Для підбору кабелю, перерізу проводів, вимикачів захисту, слід обчислити силу струму. Проводка, автомати з неправильно підібраними показниками небезпечні: може статися замикання і пожежа.
Напруга – основний показник електрики
Говорячи про електроприладах, мережі, насамперед згадують про напрузі. Його величина вказується у вольтах (В), позначається U. Показник напруги залежить від кількох факторів:
- матеріалу проводки;
- опору приладу;
- температури.
Один з головних показників електрики – напруга
Розрізняють види напруги – постійне і змінне. Постійне, якщо на один кінець ланцюга надходить негативний потенціал, на інший – позитивний. Найдоступніший приклад постійної напруги – батарейка. Навантаження підключають, дотримуючись полярності, інакше можна пошкодити пристрій. Постійний струм неможливо без втрат передати на значні відстані.
Змінний струм виникає, коли постійно змінюється його полярність. Кількість змін називають частотою, вимірюється в герцах. Змінні напруги можливо передавати дуже далеко. Використовують економічно вигідні трифазні мережі: в них мінімальні втрати електроенергії. Вони виконані чотирма проводами: три фазних і нульовий. Якщо подивитися на лінію електропередач, побачимо 4 дроти між стовпами. Від них до дому підводять два – фазний струм 220 В. Якщо підключити 4 проводи, споживач отримає лінійний струм 380 Ст.
Сила струму, опір, потужність – важливі показники мережі
Характеристика електрики не обмежується напругою. Важлива сила струму в амперах (А), позначення – латинська I. В будь-якому місці ланцюга вона однакова. Для вимірювання служать амперметр, міліамперметр, мультиметр. Струм буває дуже великий, тисячі ампер, і маленький – мільйонні частини ампер. Малу силу вимірюють міліампер.
Амперметр служить для вимірювання сили струму
Рух електрики з будь-якого матеріалу викликає опір. Воно виражається омами (Ом), позначається R або r. Опір залежно від перерізу й матеріалу провідника. Щоб охарактеризувати опір різних матеріалів, вживається термін питомий опір. Мідь характеризується меншим опором, ніж алюміній: 0,017 і 0,03 Ом відповідно. У короткого проводу опір менше, ніж у довгого. Товстий дріт відрізняється від толстого меншим опором.
Характеристика будь-якого приладу містить зазначення потужності (вати (В) або кіловати (кВт). Потужність позначають P, залежить від напруги і струму. Із-за опору проводки енергія частково втрачається – від джерела струм не більше необхідного.
Як розрахувати силу струму за законом Ома
При двох відомих величинах завжди можна знайти третю. Для обчислень найбільш часто користуються законом Ома з трьома величинами: силою струму, напряженим, опором: I=U/R.
Він застосовується для ланцюга з навантаженням Тенів, лампочок, резисторів, що мають активний опір.
Якщо є котушки, конденсатори, це вже реактивне опір, позначають X. Котушки створюють індуктивне (XL), конденсатори – ємнісне опір (XC). Сила струму розраховується із застосуванням формули, в основі якої також закон Ома: I=U/X.
Перш визначають індуктивний і ємнісний опори, вони разом складають реактивний опір (C+L).
Індуктивний обчислюється: XC=1/2πfC. Для розрахунку ємнісного використовуємо формулу XL=2πfL.
Формули містять позначення, що вимагають пояснення: π=3,14, f – частота. За ним обчислюється струм, якщо є котушка або конденсатор.
Сила струму – як обчислити в реальних умовах
Прокладаючи електропроводку, попередньо слід дізнатися силу струму. Помилки чреваті неприємностями – проводка, розетки плавляться. Якщо він фактично перевищує розрахунковий, проводка нагрівається, плавиться, відбувається обрив або замикання. Її доводиться міняти, але це не найнеприємніше – можливий і пожежа.
При монтажі проводки необхідно знати силу струму
Струм мережі для практичних потреб знаходять, знаючи потужність приладів: I=P/U, де P – потужність споживача. В реальності враховується коефіцієнт потужності cos φ. Для однофазної мережі: I = P/(U∙cos φ),
трифазної – I = P/(1,73∙U∙cos φ).
Для однієї фази U приймають 220, для трьох – 380. Коефіцієнт більшості приладів 0,95. Якщо підключають електродвигун, зварювання, дросель, коефіцієнт 0,8. Підставляючи 0,95, для однофазної мережі виходить:
I = P/209, трифазної – I = P/624. Якщо коефіцієнт 0,8, для двох проводів: I = P/176, для чотирьох: I = P/526.
Трифазний струм менше втричі, навантаження розподіляється порівну між фазами. Підраховуючи навантаження, передбачають запас 5%, для двигунів, зварювальних агрегатів – 20%.
Прилади іноді використовують одночасно. Щоб обчислити навантаження, підсумовують струми пристроїв. Підхід можливий, якщо вони мають схожий коефіцієнт потужності. Для споживачів з різними коефіцієнтами використовують середній показник. Іноді до трифазної системи підключають однофазні і трифазні вироби. Обчислюючи струм, складають всі навантаження.
Проводка – як порахувати перетин і номінали захисту
Струм, що протікає по проводці, нагріває її. Ступінь нагріву залежить від його сили і перерізу проводки. Правильно підібраний гріється несильно. Якщо струм має велику силу, проводка недостатній переріз, вона сильно нагрівається, ізоляція плавиться, можливий пожежа. Для правильного підбору перерізу користуються таблицями ПУЕ.
Перетин дроту і сила струму визначають ступінь нагріву проводки
Припустимо, потрібно підключити електрокотел 5 кВт. Використовуємо трижильний мідний кабель в рукаві. Проводимо обчислення: 5000/220 = 22,7. Відповідне значення в таблиці 27 А, перетин 4 мм2, діаметр – 2,3 мм Перетин завжди вибирають з невеликим запасом для повної гарантії. Тепер є впевненість, що проводи не перегріються, не загоряться.
Для захисту мережі користуються плавкими запобіжниками. Вони працюють так, що при певній силі струму запобіжник плавиться і розриває ланцюг. Тому цвях або перший-ліпший мідний провід замість запобіжника використовувати не можна, коли-небудь це призведе до серйозних проблем. Якщо потрібного запобіжника немає, використовують мідний дріт потрібного діаметру, користуючись таблицею.
Плавкі запобіжники поступово зникають, на зміну їм прийшли автоматичні вимикачі. Вибрати їх не так просто, як здається. Припустимо, проводка розрахована на 22 А, найближчий автомат на 25 А. Значить, ставити його? Виявляється, немає. Позначення С25 зовсім не означає, що при 26 амперах він розірве ланцюг. Навіть якщо навантаження перевищить значення в півтора рази, він моментально не відключить мережу. Нагріється і спрацює хвилини через дві.
Ставити потрібно автомат меншого номіналу. Найближчий – С16. Він може відключити мережу при 17 А й при 24, і ніхто не скаже, скільки часу пройде. На спрацьовування впливає багато факторів. Пристрій має дві захисту – електромагнітну і теплову. Електромагнітна захист відключає мережу за 0,2 секунди при значному перевантаженню.
Слід вибирати автомат, що спрацьовує при можливо меншій силі струму.
Ще один вид пристроїв відключення – УЗО. Він позбавлений теплової та електромагнітної захисту. Зазначений номінал служить, щоб визначати струм, який витримає УЗО без пошкоджень. Так що логічно після УЗО поставити автомат на максимальний струм. Існують прилади захисту, представляють симбіоз автомата з ПЗВ – дифавтомати.
