Скільки кВт витримує автомат: таблиця ампер у кіловати

Під час проєктування розподільчого щита або перевірки виділеної потужності на об’єкті електромонтажник насамперед визначає, скільки кВт витримує автомат певного номіналу в однофазній чи трифазній мережі. Проте прямий перерахунок амперів у кіловати дає лише номінальну потужність без урахування часо-струмових характеристик теплового розчеплювача та нагріву кабельної лінії. Нижче наведено точні формули перерахунку для мереж 230/400 В, зведену таблицю потужностей від 1 до 100 А та інженерні правила узгодження захисної автоматики з перерізом провідників і шинним обладнанням.

Формули переводу ампер у кіловати: однофазна (230 В) та трифазна (400 В) мережі

Для точного розрахунку потужності важливо використовувати актуальні параметри електромережі. Згідно з міжнародним стандартом IEC 60038, стандартна номінальна напруга в низьковольтних мережах змінного струму частотою 50 Гц становить 230 В для однофазних систем і 230/400 В для трифазних. Використання застарілого значення 220 В занижує розрахункову потужність приблизно на 4,3 %, що призводить до похибок при балансуванні навантажень у щиті.

В однофазній мережі активна потужність (P) розраховується за формулою:

P = U · I · cosφ

де U — фазна напруга (230 В), I — струм в амперах, а cosφ — коефіцієнт потужності навантаження. Для суто активних споживачів (ТЕНи бойлерів, електрокотли, конвектори, лампи розжарювання) cosφ дорівнює 1. Для реактивних (індуктивних) навантажень — асинхронних двигунів насосів, компресорів кондиціонерів, пуско-регулювальної апаратури або блоків живлення без корекції коефіцієнта потужності — cosφ знижується до 0,7–0,85. Це означає, що при тій самій активній потужності в кіловатах двигун споживає з мережі більший повний струм, який і навантажує біметалеву пластину автомата.

У трифазній чотирипровідній або п’ятипровідній мережі (3×230/400 В) при симетричному навантаженні фаз застосовують формулу через лінійну (міжфазну) напругу 400 В та корінь із трьох (√3 ≈ 1,732):

P = √3 · U_лін · I · cosφ (або приблизно P = 3 · 230 В · I · cosφ)

Для швидкої оцінки на об’єкті достатньо пам’ятати базові співвідношення при cosφ = 1:

• 1 ампер — скільки ват: в однофазній мережі 230 В кожен ампер струму відповідає 230 Вт (0,23 кВт) потужності; у трифазній мережі 400 В 1 А на кожну з трьох фаз дає сумарно 690 Вт (≈0,693 кВт).
• 1 кВт — скільки ампер: один кіловат однофазного активного навантаження створює струм 4,35 А (1000 Вт / 230 В). При реактивному навантаженні з cosφ = 0,8 на 1 кВт припадає вже 5,43 А. У трифазному колі 1 кВт рівномірного навантаження споживає лише 1,45 А на фазу.

Таблиця переводу номіналів автоматів (1–100 А) у кіловати

Нижче подано розрахункову таблицю, яка показує, скільки кВт витримує автомат стандартного номінального ряду від 1 до 100 А при тривалій роботі (номінальний струм I_n) та яке граничне навантаження викличе його гарантоване теплове відключення (струм умовного розчеплення 1,45·I_n).

Розглянемо найпопулярніші номінали модульної автоматики у щитовому монтажі:

• 10 ампер — скільки кіловат: однополюсний автомат на 10 А розрахований на 2,3 кВт у мережі 230 В. Це стандартний захист для груп освітлення та малопотужних побутових або сигнальних ліній.
• 16 ампер — скільки кіловат: номінал 16 А тримає 3,68 кВт в однофазному колі та 11,08 кВт у трифазному. Саме на 16 А розраховані стандартні побутові розетки Schuko та сервісні модулі щита, наприклад модульна розетка на DIN-рейку CETINKAYA PANO CP6801 (250 В, 16 А).
• 25 ампер — скільки кіловат: в однофазній мережі це 5,75 кВт (типовий ввід на невелику квартиру або лінія окремого бойлера/духової шафи підвищеної потужності), а в трифазній — 17,32 кВт, чого достатньо для вводу приватного будинку з електроопаленням.
• 32 та 40 ампер — скільки кіловат: однофазний автомат на 32 А пропускає 7,36 кВт (стандарт для індукційних варильних поверхонь при однофазному підключенні), а на 40 А — 9,2 кВт. У трифазному виконанні 32 А забезпечують 22,17 кВт, а 40 А — 27,71 кВт приєднаної потужності.

Тепловий розчеплювач: чому автомат на 16 А не вимикається при 3,7 кВт

Поширена помилка замовників та початківців — вважати, що автоматичний вимикач на 16 А миттєво вимкнеться, щойно струм у лінії перевищить 16,1 А (або потужність перетне позначку 3,68 кВт). Насправді модульний автомат має два незалежні механізми захисту: електромагнітний розчеплювач (котушка з осердям для миттєвого відключення струмів короткого замикання за 0,01–0,02 с) та тепловий розчеплювач (біметалева пластина для захисту від тривалих перевантажень).

В Україні роботу модульних вимикачів побутового та аналогічного призначення на струми до 125 А регламентує стандарт IEC 60898-1 (в Україні — ДСТУ IEC 60898-1). Згідно з цим нормативом, часо-струмова характеристика теплового розчеплювача (незалежно від кривої B, C чи D) має два ключові контрольні пороги при еталонній температурі навколишнього середовища +30 °C:

• Умовний струм нерозчеплення I_nt = 1,13 · I_n. При цьому струмі автомат гарантовано не повинен вимикатися протягом щонайменше 1 години (для номіналів до 63 А). Для автомата 16 А це становить 18,08 А, або 4,16 кВт при 230 В.
• Умовний струм розчеплення I_t = 1,45 · I_n. При плавному зростанні струму до цього порога (або при подачі його з гарячого стану після 1,13·I_n) автомат зобов’язаний відключитися протягом 1 години. Для вимикача на 16 А цей поріг дорівнює 23,2 А, що відповідає потужності 5,34 кВт.

Таким чином, у діапазоні від 3,68 до 5,34 кВт автомат на 16 А може працювати десятками хвилин, поки біметалева пластина повільно вигинається від джоулевого тепла. Крім того, біметал чутливий до температури всередині корпусу щита: якщо в закритій шафі без вентиляції температура піднімається до +50 °C, поріг спрацьовування зміщується вниз приблизно на 10–15%, а в неопалюваному вуличному щитку взимку при −20 °C автомат триматиме струм значно вищий за паспортний.

Чому автомат обирають під переріз кабелю, а не під потужність приладів

Головна аксіома проєктування електрощитів: автоматичний вимикач захищає кабельну лінію від теплового руйнування ізоляції та пожежі, а не побутовий прилад від перегорання. Якщо в блоці живлення приладу станеться внутрішнє замикання на тонких доріжках плати, автомат на 16 А чи 25 А не врятує електроніку — для цього всередині самого пристрою встановлюють плавкий запобіжник на 1–3 А. Завдання ж щитового автомата — відключити лінію раніше, ніж мідна чи алюмінієва жила в стіні нагріється понад граничні для ПВХ-ізоляції +70 °C.

Міжнародний стандарт захисту від надструмів IEC 60364-4-43 встановлює жорстке правило координації між розрахунковим струмом навантаження (I_b), номінальним струмом автомата (I_n) та тривало допустимим струмом кабелю (I_z):

1) I_b ≤ I_n ≤ I_z
2) I₂ ≤ 1,45 · I_z

Друга умова (де I₂ — струм гарантованого спрацьовування автомата, який для модульних вимикачів за IEC 60898-1 якраз дорівнює 1,45·I_n) виконується автоматично лише тоді, коли номінал автомата I_n не перевищує допустимий струм кабелю I_z. Якщо ж електрик ставить на лінію автомат із запасом «щоб не вибивало», наприклад 25 А замість 16 А на звичайний розеточний кабель 2,5 мм², виникає аварійний режим. При підключенні навантаження 7,5–8 кВт (близько 33–35 А) автомат на 25 А вважає цей струм меншим за свій поріг відключення 36,25 А (1,45·I_n) і не розмикає коло годинами, тоді як кабель 2,5 мм² при 35 А перегрівається до плавлення ізоляції та займання.

Який автомат ставити на кабелі 1,5, 2,5, 4 та 6 мм²

Щоб правильно відповісти на запитання, який автомат ставити на ту чи іншу лінію, необхідно звірити поріг 1,45·I_n із реальною пропускною здатністю кабелю при прихованому монтажі. За даними стандарту IEC 60364-5-52 (таблиця B.52.2), тривало допустимий струм I_z для мідних проводів із ПВХ-ізоляцією суттєво залежить від умов охолодження (від монтажу в трубі в теплоізольованій стіні — метод A1, до відкритого кріплення на поверхні стіни — метод C):

• Мідний кабель 1,5 мм²: допустимий тривалий струм I_z становить від 14,5 А (у теплоізоляції) до 19,5 А (відкрито на стіні). Найбезпечніший номінал автомата для цієї лінії — 10 А (максимум 2,3 кВт). При перевантаженні автомат 10 А гарантовано вимкнеться при 14,5 А, що не перевищує граничний поріг для кабелю в гірших умовах прокладання. Автомат 16 А (поріг відключення 23,2 А) на провід 1,5 мм² допустимий лише при відкритому прокладанні; у стіні з теплоізоляцією (методи A1/A2) він веде до перегріву ізоляції.
• Скільки кіловат витримує кабель 2,5 квадрата: за IEC 60364-5-52 для мідного кабелю 2,5 мм² допустимий струм I_z коливається від 18,5 А (в ізольованій стіні) до 27 А (на поверхні). Тому розеточні групи кабелем 2,5 мм² захищають автоматом строго на 16 А, що дозволяє тривало знімати з лінії до 3,68 кВт в однофазній мережі (або до 11,08 кВт у трифазній). Автомат на 25 А (поріг розчеплення 36,25 А) перевищує допустиме навантаження кабелю 2,5 мм² при будь-якому прихованому монтажі, а 20 А (29 А) — при прокладанні в теплоізольованій стіні (методи A1/A2, I_z 18,5–19,5 А).
• Мідні кабелі 4 мм² та 6 мм²: згідно з таблицею B.52.2 стандарту IEC 60364-5-52, провідник 4 мм² витримує тривалий струм 25–36 А, а 6 мм² — 32–46 А залежно від методу монтажу (A1–C). Відповідно, на виділену лінію 4 мм² встановлюють автомат 20 А (4,6 кВт) або 25 А (5,75 кВт — для духових шаф і варильних панелей), а на кабель 6 мм² — автомат 32 А (7,36 кВт при 230 В або 22,17 кВт при 400 В — для електроплит, проточних водонагрівачів та електрокотлів).

Детальний розбір поправкових коефіцієнтів на групову прокладку пучком у лотках та таблиці для алюмінієвих жил наведено в окремому матеріалі про переріз кабелю за потужністю.

Організація щита: комутація модулів, розподільчі шини N/PE та клемні блоки

Визначивши, скільки кВт витримує автомат на вводі та відхідних лініях, збирач щита має узгодити за цим самим струмом усю супутню комутацію: гребінчасті шини, нульові шини, крос-модулі та прохідні клеми. Головне правило: номінальний струм розподільчих елементів щита має бути не меншим за номінал ввідного автоматичного вимикача (із запасом щонайменше 20–25% на тепловий режим усередині боксу).

Для надійного зведення нульових (N) і захисних (PE) провідників використовують спеціалізовані нульові шини та клемні блоки відповідного перерізу:

• Ввідний автомат до 40–63 А (потужність щита 9,2–14,5 кВт при 230 В або до 43,6 кВт при 400 В): оптимальним рішенням є латунні розподільчі шини N/PE ONKA перерізом 6,5×9 мм, розраховані на струм 80 А (наприклад, артикули 1080102 на 7 отворів, 1080103 на 10 отворів або 1080105 на 15 отворів). Якщо потрібне компактне розведення фаз і нуля під ізоляційною кришкою, встановлюють 2- або 4-полюсні клемні блоки ONKA на 80 А (шини 6,5×9 мм, артикули 1080032 для 2P на 10 отворів або 1080047 для 4P на 10 отворів).
• Ввідний автомат 80–125 А (ввідно-розподільчі пристрої котеджів і комерційних об’єктів): тут шина на 80 А працюватиме на межі перегріву, тому застосовують шини N/PE ONKA перерізом 7×12 мм на 160 А (артикули 1080115–1080118 від 7 до 15 отворів) або чотириполюсні крос-модулі ONKA 160 А (артикули 1080051–1080054). Для промислових шаф із вводом до 200 А передбачена серія з шиною 10×15 мм на 250 А (наприклад, 4- і 5-полюсні блоки або шини 1080123–1080126).
• Підключення ввідного кабелю та відхідних ліній на DIN-рейці: коли в щит заходить жорсткий мідний або алюмінієвий кабель перерізом 16–25 мм² (на струми 63–100 А), підключати його безпосередньо у модульний автомат незручно через механічне навантаження на затискач. Для безпечного переходу на гнучкий монтажний провід ПВ-3 (ПуГВ) ставлять прохідну силову клему під кільцевий наконечник M6 — наприклад, ONKA 1030002 на 25 мм², яка витримує струм 101 А при напрузі до 1000 В і має захисні відкидні кришки. Для групових ліній 1,5–16 мм² зручно використовувати однорівневі гвинтові клеми ONKA серії MRK (зокрема, сині нульові 1010015 на 2,5 мм², 1010025 на 4 мм² або 1010035 на 6 мм²). Детальніше правила підбору клем за струмом та перерізом розглянуто у статті про те, як вибрати клеми для щитового монтажу.

Часті запитання

Скільки кіловат витримує автомат 16 А в однофазній та трифазній мережі?

В однофазній мережі напругою 230 В автоматичний вимикач номіналом 16 А розрахований на тривалу потужність 3,68 кВт при активному навантаженні (cosφ = 1). У трифазній мережі 400 В триполюсний автомат 16 А витримує сумарно до 11,08 кВт за умови рівномірного розподілу навантаження по 3,68 кВт на кожну фазу.

Чому автомат на 16 А не вибиває при ввімкненні приладів на 4 кВт?

4 кВт при 230 В — це близько 17,4 А. За стандартом IEC 60898-1 тепловий розчеплювач автомата має умовний струм нерозчеплення 1,13·I_n (для 16 А це 18,08 А, або 4,16 кВт), який він зобов’язаний утримувати понад 1 годину без відключення. Гарантоване спрацьовування біметалевої пластини відбувається лише при досягненні порога 1,45·I_n (23,2 А, або 5,34 кВт) протягом години.

Чи можна поставити автомат 25 А на мідний кабель перерізом 2,5 мм²?

Ні, це порушує вимогу стандарту IEC 60364-4-43 щодо захисту від перевантажень. Тривало допустимий струм кабелю 2,5 мм² при прихованій прокладці становить 18,5–24 А, тоді як автомат на 25 А гарантовано вимкнеться від перевантаження лише при струмі 36,25 А (8,34 кВт). При струмі 30–35 А ізоляція кабелю розплавиться раніше, ніж спрацює тепловий захист.

Як перевести ампери в кіловати, якщо в мережі знижена напруга 200 В?

Тепловий розчеплювач автомата реагує виключно на силу струму в амперах, а не на напругу. Якщо напруга в мережі просіла з 230 В до 200 В, автомат на 16 А так само пропускатиме номінальні 16 А, але максимальна доступна потужність на цій лінії зменшиться з 3,68 кВт до 3,2 кВт (200 В × 16 А = 3200 Вт).

Джерела

• IEC 60038 — Wikipedia
• DNAOP — ДСТУ IEC 60898-1:2005 (IEC 60898-1)
• TiSoft ElectricalDesign — IEC 60364-5-52 Table B.52.2