений провода, номиналов автоматов и нагрузки на линию:

Теперь неплохо бы разобраться почему всё именно так, как написано в таблице. Мы рассмотрим главные факторы, влияющие на выбор сечения и номинала автомата, опишем взаимосвязь и подводные камни, но тем не менее, как вы увидите к концу статьи, отчасти эту таблицу вам придётся принять на веру, уж слишком много переменных, чтобы в итоге собственных расчётов прийти к плюс-минус тем же данным, что в таблице. Поэтому берите её на вооружение как проверенную отправную точку, ну а теперь поговорим о научной базе.

Во-первых нужно определить мощность всей нагрузки

Табличные данные, которыми руководствуются все ответственные электрики это хорошо, но посчитать общую нагрузку именно вашего проекта точно стоит.

Считаем общую мощность будущих потребителей.
Для этого надо собрать список всех электроприборов, которые будут использоваться и просуммировать их паспортную мощность. Вы можете не знать сколько потребляет холодильник, стиральная машина или духовой шкаф, поэтому проще всего взять значения из описаний товаров в интернет-магазинах.

Для того, чтобы определить какой автомат ставить и какое сечение кабеля выбрать, вам не надо брать общую мощность всей квартиры или дома. Вы же не из тех, кто планирует запитать все розетки от одного провода, т.е. у вас будет несколько отдельных групповых линий по комнатам, по назначению, разделённых по допустимой мощности группы, вы должны будете поделить всю нагрузку на группы как минимум согласно ограничениям автоматов. Про эти лимиты мы будем говорить далее в статье.

Примеры

Если вы рассчитываете кухню, то там все довольно понятно: холодильник, духовка, варочная панель, вытяжка, телевизор, розетки для более мелких кухонных приборов. Сценарии их совместного использования легко представить.

Со спальней, например, может быть некое замешательство, там не так много потребителей, чаще всего, комнаты вообще будут объединены одной питающей линией, и вы будете считать какая нагрузка в них предвидится. Там будут эпизодические включаемые фены и пылесосы, более часто и более длительно включенные компьютеры, телевизоры, приставки. Просто прикиньте реалистичные сценарии, при которых у вас будет включено максимальное кол-во приборов и берите в расчёт эту мощность.

Для уточнения мощности существуют поправочные коэффициенты

Коэффициент одновременного включения.
Обычно он составляет 0.75 — 0.8. Таким образом вы можете не думая много о сценариях просто просуммировать все возможные приборы в комнатах и умножить на коэффициент. Например, вы насчитали 4 кВт с 5-6 приборов, умножьте на 0.75 и получите 3 кВт, с которыми можно работать дальше.

Коэффициент реактивной мощности.
В некоторых приборах существует реактивная составляющая, в частности это касается насосов, двигателей, компрессоров. При запуске они мгновенно повышают ток до значения, большего чем при штатной работе. Реактивная мощность часто указана в документации устройства, также она может быть уже заложена в общую паспортную мощность. Это важный фактор и его можно усреднить до коэффициента 1.3. Таким образом к мощности некоторых приборов можно накинуть 30%.

Кроме этих кэфов существует практика закладывать повышающий коэффициент на будущий рост потребителей и модернизацию. Мы не будем в это углубляться.

Как можно в два клика сделать то же самое в калькуляторе Myfusebox

В этом конструкторе вы можете создать виртуальные помещения и поместить в них нагрузку из списка готовых пресетов. Каждый потребитель уже обладает запрограммированными свойствами, система знает о реактивной нагрузке и коэффициентах одновременного спроса.

Кроме этого, мы пока не обсуждали этот момент, некоторые устройства нельзя совмещать, т.к. они требуют отдельной качественно другой линии. Например, не стоит считать в общую нагрузку духовой шкаф и розетки для телевизоров, холодильников, микроволновок. Это также сразу учитывается в алгоритмах Myfusebox.

Дефолтную мощность выбранных потребителей можно отредактировать под свои требования.

Выбираете одну из схем построения электрощита и сразу получаете подсчитанные по мощности групповые линии и подборку автоматов под них.

Итак у вас теперь есть значения мощности линий.

Выбор автоматического выключателя

Для разбора берём строку №2 из универсальной таблицы: это простые розетки, запитанные кабелем 2.5 кв.мм. с автоматами на 16 Ампер.

Почему автомат С16

Правила электромонтажа регламентируют, что по расчётным токам (исходным высчитанным данным по нагрузке) следует выбирать наименьшие номиналы и уставки устройств защиты. Правда делать это нужно так, чтобы при кратковременных перегрузках не было отключений линии.

Другими словами, номиналы, сечения, уставки должны быть рассчитанной логичной золотой серединой, а не вот этим вот бытовым “с запасом”. В электрике эти запасы чреваты.

Расшифровка ВТХ автоматов

В спецификации автоматических выключателей есть вот такое — время-токовые характеристики (коротко ВТХ). Выглядит страшно, но на самом деле штука простая — это кривая на плоскости с двумя осями: ток и время. Кривая показывает зависимость времени срабатывания от тока.

Так вот, согласно ВТХ, оказывается, что превышение номинального тока до 13% вообще не приводит к отключению, потому что 1.13 - это уставка нижнего порога срабатывания, условный ток нерасцепления.

Дальше ещё интереснее.

Верхний порог, ток условного расцепления - 1.45.

Помните, что кривая ВТХ показывает время срабатывания? Так вот мало того, что ток может превышать номинальный на 45%, так еще и время срабатывания теплового расцепителя составит до одного часа!

Смотрите, автомат С16 может целый час пропускать ток в 23.2 А! Не на это мы рассчитывали, покупая автомат на 16 Ампер.

Эти значения уставок указаны для температуры окружающей среды 30°С. Температура окружения может повышаться при пакетном размещении группы автоматов с высокой нагрузкой, поэтому уставки являются условными, а не строгими.

Наконец подбираем сечение кабеля

Точнее, доказываем, что для автомата С16 на розетки сечение должно быть 2.5 мм²

Сечение выбирается по таблице длительных токов в разных комбинациях. ПУЭ предусматривает разные значения в зависимости от способа прокладки кабелей (открытый/закрытый), металла (медь/аллюминий), количества жил и проводов, но мы рассматриваем только медь и только трёхжильный кабель.

В квартирах и домах необходимо использовать трёхжильный провод. Так как заземляющий контакт не участвует в расчётах, то из всей таблицы смотрим данные только для одного двухжильного провода. Вот они:

Таблица пределов длительного тока для двухжильного провода:

Итак, автомат будет выдерживать 23.2 А, значит согласно таблице, нам подходит сечение 2.5 мм². Провод с этим сечением выдерживает 25 А, а провод 2 квадрата выдержит 23, но у нас 23.2, и хотя это очень близко к 23, мы не будем использовать для проводки кабель в 2 квадрата. Дальше поймёте почему

Кабель 2.5 квадрата способен длительно выдерживать ток 25 А, т.е. нагрузку в 5.5 кВт без перегрева и разрушения. Значит автомат, защищающий данную линию должен бы начинать отключаться при значении 25 А, иначе кабель начнёт греться. И автомат С16 прекрасно с этим справляется, в чём можно убедиться по кривой ВТХ - при 25 А (т.е. при перегрузке примерно в 1.56 — 1.57) автомат типа С отключится в условное время, равное 1 минуте. За это время при таком пограничном значении тока кабель даже не успеет вспотеть.

О розетках

Все не специальные розетки обычно рассчитаны на ток 16 А, при этом если вы когда-нибудь разбирали их, то могли убедиться, что иногда встречается качественная начинка, а бывает омеднённая фольга.

В теории розетка должна длительно выдерживать 3.5 кВт (16 * 220 = 3520 Вт), а превышение приведёт к её оплавлению. На практике же розетки могут начать греться и при меньшем токе.

И теперь, зная о поведении автоматов и возможностях провода, вы видите, что самое слабое звено в цепи - розетка. И это отличная новость. Провод часто будет в заштукатуренной штробе, под потолком, полом, в распаячных коробках, вы бы очень не хотели, чтобы он где-то на отрезке 20 метров начал оплавляться. Поэтому самый выгодный вариант - выход из строя розетки. Она рассчитана максимум на 16 А и имеет самый слабый прижим контактов во всей цепи.

Если бы мы строили линию от вводного кабеля к одной единственной розетке, то сразу понятно, что максимальная нагрузка, по которой можно вести расчёты - это 3.5 кВт. Однако, одной розетки не бывает, поэтому групповая линия может нести больше, чем 16 А. Главное не планируйте воткнуть в розетку тройник-разветвитель и раздать питание по всему дому (шутка, я знаю, что вы не станете)

Ещё о проводах, нагрузке и сечении

Провода нагреваются.
Чаще всего проводка у вас будет скрытая, а значит естественным образом замурованный кабель охлаждаться не будет. На этот фактор тоже необходим запас прочности. Сюда же можно отнести и температурный режим в помещениях.

Кабель под напряжением нагревается, часть энергии выделяется в виде тепла. Если провод тонкий, а ток большой, то тепловой компонент может привести к перегреву и оплавлению оболочки. Произойти такое может в самом тёплом ничем не охлаждаемом месте - в стене. Далее при потере изоляции происходит короткое замыкание и возможно возгорание. Последствия поиска неисправного участка тоже можете себе представить. Поэтому даже там, где казалось бы, можно использовать меньшее сечение (в защиту этого можно привести ряд доводов) делать это не стоит.

Так как вы не будете тянуть отдельную линию на каждую розетку, то в вашей схеме будут групповые линии. Групповые провода, идущие к распределительным коробкам, нагреваются сильнее, чем провода, которые идут от коробки к розетке. Это надо не забывать. Но и делать их разными сечениями не нужно, всё уже просчитано: для розеток 2.5 мм² и грамотное деление на группы, для освещения — 1.5 мм² и то же самое.

Жилы-то заужены

Провода по факту заужены, уж сколько замеров сделали энтузиасты со штангенциркулями. Есть ТУ и есть ГОСТ на изготовление кабеля, замеры показывают, что часто сечение жил меньше расчётного, так что не надейтесь, что у вас всё будет в аккурат по формуле. Это ещё один фактор в пользу проверенных универсальных рекомендаций по сечениям, приведённых в самом начале статьи.

190? 220? 240?

И ещё один переменный фактор в ваши расчёты - напряжение в сети. Напряжение нестабильно, и особенно явно это проявляется в новостройках из-за специально построенных для них подстанций.

В розетке не всегда будет 220 В, иногда меньше, иногда больше, в то время как напряжение - одно из неотъемлемых составляющих троицы P=I*U

Поэтому и есть общие рекомендации по выбору сечения кабеля и номиналам автоматов.

В общем это почти всё, что нужно знать, чтобы рассчитать проводку

Для освещения делаем всё точно так же, только автомат будет С10, а провод 1.5 мм²

Ещё есть одиночные линии для техники, которую нельзя (или не стоит) совмещать, например:

• духовой шкаф — 4 мм² — автомат С32
• варочная панель — 6 мм² — автомат С40

У таких приборов мощность может колебаться в больших диапазонах, поэтому дополнительно ориентируйтесь на технические характеристики. Кстати, для соединения автоматики внутри щита используют провод сечением не ниже 6-ки.

В нашем сервисе Myfusebox есть все необходимые электроустановки, алгоритм уже знает какие автоматы выбрать и что защитить с помощью УЗО. Кроме пресетов есть ещё и произвольные линии для кастомизации проекта, попробуйте разные схемы.

23 < 25 > 16

Теперь, обобщив опыт, быстро пробежимся от электрощита до потребителя: автомат С16 длительно выдерживает ток 23 А, далее электричество идёт по проводу, который выдерживает 25 А и наконец приходит в розетку, которая держит 16 А.

При резком кратном нарастании тока, автомат отключится и обесточит всю линию.

При медленном нарастании тока:

• если превышает нагрузку что-то, подключённое к одной розетке, то розетка выйдет из строя, и нагрузка исчезнет
• если перегруз идёт по нескольким розеткам и при этом розетки по отдельности вывозят нагрузку, то тогда тепловой расцепитель автомата в определённый момент среагирует и отключит линию

Главное в этой истории, что либо розетка падёт первой, либо автомат не выдержит и отключится, но питающий кабель останется цел, а это самое важное.

Успехов вам в проектировании проводки!