Правильный расчет размера щитовой, панели распределения и потребительского узла по НЭК и МЭК

Расчет щитовой, панели распределения, распределительного щита и потребительского узла по НЭК и МЭК

Планирование — первый приоритет любого электромонтажа. Точный расчет и анализ обязательны при проектировании системы распределения в жилых и коммерческих зданиях. Правильно подобранная щитовая безопасно перенесет текущие и будущие нагрузки.

Щитовые и распределительные щиты должны рассчитываться по НЭК, МЭК или местным нормам (как и сечение кабелей, выбор автоматов, расчет розеток). В этом руководстве — пошаговый выбор размера панели (Load Center, Panelboard, Distribution Board, Consumer Unit) по НЭК и МЭК с примерами.

Панель, Load Center, Распределительный щит, Потребительский узел

Разные термины для одного устройства. Кратко: щитовая / распределительный щит — набор защитных устройств (автоматы) для безопасного управления и распределения электроэнергии к точке нагрузки (освещение, конечные цепи).

• Термины в США: Panelboard, Load Center, Breaker Box, Service Panel, Main Electric Panel.
• Термины в UK/ЕС: Distribution Board (коммерческие), Consumer Unit (жилые), Circuit Breaker Box, Main Panel.

Расчет панели (Load Center) 120/240В — НЭК

В США для жилых: 120В и 240В однофазные. Три провода от split-трансформатора (Hot1 — черный, Hot2 — красный, Neutral — белый) к счетчику и главному автомату.

Доступные напряжения:

• Любой Hot — Neutral = 120В
• Hot 1 — Hot 2 = 240В

Примечание 1: Расчет в кВА (кажущаяся мощность). cos φ ≈ 1 в жилых → кВА = кВт.

Примечание 2: Пример по НЭК (США/Канада). Далее — примеры для МЭК (UK/ЕС).

Пример:

Рассчитать размер главной щитовой для дома 1500 кв.фут (139 м²) с нагрузками:

• Кондиционер: 240В × 25А = 6000 ВА = 6 кВА
• Электроплита: 240В × 35А = 9600 ВА = 8,4 кВА
• Электрообогреватель: 240В × 30А = 7200 ВА = 7,2 кВА
• Сушилка: 240В × 15А = 3600 ВА = 3,6 кВА
• Посудомойка: 120В × 10А = 1200 ВА = 1,2 кВА
• Измельчитель: 120В × 8А = 960 ВА = 0,96 кВА
• Две цепи мелкой быттехники на кухне
• Общее освещение, вентиляторы, ванная, будущие нагрузки

Решение:

Нагрузка общего освещения:

Мин. норма НЭК (Таблица 220.12): 3 ВА/кв.фут.

3 × 1500 = 4500 ВА = 4,5 кВА.

Мелкая бытовая техника:

Мин. две цепи 120В, 20А на кухне (НЭК 210.11(C)(1)). Норма 1,5 кВА на цепь (НЭК 220.52(A)).

2 × 1500 = 3 кВА.

Прачечная:

Мин. одна цепь 120В, 20А (НЭК 210.11(C)(2)). Норма 1,5 кВА (НЭК 220.52(B)).

1,5 кВА.

Итого освещение + быттехника + прачечная: 4,5 + 3 + 1,5 = 9 кВА.

Коэффициент спроса (Demand Factor):

Не все приборы работают одновременно. Первые 3 кВА — 100%, остаток — 35% (НЭК Таблица 220.42).

• Первые 3 кВА × 100% = 3 кВА
• Остаток 6 кВА × 35% = 2,1 кВА

Чистая сумма = 3 + 2,1 = 5,1 кВА.

Крупная техника (непрерывная/непрерывная):

• Кондиционер: 6 кВА
• Плита: 8,4 кВА
• Обогреватель: 7,2 кВА
• Сушилка: 3,6 кВА

Кондиционер ИЛИ обогреватель работают одновременно (зависят от температуры). Берем больший — обогреватель 7,2 кВА (НЭК 220.82(C)).

Плита — кратковременная нагрузка, коэф. спроса 5,76 кВА (НЭК Таблица 220.55). cos φ = 1 → кВА = кВт.

• Плита = 8,4 кВА
• Обогреватель = 5,76 кВА
• Сушилка = 3,6 кВА

Сумма крупной техники = 8,4 + 5,76 + 3,6 = 17,76 кВА.

Прочие нагрузки:

• Посудомойка = 1,2 кВА
• Измельчитель = 0,96 кВА

Сумма = 2,16 кВА.

Общая расчетная нагрузка:

Группа нагрузок	кВА
Освещение, быттехника, прачечная	5,1
Крупная техника	17,76
Прочие	2,16
Итого	25,02

Необходимая вводная (Amps):

Напряжение питания 120/240В. Берем 240В для расчета тока.

I = P / U = 25,02 кВА / 240В = 104,25 А.

Будущая нагрузка (запас 2 цепи мин. 10А): 2 × 10 = 20 А.

Сумма = 104,25 + 20 = 124,25 А.

Коэффициент безопасности 20% (нагрев автоматов в щитовой):

124,25 × 1,2 = 149 А.

Подходящий номинал главной щитовой = 150 А (ближайший стандартный).

Расчет распределительного щита 3-фазный 400В — МЭК

Пример для стран по МЭК (UK, ЕС, бывшие колонии).

Пример:

Оценка суммарной нагрузки дома 50 кВА. Смешанная нагрузка 1-фазная и 3-фазная (400В/230В): кондиционеры, холодильники, плиты, насосы, стиралки, освещение. cos φ = 0,9.

Решение:

Трехфазная формула тока: I = P / (√3 × U × cos φ)

I = 50 000 / (1,732 × 400 × 0,9) = 80,18 А.

Коэффициент спроса (Diversity Factor) 80% (МЭК 60439): 80,18 × 0,8 = 64,15 А.

Запас будущего 20%: 64,15 × 1,2 = 76,98 А.

Коэффициент безопасности 25%: 76,98 × 1,25 = 96,22 А.

Ближайший стандартный ВН автомат (MCCB) = 100 А для 3-фазного 400В щита на 50 кВт.

Расчет потребительского узла 1-фазный 230В — МЭК

Пример:

Оценка нагрузки 12 кВА. cos φ = 1 (жилые).

Решение:

Однофазная формула: I = P / (U × cos φ) = 12 000 / (230 × 1) = 52,17 А.

Коэф. спроса 80%: 52,17 × 0,8 = 41,74 А.

Запас 20%: 41,74 × 1,2 = 50 А.

Безопасность 25%: 50 × 1,25 = 62,5 А.

Ближайший стандартный МССВ/автомат = 63 А для 1-фазного 230В потребительского узла на 12 кВт.