Расчет токов кз кратко

Проверка времени срабатывания автомата в сетях 0,4кВ

В большинстве случаев защита кабельной линии выполняется автоматическими выключателями (или как их обычно называют, автоматами). Автоматический выключатель защищает кабельную линию двумя способами: от перегрузки (тепловая отсечка) и от короткого замыкания (электромагнитная отсечка).

И если перед вами стоит проблема правильного выбора автоматического выключателя, то выбрать его по перегрузке достаточно просто. Вы знаете (или можете посчитать) ток нагрузки. Номинал автоматического выключателя должен быть больше тока нагрузки. С этим всё просто.

С номиналом автомата разобрались, осталось выбрать его характеристику срабатывания. Всего бывает пять характеристик срабатывания автомата: B, C, D, K, Z. Автоматы с кривыми срабатывания K и Z очень редко используются, в основном применяются автоматы с характеристиками срабатывания B, C, D. Наиболее распространены автоматы с характеристикой C. Кривые срабатывания имеют схожую форму и отличаются только величиной электромагнитной отсечки или кратностью срабатывания. Кратность срабатывания — отношение величины аварийного тока, при котором происходит отключение автомата, к номинальному току автомата. Iк/Iном. Для автоматов с характеристикой B эта величина колеблется в пределах 3…5. Для автоматов с характеристикой C — 5…10. Для автоматов с характеристикой D — 10…20.

Рассмотрим автомат с характеристикой C. Производитель гарантирует, что автомат сработает, если ток короткого замыкания превысит номинальный ток автомата в 10 раз. Но может сработать и при превышении в 5 раз. Это зависит от внешних условий: температуры окружающей среды; был ли автомат под нагрузкой, когда произошло КЗ, или был отключен и его включили на КЗ из «холодного» состояния.

Что будет, если величина тока короткого замыкания меньше отсечки? Автомат всё равно может отключиться, т.к. уже сработает тепловая отсечка. Но это произойдёт не мгновенно, а спустя некоторое время. Допустимое время срабатывания автомата строго регламентировано Правилами Устройства Электроустановок (ПУЭ) и зависит от величины фазного напряжения. Согласно требованиям п.1.7.79 наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения при фазном напряжении 220/230 В для системы заземления TN не должно быть более 0,4 с.

Итак, необходимо проверить время срабатывания автоматического выключателя. Еще данный расчет называют «расчет петли фаза-нуль». Для примера выполним проверку автомата с номинальным током 16 А с характеристикой C. Автомат установлен в групповом щите. Щит питается от ГРЩ, а ГРЩ от трансформаторной подстанции.

Параметры трансформатора: Номинальная мощность трансформатора Sн = 630 кВА, Напряжение короткого замыкания трансформатора Uк% = 5,5%, Потери короткого замыкания трансформатора Pк = 7,6 кВт.

Параметры питающей линии: Гр.27 от ЩО 1.2 – 60 м кабель 1х, ЩО 1.2 от ГРЩ3 – 80 м кабель 1х, ГРЩ3 от ТП 1126 – 217 м кабель АВВГнг 2x (4×185).

Параметры выключателя: Номинальный ток автоматического выключателя Iном = 16 А Кратность отсечки K = 10.

Реактивное сопротивление трансформатора: Xт = 13,628 мОм

Активное сопротивление трансформатора: Rт = 3,064 мОм

Активное сопротивление кабеля: Rк = 580,38 мОм

Реактивное сопротивление кабеля: Xк = 17,36 мОм

Суммарное реактивное сопротивление участка: XΣ=Xc+Xт+Xк=31,984 мОм

Суммарное активное сопротивление участка: RΣ=Rт+Rк=583,444 мОм

Полное суммарное сопротивление: RΣ=583,444 мОм

Ток однофазного короткого замыкания: IK1=190 А > IминК1 = 10×16 = 160 А Следовательно, автоматический выключатель отключится мгновенно (сработает электромагнитная отсечка, время отключения.

Чтобы расчета в Word, нажмите на кнопку:

Чтобы не считать каждый раз вручную на калькуляторе и переносить цифры в Microsoft Word, я реализовал эти расчет прямо в Word. Теперь надо только ответить на вопросы, которые он задаёт. Вот так это выглядит:

Весь расчет занял две с половиной минуты.

Чем КЗ отличается от перегрузки

Если фазу и ноль электрической сети соединить под напряжением друг с другом не через потребитель, а напрямую, то возникнет короткое замыкание, сокращенно КЗ. Коротким замыканием называется соединение проводников отдельных фаз между собой или с землей через относительно малое сопротивление, принимаемое равным нулю при глухом металлическом коротком замыкании.

Никакая сеть не предназначена для длительной работы в таком режиме. Однако данный аварийный режим иногда возникает. Так, короткое замыкание может случиться из-за нарушения изоляции электропроводки или из-за случайного замыкания разноименных проводников проводящими частями электрооборудования. Нормальная работа электрической сети будет нарушена. Чтобы это нежелательное явление предотвратить, электрики используют клеммники либо просто изолируют соединения.

Проблема режима КЗ заключается в том, что в момент его возникновения в сети многократно увеличивается ток (до 20 раз превышает номинал), что приводит к выделению огромного количества джоулева тепла (до 400 раз превышает норму), поскольку количество выделяемой теплоты пропорционально квадрату тока и сопротивлению потребителя.

Теперь представьте: сопротивление потребителя здесь — доли ома проводки, а ток, как известно, тем выше, чем меньше сопротивление. В итоге, если мгновенно не сработает защитное устройство, произойдет чрезмерный перегрев проводки, провода расплавятся, изоляция воспламенится, и может случиться пожар в помещении. В соседних помещениях, питаемых этой же сетью, упадет напряжение, и некоторые электроприборы могут выйти из строя.

Или замыкание может случиться через проводящий корпус прибора. Вообще проводящие корпуса следует заземлять, дабы защитить персонал от случайного поражения током, а провода в квартирах использовать те, что в негорючей изоляции. Есть еще один вид аварийного режима нагрузки электрической сети, связанный с превышением нормального тока.

Это так называемая перегрузка. Перегрузки иногда возникают в квартирах, в домах, на предприятиях. Это опасный режим, порой более опасный, чем короткое замыкание. Ведь короткое замыкание в квартире может быть на корню остановлено мгновенно сработавшим автоматическим выключателем в щитке. А вот токовая перегрузка — случай более хитрый.

Выключатели для защиты от короткого замыкания.

Представьте себе, что в одну единственную розетку вы решили понавтыкать множество электроприборов через тройник да через удлинители. Что нежелательного может в этом случае произойти? Если жила проводки, подведенный к розетке, не рассчитана на ток более 16 ампер, то при включении в такую розетку нагрузки более 3500 ватт начнется перегрев электропроводки чреватый пожаром.

Вообще тепловое воздействие на изоляцию проводов резко снижает ее механические и диэлектрические свойства. Например, если проводимость электрокартона (как изоляционного материала) при 20°С принять за единицу, то при температурах 30, 40 и 50°С она увеличится в 4, 13 и 37 раз соответственно.

И тепловое старение изоляции наиболее часто возникает именно из-за перегрузки электросетей токами, превышающими длительно допустимые для данного вида и сечений проводников. Также нельзя в розетку, на которой указано 250 В 10 А, включать потребителей более чем на 2500 Вт, ибо может начаться перегрев контактов, ведущий к их ускоренному окислению. Для защиты от перегрузок в квартире, а также для мгновенного купирования режима КЗ, используйте автоматические выключатели.

Источники

https://electric-220.ru/chto-takoe-korotkoe-zamykanie
https://electricdoma.ru/kak-eto-ustroeno/chto-takoe-korotkoe-zamykanie/
https://electricity-help.ru/osnovy-yelektrotekhniki/chto-takoe-korotkoe-zamykanie/
https://SamElectric.ru/spravka/tok-korotkogo-zamykaniya-i-petlya-faza-nol.html
https://odinelectric.ru/knowledgebase/chto-takoe-korotkoe-zamykanie
https://ElectroInfo.net/teorija/chto-takoe-korotkoe-zamykanie.html

Как делается расчёт потребляемой мощности

Рассчитать приблизительное сечение кабеля можно и самостоятельно — необязательно прибегать к помощи квалифицированного специалиста. Полученные в результате расчётов данные можно использовать для покупки провода, однако, сами электромонтажные работы следует доверять только опытному человеку.

Последовательность действий при расчёте сечения такова:

Составляется подробный список всех находящихся в помещении электрических приборов.
Устанавливаются паспортные данные потребляемой мощности всех найденных устройств, после чего определяется непрерывность работы того или иного оборудования.
Выявив значение потребляемой мощности от устройств, работающих постоянно, следует суммировать это значение, добавив к нему коэффициент, равный значению периодически включающийся электроприборов (то есть, если прибор будет работать всего 30% времени, то следует прибавить треть от его мощности).
Далее ищем полученные значения в специальной таблице расчёта сечения провода. Для большей гарантии рекомендуется к полученному значению потребляемой мощности добавить 10-15%.

Для определения необходимых вычислений по подбору сечения кабелей электропроводки согласно их мощности внутри сети важно использовать данные о количестве электрической энергии, потребляемой устройствами и приборами тока. На этом этапе необходимо учесть очень важный момент – данные электропотребляемых приборов дают не точное, а приближенное, усредненное значение

Поэтому к такой отметке необходимо добавлять около 5% от параметров, указанных компанией-производителем оборудования

На этом этапе необходимо учесть очень важный момент – данные электропотребляемых приборов дают не точное, а приближенное, усредненное значение. Поэтому к такой отметке необходимо добавлять около 5% от параметров, указанных компанией-производителем оборудования.

Большинство далеко не самых компетентных и квалифицированных электриков уверены в одной простой истине – для того, чтобы правильно провести электрические провода для источников освещения (к примеру, для светильников), необходимо брать провода с сечением, равным 0,5 мм², для люстр – 1,5 мм², а для розеток – 2,5 мм².

Об этом думают и так считают только некомпетентные электрики. Но что, если, например, в одном помещении одновременно работают микроволновка, чайник, холодильник и освещение, для которых нужны провода с разным сечением? Это может привести, к самым разным ситуациям: короткому замыканию, быстрой порче проводки и изоляционного слоя, а также к возгоранию (это редкий случай, но все же возможный).

Точно такая же не самая приятная ситуация может произойти, если человек будет подключать к одной и той же розетке мультиварку, кофеварку и, допустим, стиральную машину.

Расчет тока короткого замыкания

I — сила тока;
U — напряжение на участке цепи;
R — сопротивление.

Любое электрооборудование, подключенное к бытовой или промышленной электрической цепи, является активным сопротивлением. Параметр напряжения сети бытового назначения — 220 В (в некоторых случаях 230 В). Представленное значение неизменно. Чем выше значение сопротивления прибора (проводника или некоторого материала), подключенного к электропитанию, тем меньшей будет величина электрического тока.

Эта форма закона Ома также изучается в школьной программе, однако мало кто о ней помнит. А ведь именно она применяется для расчёта тока КЗ. Дело в том, что если сопротивление внешних элементов цепи равно 0, то странного деления на ноль не появится, а вместо этого ток будет вполне конкретно и точно вычисляем как результат деления ЭДС источника на внутреннее сопротивление источника напряжения:

Iкз=ε / r

Конечно в случае, если КЗ возникает в доме или квартире — от места замыкания до точки возникновения ЭДС ток проходит через проводку

И неважно, медные это провода или изготовленные из алюминия — они обладают сопротивлением. И в таком случае R не равно нулю

Чему же оно равно — читаем дальше.

Пример 1. Сеть с напряжением 220–230В

Давайте возьмем для конкретного примера: длину проводки 100 м и площадь сечения проводов 2,5 мм² и затем посмотрим каково же будет их сопротивление в случае, если они сделаны из меди.

Формула, также известная из учебника физики любой самой средней школы, гласит:

R=ρ·L/S,

ρ — удельное сопротивление меди, равное приблизительно 0,017–0,018 Ом·мм²/м;

L — длина проводника, выраженная в метрах;

S — площадь проводника, выраженная в мм².

Учтем, что подводящих электроэнергию провода не один, а два (ток приходит по одному проводу и уходит по второму), поэтому длина провода L при расчёте удваивается:

R=0.018·2·100/2,5=1,44 Ом

Итак, теперь видно, что провода имеют достаточно большое сопротивление. Чтобы теперь прикинуть ток КЗ можно воспользоваться законом Ома. Внутреннее сопротивление источника питания нам не известно, но как видно из формулы закона Ома для полной цепи, что чем оно больше, тем меньше будет ток КЗ. Следовательно, приняв r=0 мы найдем максимально возможный ток КЗ при вычисленном R=1,44 Ом.

Также примем, что напряжение питания в сети также максимально возможное, и составляет 230+10%=253 В. В таком случае ток короткого замыкания будет равен:

Iкз=253/1,44 = 175,7 А

Итак, мы провели расчет для конкретного питающего проводника. Для проводки с другими параметрами вычисление может быть произведено аналогичным образом.

Пример 2. Аккумуляторная батарея

Теперь давайте рассмотрим конкретный пример. Допустим, имеется автомобильный аккумулятор на 12В. Как необходимо действовать, чтобы определить его ток КЗ.

Нам понадобится резистор номиналом 10 Ом на 15Вт, который поможет выполнить необходимый эксперимент:

Измеряем напряжение питания аккумулятора в режиме холостого хода (без нагрузки) мультиметром, допустим мы получили значение 11,85 В.
Далее подключаем в качестве нагрузки резистор 10 Ом 15Вт и замеряем мультиметром ток. Получили 1,07 А.
Не отключая резистор на 100 Ом измеряем падение напряжения на клеммах аккумулятора. Пусть будет 10,8 В.
Теперь можно вычислить внутреннее сопротивление: r=11,85–1,07·10,8=0,3 Ом.
Теперь можно определить ток КЗ: Iкз=11,85/0,3 = 39,5 А

Если вы ещё не догадались что за формулы были применены, то вот подсказки:

r=Uхх–Iн·Uн,

Iкз=Uхх/r,

Uхх — напряжение холостого хода источника питания;

Iн — ток, отдаваемый источником питания под нагрузкой;

Uн — напряжение источника питания под нагрузкой.

Что влияет на нагрев проводов

Если во время эксплуатации бытовых приборов нагревается проводка, то следует незамедлительно принять все необходимые меры для устранения этой проблемы. Факторов, влияющих на нагрев проводов, существует немало, но к основным можно отнести следующие:

Недостаточная площадь сечения кабеля. Выражаясь доступным языком, можно сказать так — чем толще будут у кабеля жилы, тем больший ток он может передавать, не греясь при этом. Величина этого значения указывается в маркировке кабельной продукции. Также можно измерить сечение самостоятельно при помощи штангенциркуля (следует убедиться, что провод не находится под напряжением) или по марке провода.
Материал, из которого изготовлен провод. Медные жилы лучше передают напряжение до потребителя, и обладают меньшим сопротивлением, по сравнению с алюминиевыми. Естественно, они меньше греются.
Тип жил. Кабель может быть одножильным (жила состоит из одного толстого стержня) или многожильным (жила состоит из большого числа маленьких проводков). Многожильный кабель более гибкий, но существенно уступает одножильному по допустимой силе передаваемого тока.
Способ укладки кабеля. Плотно уложенные провода, находящиеся при этом в трубе, греются ощутимо сильнее, нежели открытая проводка.
Материал и качество изоляции. Недорогие провода, как правило, имеют изоляцию низкого качества, что отрицательно сказывается на их устойчивости к воздействию высоких температур.

Как автоматы спасают от короткого замыкания

Принцип их работы построен на тепловом и электромагнитном расцепителях. Тепловой сделан в виде биметаллической пластины, которая при перегрузках на линии деформируется и приводит в действие механизм расцепления.

Электромагнитный — построен на работе магнитного поля, возникающего при прохождении тока в разы превышающего номинальный и срабатывает за доли секунды. Таким образом мгновенный разрыв контактов спасает от серьезных последствий короткого замыкания. Выбирают автоматы по двум параметрам:

Номинальному току, который безопасно пропускает тепловой расцепитель;
Времятоковой характеристике — задержке перед срабатыванием.

Сделать это не сложно, и можно даже самостоятельно. Так например, многие интернет магазины предлагают хорошие каталоги с детальными характеристиками автоматических вылючателей.

Расчет номинала

Прежде необходимо рассчитать максимальную нагрузку на линии. Например, если нужно защитить розеточную группу с нагрузкой не более 3 кВт нужен номинал 16А. Расчет делается по простой формуле:

для однофазной сети I = P/ U;
для трехфазной I = P / (U×cosφ),

где I — сила тока (А), P — максимальная нагрузка (Вт), U — сетевое напряжение (В), cosφ — коэффициент мощности, по умолчанию равняется √3 или 1,7.

Расчет времятоковой характеристики

Характеристика расцепления выбирается исходя из набора потребителей. Например, все электрооборудование, работающее на электромоторах издает пусковые токи, в несколько раз превышающие номинальный. Чтобы расцепитель на них не реагировал, ему нужна небольшая задержка перед срабатыванием. Автоматические выключатели делятся на три типа:

B — с наименьшей задержкой перед срабатыванием. Ставятся на линии без пусковых токов (освещение, нагревательные приборы и пр.);
C — со средней задержкой, для розеток, куда время от времени могут подключаться потребители с электромоторами;
D — с наибольшей задержкой, предназначены для линий с высокими пусковыми токами (водяные насосы, холодильники и пр.).

В быту часто ставят автомат по селективному методу, когда самый мощный стоит на вводе, чуть слабее — на розетках и еще слабее — на отдельных потребителях. В таком случае при возникновении КЗ первым сработает АВ наименьшего номинала на линии, а остальные сетевые ветки продолжат работать.

Например, если стоит хоть один автомат типа D, на вводе должен стоять такой же, не ниже, иначе при аварии вводной АВ сработает первым и вся сеть останется обесточенной. По такому же принципу ставят и УЗО.

Короткое замыкание: формула для расчета тока

Соединение между собой токоведущих частей с различными потенциалами или фазами вызывает короткое замыкание, формула которого используется при расчетах нагрузки. Иногда причиной данного явления становится корпус оборудования, связанный с землей. Чаще всего негативному воздействию подвергаются электрические сети и приемники.

Возникновение и действие короткого замыкания

Короткое замыкание может возникнуть по разным причинам. Во многих случаях это происходит под воздействием агрессивной или влажной среды, существенно ухудшающей изоляционные свойства. В некоторых случаях причиной замыкания становятся механические повреждения или ошибки персонала, допущенные при ремонте и обслуживании.

Суть самого явления тесно связана с его названием. В первую очередь, это укороченный путь прохождения тока. Он минует нагрузку, имеющую определенное значение сопротивления. Одновременно электрический ток превышает все допустимые пределы, особенно при неисправном защитном отключении. В некоторых случаях не помогает даже наличие исправных защитных средств. Подобная ситуация становится возможной при значительном удалении места замыкания. При наличии большого сопротивления ток становится недостаточным для того чтобы надежно срабатывали защитные устройства. Однако такой ток вполне может привести к возгоранию проводки и к возникновению пожара.

В предотвращении подобных негативных явлений серьезная роль отводится так называемым времятоковым характеристикам. Данный параметр присутствует во всех автоматических выключателях. Большое значение имеет функция отсечки тока и нормальная работа тепловых расцепителей, обеспечивающих защиту от перегрузок. Данные системы обладают индивидуальным временем срабатывания, поэтому, в связи с медленным действием тепловой защиты может образоваться горящая дуга, наносящая повреждения проводникам, расположенным рядом.

Кроме того, ток короткого замыкания обладает термическим и электродинамическим действием, негативно влияющим на работу аппаратуры и электроустановок. В результате, довольно часто происходит перегрев, вызывающий деформацию приборов и оборудования. Поэтому такие токи должны заранее рассчитываться.

Формула для расчета тока короткого замыкания

Необходимость таких расчетов связана с испытаниями электрооборудования в экстремальных и критических ситуациях. В первую очередь определяется работоспособность автоматических защитных устройств, их реальные возможности по защите от замыканий. Чтобы точно рассчитать возможное короткое замыкание, формула предусматривает наличие таких параметров, как длина проводника, сечение, а также материал, из которого он изготовлен.

Чтобы определить удельное сопротивление петли фаза-ноль, нужно вычислить активное сопротивление Rn. Значение этого параметра включает произведение удельного сопротивления проводника и его длины. Индуктивное сопротивление обозначается как Хп. Для расчета его значения берется удельное индуктивное сопротивление, с показателем, принимаемым в виде 0,6 Ом/км. Для трансформаторов существует собственный показатель Zt. Он представляет собой полное сопротивление фазной обмотки, устанавливаемой в данном оборудовании со стороны низкого напряжения

В результате предварительных расчетов становится возможным надежно защитить приборы и оборудование и не допустить серьезных повреждений из-за короткого замыкания. Расчетные данные позволяют точно определить максимальную эффективность и защитные свойства того или иного автоматического выключателя. Для проведения необходимых измерений существует специальный прибор, позволяющий определять все необходимые величины.

Кто выполняет эти расчеты

Расчеты выполняет организация или электрик на стадии составления схемы электрической цепи. Если есть некоторые познания в области электроники, можно выполнить расчет самостоятельно или с помощью специальных программ (например, программы «Электрик», «БНТУ»). Кроме того, можно использовать специальные онлайн-калькуляторы.

Вам это будет интересно Опасность напряжения шага

Программа «Электрик»

Важно! Дополнительные данные могут потребоваться в случае проведения экспертизы. Согласно Постановлению Правительства РФ № 145 (п. 17) такие данные следует предоставлять в течение трех дней

17) такие данные следует предоставлять в течение трех дней.

Потребляемая мощность бытовых приборов

Чтобы правильно рассчитать нужное сечение жилы, необходимо знать потребляемую мощность для бытовых приборов. Иногда такие показатели есть на корпусе прибора, но не всегда, а техпаспорт может быть утерян

Обратите внимание на таблицу, где указана мощность основных бытовых приборов

Электроприбор	Мощность, Вт
Водонагреватель (электробойлер)	1200-3000
Кондиционер	1000-3000
Кофемашина	600-1500
Микроволновая печь	1500-2000
Морозильная камера, холодильник	700
Обогреватель	1000-2400
ПК (стационарный)	280-750
Пылесос	400-2000
Стиральная машина-автомат	4000
Тепловентилятор	1500

Примечание. В этой таблице приведены только те бытовые приборы, мощность которых более 0,5 кВт.

Расчёт сечения провода

Сечения у проводов разные и вам предстоит сделать осознанный выбор

Начнём с того, что районная или городская энергосеть выдаёт предписание на сечение кабеля для подключения электросчётчика. Они основываются на ПУЭ, так что вам здесь напрягаться не придётся, к тому же вывод к распределительному электрощиту или к первой (главной) дозе можно будет сделать такой же жилой. Но, давайте двигаться дальше — будем отталкиваться от распредщита, где через автоматы или УЗО (устройство защитного отключения) электроэнергия распределяется по комнатам, группам или отдельным приборам. Именно отсюда начинается расчёт сечения провода по потребляемой мощности этих самых групп или отдельных агрегатов.

Видео: Расчёт сечения проводника

Конечно же, для таких вычислений лучше всего воспользоваться формулой I=(P/U)*cosⱷ, где буквы соответствуют:

I – получаемый расчетный ток;
Р – мощность используемого прибора или оборудования;
U – номинальное потребляемое напряжение (в нашем случае, это 220В);
cosⱷ — для бытовых сетей принято считать за 1.
Теперь для примера рассчитаем, что нам понадобится для электрического бойлера «Gorenje GBFU 50 E» мощностью 2000 Вт – нам нужно просто подставить реальные цифры:

I=(P/U)*cosⱷ=2000/220*1=9.0909090909090909, что можно округлить до 9 A.

Теперь воспользуемся таблицей, которая приведена ПУЭ (таблицы №№1.3.4 и 1.3.5), там указано соотношение силы тока (ампераж) к сечению жилы.

Таблица основана на ПУЭ №№1.3.4 и 1.3.5

При подсчётах мы вышли на силу тока чуть более 9 A, но в таблице есть только 10 A и для такого показателя понадобится медный провод сечением 0,75 мм2, но в магазинах обычно продаются кабели с жилой не менее 1,0 мм2. Так что, можно смело покупать ШВВП 3х0,75, либо ШВВП 3х1,0, где первая цифра указывает на количество жил, а вторая на сечение мм2.

Этим же методом вы можете определить сечение провода для группового подключения. Возьмём, к примеру, кухонные розетки, где одновременно могут оказаться включенными микроволновка, холодильник и кофемашина. При этом выберем наиболее мощные приборы (см. таблицу в разделе «Потребляемая мощность бытовых приборов»): микроволновка -2000 Вт, холодильник -700 Вт и кофемашина – 1500 Вт, итого 2000+700+1500=4200. Значит:

I=(P/U)*cosⱷ=4200/220*19.0909090909090909 или округлённо 19 A.

Исходя из ПУЭ (таблицы №№1.3.4 и 1.3.5), в данном случае для подключения блока розеток понадобится медный провод с жилой 2,0 мм2

Поправки на длину

В частном доме порой приходится использовать длинные кабели, например, для подключения гостевого домика или летней кухни, которые могут находиться на расстоянии 20-30 м от основного жилья. Используем формулу R=p*L/S:

R – сопротивление;
p – удельное сопротивление (Cu – 0,0175 Ω*мм2, AL — 0,0281 Ω*мм2);
S – площадь сечения жилы;
L – длина кабеля (для одной фазы добавляется нулевой контур, следовательно, длина удваивается).
Возьмём кабель, который мы рассчитывали для 10 A и пусть это будет ШВВП 3х1,0 длиной 20 м. В данном случае pудельное=0,0175 Ω*12=0,0175, S=1*1=1 мм 2.

R=p*L/S=0,0175*40/1=0,7 Ω.

Вычисляем потери по формуле dU=IR:

dU – потери напряжения в вольтах;
I – сила тока;
R – сопротивление данного кабеля.
dU=IR=10*0,7=7 В.

Эти 7 В потеряны для гостевого домика и если вычислить процентное соотношение, то мы получим 7/220*100=3.1818181818181818%. то есть, немногим более 3%, что в данном случае не имеет никакого значения.

Видео: Ошибки при выборе сечения

Варианты защиты от КЗ

В качестве защиты от возникновения короткого замыкания можно использовать:

реакторы электрического типа, которые будут ограничивать ток;
распараллеливание электрической цепи;
отключение секционных выключателей;
трансформаторы понижающего типа с расщепленной обмоткой с низким уровнем напряжения;
быстродействующие коммутационные аппараты, в которых есть опция ограничения поступления тока;
плавкие предохранительные элементы;
установку автоматических выключателей;
своевременную замену изоляционного покрытия проводов и регулярный осмотр проводки на наличие дефектов;
устройства релейной защиты, которые будут отключать поврежденные участки цепи.

Автоматы можно устанавливать только на всю систему, а не на отдельные фазы и цепь нуля. В противном случае во время замыкания выйдет из строя нулевой автомат, а вся электросеть окажется под напряжением, т.к. фазный автомат будет включен. По этой же причине не рекомендуется устанавливать провод меньшего сечения, чем может позволить автомат.

Ток короткого замыкания

Сверхток, образующийся в результате КЗ, называется током короткого замыкания. Как только произошло короткое замыкание в цепи, ток короткого замыкания достигает максимальных значений. После того, как провода начнут греться и плавиться, ток короткого замыкания идет на спад, так как сопротивление проводов в при нагреве возрастает.

Для источников ЭДС ток короткого замыкания может быть вычислен по формуле

где

Iкз – это ток короткого замыкания, А

E – ЭДС источника питания, В

Rвнутр. – внутреннее сопротивление источника ЭДС, Ом

Более подробно про ЭДС и внутреннее сопротивление читайте здесь.

Ниже на рисунке как раз изображен такой источник ЭДС в виде автомобильного аккумулятора с замкнутыми клеммами

Внутреннее сопротивление автомобильного аккумулятора может достигать значений в доли Ома. Теперь представьте, какой ток короткого замыкания будет течь через проводник, если закоротить им клеммы аккумулятора. Внутреннее сопротивление аккумулятора зависит от многих факторов. Возьмем среднее значение Rвнутр = 0,1 Ом. Тогда ток короткого замыкания будет равен Iкз =E/Rвнутр. = 12/0,1=120 Ампер. Это очень большое значение.

Измерение тока КЗ

Расчёт КЗ необходим для правильного подбора устройств, способных защищать цепи от этого явления, поэтому крайне важно знать, до какой величины может подняться ток при замыкании в определённой точке. Выполнение работ предполагает определение сопротивления линии от места измерений до трансформаторной подстанции. Затем по результатам выполняется расчёт токов трёхфазного КЗ или однофазного, в зависимости от типа используемой электролинии.

Затем по результатам выполняется расчёт токов трёхфазного КЗ или однофазного, в зависимости от типа используемой электролинии.

При возникновении аварийной ситуации замыкания фазы на фазу или на корпус фактически появляется новая электрическая цепь — «петля» короткого замыкания. Есть несколько способов, с помощью которых можно определить величину сопротивления линии КЗ:

метод вычисления напряжения в обесточенной цепи;
способ определения падения разности потенциалов на нагрузочном импедансе;
измерение полного сопротивления цепи.

Посчитать импеданс петли можно, создав искусственное короткое замыкание. Для этого используют специальные приборы. Они позволяют сначала измерить напряжение без подключённой нагрузки, а затем при включении малоомного резистора (до 10 Ом) в течение короткого времени (порядка 10 миллисекунд).

Полное сопротивление линии состоит из активной и реактивной составляющей. Расчёт выполняют по формуле: Z = √ (R2 + (Xl + Xc)2). Чтобы рассчитать импеданс линии, состоящей из множества элементов, используют эквивалентную схему, состоящую из резисторов. Все данные трансформаторов, линий, различных электрических компонентов, необходимые для расчётов, приведены в справочных таблицах. Выполняя приведение, получают простую схему, состоящую из двух сопротивлений — активного и реактивного.

Выполнять можно расчёт токов КЗ в именованных единицах и относительных. Для нахождения номинальных параметров системы применяют стандартные формулы: Zn = U / P и I = P / √ (3 * U). Связь между единицами можно установить, выразив параметры через базисные значения. Z = Zn * (Un 2/Sn). При упрощённых вычислениях принято делать расчёт токов КЗ в относительных единицах.

Выбираем по мощности

Сечение провода может подбираться в зависимости от максимальной токовой нагрузки на линию. Причем каждый бытовой прибор имеет разную мощность. В списке ниже перечислены мощности наиболее распространенного оборудования:

электрическая плита — 5 кВт;
холодильное устройство — 0,8 кВт;
посудомойка — 2 кВт;
микроволновка — 1,5 кВт;
кухонная вытяжка — 0,5 кВт;
чайник — 2 кВт.

Очевидно, что перечисленные электроприборы устанавливаются на кухне. Если сложить все указанные числовые значения, можно получить суммарную нагрузку на кухонную электрическую сеть. Она составит порядка 12 кВт, но сечение следует подбирать с запасом до 30%. В идеале на кухне прокладывается электрический кабель с сечением, соответствующим мощности 15-16 кВт. Для подключения оборудования потребуется не менее двух розеток.

В таблице ниже указан подбор медного кабеля по мощности:

Определение сечения медного кабеля

Напряжение электрической сети составляет 220 В. Зная данный параметр и суммарную нагрузку, достаточно воспользоваться простой формулой для расчета потребляемого тока:

I = P/U = 16 000/220 = 72,7 А.

Это максимально допустимый ток для прокладываемого кабеля, но фактически перечисленные выше бытовые приборы будут потреблять порядка 56-57 А. Однако не нужно исключать ситуаций, когда к сети будут подключаться и другие устройства — пылесос, дополнительные светильники и так далее. Многие электрики избегают расчетов с использованием коэффициента 1,3 (запас 30%), а просто добавляют к фактическому значению допустимого тока еще 5 А. Если раньше такой вариант был возможен, то сегодня — вряд ли. С каждым годом параметр только увеличивается: появляются более мощные холодильники, стиральные машинки и пылесосы.

В таблице ниже указан подбор алюминиевого кабеля по мощности:

Определение сечения алюминиевого кабеля