Две формулы
Одна фаза, 220 В. Для нагревателей и большинства бытовых приборов I = P / U: ватты делим на 220. Чайник на 2200 Вт берёт 2200 / 220 = 10 А.
Три фазы, 380 В. I = P / (1,73 · U · cos φ). Коэффициент 1,73 это корень из трёх, он возникает из-за сдвига фаз на треть периода.
Двигатель 5 кВт с cos φ = 0,85: 5000 / (1,73 · 380 · 0,85) ≈ 8,9 А на каждую фазу.
Таблица для прикидки
| Нагрузка | 1 фаза, ток | 1 фаза, медь | 3 фазы, ток | 3 фазы, медь |
|---|---|---|---|---|
| 1 кВт | 4,5 А | 1,5 мм² | 1,8 А | 1,5 мм² |
| 2 кВт | 9 А | 1,5 мм² | 3,5 А | 1,5 мм² |
| 3 кВт | 14 А | 2,5 мм² | 5,3 А | 1,5 мм² |
| 5 кВт | 23 А | 4 мм² | 8,8 А | 1,5 мм² |
| 7 кВт | 32 А | 6 мм² | 12 А | 1,5 мм² |
| 10 кВт | 45 А | 10 мм² | 18 А | 2,5 мм² |
| 15 кВт | 68 А | 16 мм² | 26 А | 4 мм² |
| 20 кВт | 91 А | 25 мм² | 35 А | 6 мм² |
Трёхфазный ток посчитан для cos φ = 0,85, сечения указаны для меди при прокладке в воздухе, с запасом. Из таблицы хорошо видно, почему три фазы экономят на кабеле: дом на 15 кВт на одной фазе требует 16 мм², а на трёх обходится 4 мм².
Косинус фи простыми словами
В цепях с двигателями и трансформаторами часть тока не совершает полезной работы: она создаёт магнитное поле и возвращается в сеть. Косинус фи показывает долю тока, которая идёт на работу.
- ТЭНы, чайники, лампы накаливания: cos φ = 1, вся мощность активная.
- Двигатели, насосы, компрессоры: 0,7–0,9, и ток получается больше, чем подсказывает мощность на шильдике.
- Светодиодные драйверы и импульсные блоки питания: от 0,5 до 0,95 в зависимости от качества схемы.
Для быта cos φ обычно принимают за единицу в однофазной формуле. Для двигателей его лучше взять с шильдика, иначе ток окажется заниженным.
Три поправки к расчёту
Пуск. Асинхронный двигатель при прямом пуске берёт в 5–7 раз больше номинального тока. Кабель за доли секунды не нагреется, а вот автомат с характеристикой B может отключиться, поэтому для двигателей берут C.
Одновременность. Если сложить мощности всех приборов в доме, легко выйдет 30 кВт, но вместе они не работают никогда. Ввод считают с коэффициентом спроса меньше единицы, и чем больше приборов, тем он ниже.
Длина. Ток задаёт сечение по нагреву, а на длинной трассе его ещё приходится увеличивать из-за просадки. Как это считать, мы разобрали в статье о потерях напряжения.
Назовите мощность, число фаз и длину линии, и мы подберём сечение.