第2章　住宅供电电路设计及室内布线

2.1　负荷电流的计算

在住宅各分支线路上接有电灯及各种家用电器。农村场院及个体作坊，还接有电动机等动力设备。通过分支线路负荷计算，可为设计分支线路（导线截面积及断路器、开关、熔断器、插头、插座等电气设备）提供依据，这对用电安全关系很大。

2.1.1　分支负荷电流的计算

线路负荷的类型不同，其负荷电流的计算方法也不同。线路负荷一般分为纯电阻负荷和感性负荷两类。

（1）纯电阻负荷

纯电阻负荷有电热器、电热水器、白炽灯等。其负荷电流可按下式计算：

式中　I——通过负载的电流，A；

P——负载的功率，W；

U——电源电压（V），市电为220V。

【例2-1】　一台800W的电炉，求工作时通过它的电流是多少？

解　通过电炉的电流为

（2）感性负荷

感性负荷有荧光灯、电视机、洗衣机、电动机等。其负荷电流可按下式计算：

式中　I——通过负荷的电流，A；

U——电源电压，V；

P——负荷的功率，W；

cosφ——功率因数。

需要说明的是，公式中的P是指整个用电器具的负荷功率，而不是其中某一部分的负荷功率。如荧光灯的负荷功率，等于灯管的额定功率与镇流器消耗功率之和；再如洗衣机的负荷，等于整个洗衣机的输入功率，而不仅指洗衣机电动机的输出功率。由于洗衣机中还有其他耗能器件，使洗衣机实际消耗功率（即输入功率）常常要比电动机的额定功率高出一倍以上。例如额定输出功率为90～120W的洗衣机，实际消耗功率可达200～250W。

【例2-2】　一只40W荧光灯，装有电容器，求荧光灯正常工作时通过它的电流是多少？设cosφ=0.85。

解　40W荧光灯镇流器消耗的功率为8W，故负荷的功率为

P=40+8=48（W）

因此荧光灯正常工作时通过它的电流为

对于电动机，在计算负荷电流时还要考虑其机械效率η。因此，单相电动机负荷电流的计算公式为

式中　U——电流电压（220V）；

I——负荷电流，A；

P——电动机额定功率，W；

η——机械效率；

cosφ——功率因数。

三相电动机负荷电流的计算公式为

式中　U——电源线电压（380V）；

I——负荷电流，A；

P——电动机额定功率，W；

η——机械效率；

cosφ——功率因数。

电动机在额定电压、额定负荷下运行的功率因数和效率，可在电动机手册或产品说明书中查到。

需要说明的是，电动机的功率因数和效率是随负荷变化而变化的。在额定电压下，三相异步电动机功率因数和效率随负荷变化的大致关系见表2-1。

【例2-3】　一台1.5kW的单相异步电动机，满载运行，试求工作电流是多少？

解　查表2-1，其功率因数cosφ=0.89，效率η=0.875，故该电动机满载运行时的电流为

荧光灯的耗电量、额定电流及功率因数见表2-2；常用家用电器的耗电量、额定电流及功率因数见表2-3。

2.1.2　总负荷电流的计算

总负荷电流是指流过电能表、总断路器、闸刀及总保险丝的电流。总负荷电流为所有分支负荷电流之和，并考虑同期使用率，即

I=K(I1+I2+…+In)

式中　K——同期使用率，取0.5～0.8（家用电器越多，此值应取得越小）；

I1～In——各分支负荷电流。

知道了分支电流和总电流，就可以选择导线及导线上的各电气部件的规格，或验算已设计的这些电气部件的规格是否符合安全要求。这里需要注意一个问题：为了确保安全可靠，电气部件的额定工作电流（由产品参数查得）应大于2倍所需要的最大负荷电流。此外，在设计、选择电气部件时，还要考虑到用电负荷增加的可能性，为今后的需要留有余量。

（1）按住宅档次计算负荷

～ 根据我国目前的居住条件，一般把住宅分为4个档次：一档为别墅式二层住宅；二档为高级公寓；三档为80～120m2住宅；四档为50～80m2住宅。住宅档次在一定程度上代表了消费档次和家庭实际收入的差别，从而也决定了用电设备配置方面的差别。表2-4和表2-5分别列出了在一般条件下不同住宅档次用电设备的大致数量和计算负荷。

注：表中按同期系数Kc=0.5计算出。

由表2-5可见，对于一档住宅，用电负荷为15740W，取平均功率因数cosφ=0.85、同期系数Kc=0.5，则计算负荷为7870W，计算电流约为42A。对于二档住宅，用电负荷为11800W，取cosφ=0.85、Kc=0.5，则计算负荷为5900W，计算电流约为32A。对于三档住宅，用电负荷为9770W，取cosφ=0.85、Kc=0.5，则计算负荷为4885W，计算电流约为26A：对于四档住宅，用电负荷为4400W，取cosφ=0.85、Kc=0.5，则计算负荷为2200W，计算电流约为12A。

（2）按不同住宅类型计算负荷

一般住宅的面积从80～200m2不等，有两室一厅至五室两厅及复式楼等多种类型。将各类住宅大致归为A、B、C、D四类，分别估计出各类住宅用电器具的容量（功率），并据此计算出各类住宅用电负荷，如表2-6所列。

取同期系数K=0.5，住宅电路的平均功率因数cosφ=0.85，则可分别计算出A、B、C、D四类住宅的计算负荷和计算电流，进而可确定主开关、电能表和进户线的规格，如表2-7所列。

注：当实际用电容量大于8kW时，应考虑三相五线制配电。