Мощный электро автомат. Как правильно подобрать и рассчитать автоматический выключатель (простой расчет автомата)
Любая электрическая цепь в квартире и доме, должна защищаться автоматом защиты от перегрузок и сверхтоков короткого замыкания. Эту нехитрую истину можно наглядно продемонстрировать в любом электрическом щите квартиры, этажном щите, вводно-распределительном щите дома и т.п. электрическим шкафам и боксам.
Вопрос не в том, ставить автомат защиты или нет, вопрос, как рассчитать автомат защиты, чтобы он правильно выполнял свои задачи, срабатывал, когда нужно и не мешал стабильной работе электроприборов.
Примеры расчета автоматических выключателей
Теорию расчетов автоматических выключателей вы можете почитать в статье: . Здесь несколько практических примеров расчета автоматических выключателей в электрической цепи дома и квартиры.
Пример 1. Расчет вводного автомата дома
Примеры расчета автоматических выключателей начнем с частного дома, а именно рассчитаем вводной автомат. Исходные данные:
- Напряжение сети Uн = 0,4 кВ;
- Расчетная мощность Рр = 80 кВт;
- Коэффициент мощности COSφ = 0,84;
1-й расчет:
Чтобы выбрать номинал автоматического выключателя считаем номинал тока нагрузки данной электросети:
Iр = Рр / (√3 × Uн × COSφ) Iр = 80 / (√3 × 0,4 × 0,84) = 137 А
2-й расчет
Чтобы избежать, ложное срабатывание автомата защиты, номинальный ток автомата защиты (ток срабатывания теплового расцепителя) следует выбрать на 10% больше планируемого тока нагрузки:
- Iток.расцепителя = Iр × 1,1
- Iт.р = 137 × 1,1 = 150 А
Итог расчета: По сделанному расчету выбираем автомат защиты (по ПУЭ-85 п. 3.1.10) с током расцепителя ближайшим к расчетному значению:
- I ном.ав = 150 Ампер (150 А).
Такой выбор автомата защиты позволит стабильно работать электрической цепи дома в рабочем режиме и срабатывать, только в аварийных ситуациях.
Пример 2. Расчет автоматического выключателя групповой цепи кухни
Во втором примере посчитаем, какой автоматический выключатель нужно выбрать для кухонной электропроводки, которую правильно называть розеточная электропроводки кухни. Это может быть кухня квартиры или дома, разницы нет.
Аналогично первому примеру расчет состоит из двух расчетов: расчет тока нагрузки электрической цепи кухни и расчет тока теплового расцепителя.
Расчет тока нагрузки
Исходные данные:
- Напряжение сети Uн = 220 В;
- Расчетная мощность Рр = 6 кВт;
- Коэффициент мощности COSφ = 1;
То есть, если на кухне установлено 10 розеток для 10 бытовых приборов (стационарных и переносных), нужно учесть, что все 10 приборов одновременно работать не будут.
Коэффициент использования
- Выпишите на листок планируемые бытовые приборы.
- Рядом с прибором поставьте его мощность по паспорту.
- Просуммируйте все мощности приборов по паспорту. Это Pрасчет .
- Подумайте, какие приборы могут работать одновременно: чайник+ тостер, микровоновка+блендер, чайник+микроволновка+тостер, и т.д.
- Посчитайте суммарные мощности этих групп. Рассчитайте среднюю суммарную мощность групп одновременно включаемых приборов. Это будет Pноминал (номинальная мощность).
- Разделите Pрасчет на Pноминал , получите коэффициент использования кухни.
На самом деле , в теории расчетов коэффициент использования внутри дома (без инженерных сетей) и квартиры принимается равным, единице, если количество розеток не больше 10. Это так, но на практике, именно коэффициент использования позволяет работать современным бытовым приборам кухни на старой электропроводке.
Примечание:
В теории расчетов 1 бытовая розетка планируется на 6 кв. метров квартиры (дома). При этом:
- коэффициент использования=0,7 –для розеток от 50 шт.;
- коэффициент использования=0,8 –розеток 20-49 шт.;
- коэффициент использования=0,9 –розеток от 9 до 19шт.;
- коэффициент использования=1,0 –розеток ≤10шт.
Вернемся к автоматическому выключателю кухни. Считаем номинал тока нагрузки кухни:
- Iр = Рр / 220В;
- Iр = 6000 / 220= 27,3 А.
Ток расцепителя:
- Iрасчет.= Iр×1,1=27,3×1,1=30А
По сделанному расчету выбираем для кухни в 32 Ампер.
Вывод
Приведенный пример расчета кухни получился несколько завышенным, обычно для хватает 16 ампер если учесть, что плиту, стиральную машину, посудомоечную машину выводят в отдельные группы.
Эти примеры расчета автоматических выключателей для групповых цепей, лишь показывают общий принцип расчетов, причем не включают расчет инженерных цепей включающий работу насосов, станков и других двигателей частного дома.
Фотогалерея автоматов защиты
Во многих жилых домах, построенных более 20 лет назад, имеются проблемы с электрической проводкой, так как добавляется все новая и новая бытовая техника, с высокими требованиями к качеству сети и с иными показателями мощности. Одна из проблем – несоответствие силы тока сечению проводки. Всем знакомо короткое замыкание или прострел витка.
Чтобы избежать подобного, одной замены кабелей вовсе не достаточно, нужно устанавливать защитные автоматы, позволяющие избежать утечки напряжения. Полезно будет узнать, как подобрать дифференциальный автомат или обычный автомат (автоматический выключатель) в свою квартиру в зависимости от нагрузки.
Отличия защитных устройств
Следует различать аппарат в виде дифавтомата и устройство защитного отключения. На первый взгляд особой видимой разницы в нет, но это не так.
УЗО служит для обесточивания сети при выявлении малейшей утечки в цепи. Например, при повреждении электрического кабеля, чтобы не травмировать человека, цепь будет отключена.
Дифавтомат, помимо УЗО, оснащен встроенным выключателем автоматического типа. Он служит для обесточивания системы, предотвращения короткого замыкания, перегрузки цепи, в общем. Одним словом, это два в одном.
Обычный автоматический выключатель (автомат) защищает цепь от перегрузки, но он не может создать безопасные условия для человека. Поэтому в современных строениях устанавливают либо дифавтоматы, либо УЗО и автоматы совместно.
Подбор любого защитного устройства зависит от характеристик сети. В первую очередь от нагрузки, подключенной к ней. Поэтому важно знать, как рассчитать мощность автомата по нагрузке.
Плюсы и минусы
Преимуществом дифавтомата в его компактности, многофункциональности, 100% защита цепи от внезапных перегрузок или иной опасности. Ну а главный «козырь» — стоимость, которая ниже, нежели суммарная стоимость УЗО и выключателя автоматического типа.
Если учитывать единичный случай, то разница не слишком ощутима, но при покупке на весь дом выгода существенная. Впрочем, многое зависит от марки изделия. Монтаж занимает мало времени, на рейке дифавтомат также помещается довольно компактно.
Есть и свои недостатки у дифавтоматов. При выходе со строя придётся приобретать изделие в комплекте, а не по отдельности.
Возникновение короткого замыкания приведёт к трудностям в поиске его причины. При разделенной установке идентификация намного проще: выключился УЗО – утечка, автомат – короткое замыкание.
Какой выбрать вид защитного устройства, вопрос не из лёгких. Как делают многие электрики: если речь идёт о небольшой квартире, тогда используйте дифавтомат.
Когда собираетесь монтировать сложные конструкции, лучше всего устанавливать отдельные блоки УЗО и выключатели автоматического типа на группу. Причём на каждую группу монтировать свой отдельный выключатель.
Каковы критерии отбора оборудования
Если всё-таки отдали предпочтение дифавтомату, как продукту современных технологий, внимательно выбирайте изделие. Тщательным образом ознакомьтесь с его техническими данными. При выборе автомата по мощности нагрузки, обращают внимание на следующее:
- напряжение и фазы: изделия по номинальному однофазному и трёхфазному типу, 220В и 360 В, соответственно. В первом вариант одна клемма, во втором – три для подключения. Все показатели указываются в паспорте на оборудование и маркируются на внешней стороне корпуса;
- сила тока утечки: обозначается греческим символом «дельта» и исчисляется в миллиамперах. Корректно подобрать можно, основываясь на такие данные: на дом в целом – до 350 мА, на конкретную группу – 30 мА, точки и освещение – 30мА, одиночные точки – 15мА, бойлер – 10мА;
- класс оборудования: А – сработка в результате утечки постоянного напряжения. АС – при утечке переменного тока;
- защита от порыва «ноля»: при обнаружении подобного, система идентифицирует это как порыв и отключает оборудование;
- время отключения: обозначается символом Tn и не должно превышать 0,3 секунды.
Для бытовых нужд наиболее распространёнными являются приборы с маркировкой «C» и диапазоном 25А. Монтаж вводных конструкций требует более мощных в виде C50, 65, 85, 95.
Розетки и прочие точки – C15, 25. Приборы освещения – C7, 12, электрическая плита – C40.
Можно сказать, что это временная характеристика максимальной кратковременной мощности тока, которую может выдержать автомат и не сработать. «C» означает, что автомат срабатывает при превышении номинального тока в 5-10 раз.
Вычисление показателей
Расчет мощности при выборе автомата проводится так. Например, все монтажные работы выполнены электрическим кабелем с сечением 3,0 и максимальной силой 25А.
Общая мощность приборов равна: микроволновая печь 1,5 kW, электрочайник 2,1 kW, холодильник 0.7 kW, телевизор 0.5 kW. Суммарная мощность получается равной 4,7 kW или же 4.7 * 1000 W.
Чтобы мощность в каждой цепи было проще рассчитать, нагрузку разделяют на группы. Оборудование наибольшей мощности подключают отдельно. Не стоит пренебрегать нагрузкой малой мощности, поскольку при расчетах в сумме может получиться существенный результат.
Для вычисления используем формулу: мощность / напряжение. Итого 21,3 А. Потребуется УЗО или дифавтомат с граничным потреблением 25А, не более. Если количество потребителей более двух, то суммарную мощность следует умножать на 0,7, для корректировки данных. При нагрузке три и более – на 1,0.
Понижающие коэффициенты для некоторых приборов:
- холодильное оборудование от 0,7 до 0,9, в зависимости от характеристик мотора;
- подъёмные устройства и лифты 0,7;
- оргтехника 0,6;
- люминесцентные лампы 0,95;
- лампы накаливания 1,1;
- тип ламп ДРЛ 0,95;
- неоновые газовые установки 0,4.
Понижение мощности обусловлено тем, что не все приборы могут быть включены одновременно .
По значению рабочего тока нагрузки подбирается автомат. Номинал автомата должен быть чуть меньше рассчитанного значения тока, но допускается выбирать и немного большие значения.
Значение тока при выборе сечения кабеля
Соответствие тока сечению жил кабеля можно проверить по таблице
Сводные характеристики для однофазного автомата:
- сила 17А – показатель мощности до 3,0 кВт – ток 1,6 – сечение 2,4;
- 26А – до 5,0 – 25,0 – 2,6;
- 33А – 5,9 – 32,0 – 4,1;
- 42А – 7,4 – 40,0 – 6,2;
- 51А – 9,2– 48,4 – 9,8;
- 64А – 12,1 – 62,0 – 16,2;
- 81А – 14,4 – 79,0 – 25,4;
- 101А – 18,3 – 97,0 – 35,2;
- 127А – 22,4 – 120,0 – 50,2;
- 165А – 30,0 – 154,0 – 70,1;
- 202А – 35,4 – 185,0 – 79,2;
- 255А – 45,7 – 240,0 – 120,0;
- 310А – 55,4 – 296,0 – 186,2.
Можно также воспользоваться специальным графиком, по которому определяется номинальный ток автомата в зависимости от мощности нагрузки.
Нужное сечение кабеля подбирается исходя из суммарной мощности тока, проходящего через провод, рассчитать её поможет формула, схема расчета такова:
где сила тока = суммарный показатель мощности разделён на напряжение в цепи. В большинстве случаев электрики используют именно эту формулу.
Более точная формула расчета мощности P=I*U*cos φ, где φ – угол между векторами тока, проходящего через автомат, и напряжения (не стоит забывать, что они могут быть переменными). Но поскольку в бытовых устройствах, работающих от однофазной сети, сдвига фазы между током и напряжением практически нет, то применяют упрощенную формулу мощности.
Если сеть трехфазная, то может наблюдаться существенный сдвиг фаз. В этом случае при расчетах мощность уменьшается, а получившийся ток надо делить на 3.
Так, для прибора мощность 6,5 кВт:
I = 6500/380/0,6=28,5
На электроприборах часто делают маркировку или прикрепляют табличку, с указанием этого параметра и значения мощности. Это позволяет быстро произвести расчеты. В трехфазной сети для нагрузки большой мощности применяют автоматы типа D.
Автоматические выключатели необходимы для защиты электропроводки от перегрузок и возникновения короткого замыкания (дальше КЗ). В случае возникновения аварийной ситуации в электросети, по проводке в доме может пройти сверхток, в этом случает изоляция кабеля моментально расплавится, а сама электропроводка будет сверкать как бенгальские огни.
Понятно, что результат может быть очень плачевным. Чтобы избежать таких неприятных ситуаций, в электро-щитке необходимо непременно автоматический выключатель (а лучше сразу несколько). О том, как подобрать автомат по сечению кабеля, току и иным техническим характеристикам, постараемся рассказать в данной статье.
Итак, подбирая автоматический выключатель для дома, необходимо обращать внимание на его основные параметры.
Ток короткого замыкания
Для выбора автоматического выключателя по такому показателю, как ток короткого замыкания, нужно учитывать одно важное условие –правила ПУЭ запрещают использование автоматов, у которых наибольшая отключающая способность меньше 6-ти кА. Сегодня на рынке можно встретить устройства с номиналами в 3; 4,5; 6 и 10 кА. Так, если ваше жилье располагается в непосредственной близости от трансформаторной подстанции, то стоит приобрести автомат на 10 кА. В иных случаях будет вполне достаточно использование автомата на 6 кА.
Рабочий ток (номинальный)
Номинальный ток – это такой же важный критерий в выборе автоматического выключателя для дома. Этот показатель указывает значение тока, при превышении которого произойдет разъединение электрической цепи. Подбирая подходящее значение (10, 16, 32, 40А и т.д.), нужно обращать внимание на два основных показателя: мощность потребителей электроэнергии в доме и сечение кабеля проводки. Рабочий ток автомата будет непосредственно зависеть от того, какой наибольший по величине ток сможет пропустить через себя электропроводка.
В этом случае, следует предварительно выяснить сечение кабеля в помещении и только после этого, с помощью специальных таблиц, выбирать подходящий по характеристикам автоматический выключатель.
Таблица для расчета необходимого сечения кабеля Ток срабатывания
Вместе с номинальным током автоматического выключателя, необходимо выбрать его номинал согласно току срабатывания. Во время включения особенно мощных приборов пусковой ток может превышать номинальный в 12 раз. Именно поэтому, чтобы АВ не сработал, приняв подключение электротехники за короткое замыкание, следует верно выбрать класс автоматического выключателя. Для бытового использования применяются классы D, C и B. Для квартиры или дома, где на кухне стоит газовая плита, лучше выбрать прибор класса В. В случае наличия электроплиты или мощного электрического котла, нужно выбирать автомат класса С или D.
Селективность
Понятие селективности – отключение лишь определенного участка при аварийной ситуации. При этом другие участки будут работать. В этом случае необходимо немного разобраться в логической цепочке и подобрать номиналы АВ согласно линии обслуживания. В вершине разветвления проводки должен находиться вводной АВ, номинал которого должен быть меньше либо равен величине максимально допустимой нагрузке на проводку, согласно сечению кабеля.
Рабочий ток вводного коммутационного устройства должен быть выше значения номинального тока всех нижестоящих автоматов в электро-щитке. Для квартиры или частного дома оптимальными будут аппараты со следующими значениями: ввод – 40А, электроплита – 32А, освещение – 10А, розетки – 16А, электроприборы до 5кВт – 25А. Выбрав такой вариант сборки распределительного щитка, необходимое условие селективности будет достигнуто.
Число полюсов
Количество полюсов – это еще один немаловажный критерий подбора АВ. С ним, обычно, возникает меньше всего трудностей. Итак, для обычной однофазной сети на 220 Вольт на ввод следует устанавливать однофазный двухполюсный автоматический выключатель. На отдельно подключаемые бытовые приборы и освещение необходимо устанавливать подходящий однополюсный АВ. В случае, если в вас в квартире или доме присутствует трехфазная электрическая сеть, то на ввод стоит приобрести четырехполюсное коммутационное устройство.
Производитель
Очень важно верно выбрать производителя автоматических выключателей. В ином случае, вы рискуете приобрести подделку. В таких устройствах заявленные характеристики очень часто не соответствуют реальным параметрам автоматов. Поэтому стоит приобретать коммутационные устройства исключительно у проверенных компаний.
Недопустимые ошибки при выборе автомата
Есть несколько главных ошибок, которые можно допустить, выбирая автоматический выключатель. При неверном выборе защитной автоматики, может наблюдаться срабатывание АВ во время включения бытовой техники. Кроме этого, срок эксплуатации будет меньше заявленного, но самое страшное – может не выдержать электропроводка.
Чтобы не допустить возникновения таких проблем, рассмотрим наиболее частые ошибки при выборе автоматических выключателей для дома:
- Нужно прежде всего ориентироваться на электропроводку в доме, а не на мощность бытовых приборов. Так, если вы для защиты электрического котла приобретете устройство на 32А, а сечение кабеля выдерживает лишь ток в 16А, то электропроводка не выдержит и просто расплавится. Если вам необходимо выбрать мощный прибор для защиты, то, прежде всего, нужно будет заменить проводку в жилье на более мощную.
- Во время расчета номинала АВ по номинальному току очень часто выходит среднее значение, к примеру – 13,6А (не 16А и не 10А). В этом случае, нужно отдать предпочтение большему показателю лишь тогда, когда вы точно уверены, что ваша проводка способна выдержать токовую нагрузку в 16А.
- Для гаража и дачи стоит выбирать АВ с большей мощностью, поскольку там могут использоваться мощные пружинные насосы, асинхронные двигателя, сварочные аппараты и т.п. Следует заранее предусматривать подключение очень мощных потребителей, дабы в будущем не тратить деньги на покупку более мощного коммутационного аппарата. Обычно, автомата на 40А вполне хватает для таких нужд.
- Желательно приобретать устройства у одной, проверенной компании. В данном случает возможность несоответствия может быть сведена к нулю.
- Стоит отдавать предпочтение лишь специализированным магазинам, а лучше – официальным дистрибьюторам. У них нет подделок, да и стоимость товара от прямого поставщика, чаще всего, ниже, нежели у посредника.
Вам также может быть интересно
Давно прошло время керамических пробок, которые вкручивались в домашние электрические щитки. В настоящее время широкое распространение получили различные типы автоматических выключателей, выполняющих защитные функции. Данные устройства очень эффективны при коротких замыканиях и перегрузках. Очень многие потребители еще не до конца освоили эти приборы, поэтому нередко возникает вопрос, какой автомат нужно поставить на 15 кВт. От выбора автомата полностью зависит надежная и долговечная работа электрических сетей, приборов и оборудования в доме или квартире.
Основные функции автоматов
Перед выбором автоматического защитного устройства, необходимо разобраться с принципами его работы и возможностями. Многие считают главной функцией автомата защиту бытовых приборов. Однако, это суждение абсолютно неверно. Автомат никак не реагирует на приборы, подключаемые к сети, он срабатывает лишь при коротких замыканиях или перегрузках.Эти критические состояния приводят к резкому возрастанию силы тока, вызывающему перегрев и даже возгорание кабелей.
Особый рост силы тока наблюдается во время короткого замыкания. В этот момент его величина возрастает до нескольких тысяч и кабели просто не в состоянии выдержать подобную нагрузку, особенно, если его сечение 2,5 мм2. При таком сечении наступает мгновенное возгорание провода.
Поэтому от правильного выбора автомата зависит очень многое. Точные расчеты, в том числе и по , дают возможность надежно защитить электрическую сеть.
Параметры расчетов автомата
Каждый автоматический выключатель в первую очередь защищает проводку, подключенную после него. Основные расчеты данных устройств проводятся по номинальному току нагрузки. Расчеты по мощности осуществляются в том случае, когда вся длина провода рассчитана на нагрузку, в соответствии с номинальным током.
Окончательный выбор номинального тока для автомата зависит от сечения провода. Только после этого можно рассчитывать величину нагрузки. Максимальный ток, допустимый для провода с определенным сечением должен быть больше . Таким образом, при выборе защитного устройства используется минимальное сечение провода, присутствующее в электрической сети.
Когда у потребителей возникает вопрос, какой автомат нужно поставить на 15 кВт, таблица учитывает и трехфазную электрическую сеть. Для подобных расчетов существует своя методика. В этих случаях номинальная мощность трехфазного автомата определяется как сумма мощностей всех электроприборов, планируемых к подключению через автоматический выключатель.
Например, если нагрузка каждой из трех фаз составляет 5 кВт, то величина рабочего тока определяется умножением суммы мощностей всех фаз на коэффициент 1,52. Таким образом, получается 5х3х1,52=22,8 ампера. Номинальный ток автомата должен превышать рабочий ток. В связи с этим, наиболее подходящим будет защитное устройство, номиналом 25 А. Наиболее распространенными номиналами автоматов являются 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80 и 100 ампер. Одновременно уточняется соответствие жил кабеля заявленным нагрузкам.
Данной методикой можно пользоваться лишь в тех случаях, когда нагрузка одинаковая на все три фазы. Если же одна из фаз потребляет больше мощности, чем все остальные, то номинал автоматического выключателя рассчитывается по мощности именно этой фазы. В этом случае используется только максимальное значение мощности, умножаемое на коэффициент 4,55. Эти расчеты позволяют выбрать автомат не только по таблице, но и по максимально точным полученным данным.
Для организации безотказно действующего внутридомового электроснабжения необходимо выделить отдельные ветки. Каждую линию нужно оснастить собственным прибором защиты, оберегающим изоляцию кабеля от оплавления. Однако не все знают, какое устройство приобрести. Согласны?
Все про выбор автоматов по мощности нагрузки вы узнаете из представленной нами статьи. Мы расскажем, как определить номинал для поиска выключателя необходимого класса. Учет наших рекомендаций гарантирует покупку требующихся устройств, способных исключить угрожающие ситуации при эксплуатации проводки.
Электроснабжающие организации осуществляют подключение домов и квартир, выполняя работы по подведению кабеля к распредщиту. Все мероприятия по монтажу разводки в помещении выполняют его владельцы, либо нанятые специалисты.
Чтобы подобрать автомат для защиты каждой отдельной цепи необходимо знать его номинал, класс и некоторые другие характеристики.
Основные параметры и классификация
Бытовые автоматы устанавливают на входе в низковольтную электрическую цепь и предназначены они для решения следующих задач:
- ручное или электронное включение или обесточивание электрической цепи;
- защита цепи: отключение тока при незначительной длительной перегрузке;
- защита цепи: мгновенное отключение тока при коротком замыкании.
Каждый выключатель имеет характеристику, выраженную в амперах, которую называют (I n ) или “номинал”.
Суть этого значения проще понять, используя коэффициент превышения номинала:
K = I / I n ,
где I – реальная сила тока.
- K < 1.13: отключение (расцепление) не произойдет в течение 1 часа;
- K > 1.45: отключение произойдет в течение 1 часа.
Эти параметры зафиксированы в п. 8.6.2. ГОСТ Р 50345-2010. Чтобы узнать за какое время произойдет отключение при K>1.45 нужно воспользоваться графиком, отражающим времятоковую характеристику конкретной модели автомата.
При длительном превышении током значения номинала выключателя в 2 раза, размыкание произойдет за период от 8 секунд до 4-х минут. Скорость срабатывания зависит от настройки модели и температуры среды
Также у каждого типа автоматического выключателя определен диапазон тока (I a ), при котором срабатывает механизм мгновенного расцепления:
- класс “B”: I a = (3 * I n .. 5 * I n ];
- класс “C”: I a = (5 * I n .. 10 * I n ];
- класс “D”: I a = (10 * I n .. 20 * I n ].
Устройства типа “B” применяют в основном для линий, которые имеют значительную длину. В жилых и офисных помещениях используют автоматы класса “С”, а приборы с маркировкой “D” защищают цепи, где есть оборудование с большим пусковым коэффициентом тока.
Стандартная линейка бытовых автоматов включает в себя устройства с номиналами в 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 и 63 A.
Конструктивное устройство расцепителей
В современном присутствуют два вида расцепителей: тепловой и электромагнитный.
Биметаллический расцепитель имеет форму пластины, созданной из двух токопроводящих металлов с различным тепловым расширением. Такая конструкция при длительном превышении номинала приводит к нагреву детали, ее изгибу и срабатыванию механизма размыкания цепи.
У некоторых автоматов с помощью регулировочного винта можно изменить параметры тока, при котором происходит отключение. Раньше этот прием часто применяли для “точной” настройки устройства, однако эта процедура требует углубленных специализированных знаний и проведения нескольких тестов.
Вращением регулировочного винта (выделен красным прямоугольником) против часовой стрелки можно добиться большего времени срабатывания теплового расцепителя
Сейчас на рынке можно найти множество моделей стандартных номиналов от разных производителей, у которых времятоковые характеристики немного отличаются (но при этом соответствуют нормативным требованиям). Поэтому есть возможность подобрать автомат с нужными “заводскими” настройками, что исключает риск неправильной калибровки.
Электромагнитный расцепитель предотвращает перегрев линии в результате короткого замыкания. Он реагирует практически мгновенно, но при этом значение силы тока должно в разы превышать номинал. Конструктивно эта деталь представляет собой соленоид. Сверхток генерирует магнитное поле, которое сдвигает сердечник, размыкающий цепь.
Соблюдение принципов селективности
При наличии разветвленной электрической цепи можно организовать защиту таким образом, чтобы при коротком замыкании произошло отключение только той ветви, на которой возникла аварийная ситуация. Для этого применяют принцип селективности выключателей.
Наглядная схема, показывающая принцип работы системы автоматических выключателей с реализованной функцией селективности (выборочности) срабатывания при возникновении короткого замыкания
Для обеспечения выборочного отключения на нижних ступенях устанавливают автоматы с мгновенной отсечкой, размыкающие цепь за 0.02 – 0.2 секунды. Выключатель, размещенный на вышестоящей ступени, или имеет выдержку по срабатыванию в 0.25 – 0.6 с или выполнен по специальной “селективной” схеме в соответствии со стандартом DIN VDE 0641-21.
Для гарантированного обеспечения лучше использовать автоматы от одного производителя. Для выключателей единого модельного ряда существуют таблицы селективности, которые указывают возможные комбинации.
Простейшие правила установки
Участок цепи, который необходимо защитить выключателем может быть одно- или трехфазным, иметь нейтраль, а также провод PE (“земля”). Поэтому автоматы имеют от 1 до 4 полюсов, к которым подводят токопроводящую жилу. При создании условий для расцепления происходит одновременное отключение всех контактов.
Автоматы в щитке крепят на специально отведенную для этого DIN-рейку. Она обеспечивает компактность и безопасность подключения, а также удобный доступ к выключателю
Автоматы устанавливают следующим образом:
- однополюсные на фазу;
- двухполюсные на фазу и нейтраль;
- трехполюсные на 3 фазы;
- четырехполюсные на 3 фазы и нейтраль.
При этом запрещено делать следующее:
- устанавливать однополюсные автоматы на нейтраль;
- заводить в автомат провод PE;
- устанавливать вместо одного трехполюсного автомата три однополюсных, если в цепь подключен хотя бы один трехфазный потребитель.
Все эти требования прописаны в ПУЭ и их необходимо соблюдать.
В каждом доме или помещении, к которому подведено электричество, устанавливают вводной автомат. Его номинал определяет поставщик и это значение прописано в договоре на подключение электроэнергии. Предназначение такого выключателя – защита участка от трансформатора до потребителя.
После вводного автомата к линии подключают счетчик (одно- или трехфазный) и , функции которого отличаются от работы автоматического и дифференциального выключателя.
Если в помещении выполнена разводка на несколько контуров, то каждый из них защищают отдельным автоматом, мощность которого . Их номиналы и классы определяет владелец помещения с учетом существующей проводки или мощности подключаемых приборов.
Счетчик электроэнергии и автоматические выключатели устанавливают в распределительном щите, который отвечает всем требованиям безопасности и легко может быть вписан в интерьер помещения
При выборе места для размещения необходимо помнить, что на свойства теплового расцепителя влияет температура воздуха. Поэтому желательно располагать рейку с автоматами внутри самого помещения.
Расчет необходимого номинала
Основная защитная функция автоматического выключателя распространяется на проводку, поэтому подбор номинала осуществляют по сечению кабеля. При этом вся цепь должна обеспечить штатную работу подключенных к ней приборов. Расчет параметров системы несложен, но надо учесть много нюансов, чтобы избежать ошибок и возникновения проблем.
Определение суммарной мощности потребителей
Один из главных параметров электрического контура – максимально возможная мощность подключенных к ней потребителей электроэнергии. При расчете этого показателя нельзя просто суммировать паспортные данные устройств.
Активная и номинальная компонента
Для любого прибора, работающего от электричества, производитель обязан указать активную мощность (P ). Эта величина определяет количество энергии, которая будет безвозвратно преобразована в результате работы аппарата и за которую пользователь будет платить по счетчику.
Но для приборов с наличием конденсаторов или катушки индуктивности есть еще одна мощность с ненулевым значением, которую называют реактивной (Q ). Она доходит до устройства и практически мгновенно возвращается обратно.
Реактивная компонента не участвует при подсчете использованной электроэнергии, но совместно с активной формирует так называемую “полную” или “номинальную” мощность (S ), которая дает нагрузку на цепь.
cos(f) – параметр, с помощью которого можно определить полную (номинальную мощность) по активной (потребляемой). Если он не равен единице, то его указывают в технической документации к электроприбору
Повышенные стартовые токи
Следующей особенностью некоторых типов бытовой техники является наличие трансформаторов, электродвигателей или компрессоров. Такие устройства при начале работы потребляют пусковой (стартовый) ток.
Его значение может в несколько раз превышать стандартные показатели, но время работы на повышенной мощности невелико и обычно составляет от 0.1 до 3 секунд. Такой кратковременный всплеск не приведет к срабатыванию теплового расцепителя, но вот электромагнитный компонент выключателя, отвечающий за сверхток КЗ, может среагировать.
Особенно эта ситуация актуальна для выделенных линий, к которым подключают оборудование типа деревообрабатывающих станков. В этом случае нужно посчитать ампераж и, возможно, имеет смысл использовать автомат класса “D”.
Учет коэффициента спроса
Для цепей, к которым подключено большое количество оборудования и отсутствует устройство, которое потребляет наибольшую часть тока, используют коэффициент спроса (ks ). Смысл его применения заключается в том, что все приборы не будут работать одновременно, поэтому суммирование номинальных мощностей приведет к завышенному показателю.
Коэффициент спроса на группы электропотребителей установлен в п. 7 СП 256.1325800.2016. На эти показатели можно опираться и при самостоятельном расчете максимальной мощности
Этот коэффициент может принимать значение равное или меньшее единице. Вычисления расчетной мощности (P r ) каждого прибора происходит по формуле:
P r = ks * S
Суммарную расчетную мощность всех приборов применяют для вычисления параметров цепи. Использование коэффициента спроса целесообразно для офисных и небольших торговых помещений с большим числом компьютеров, оргтехники и другой аппаратуры, запитанной от одного контура.
Для линий с незначительным количеством потребителей этот коэффициент не применяют в чистом виде. Из подсчета мощности убирают те устройства, чье включение одновременно с более энергозатратными приборами маловероятно.
Так, например, мало шансов на единовременную работу в жилой комнате с утюгом и пылесосом. А для мастерских с небольшим числом персонала в расчет берут только 2-4 наиболее мощных электроинструмента.
Вычисление силы тока
Выбор автомата производят по максимальному значению силы тока, допустимому на участке цепи. Необходимо получить этот показатель, зная суммарную мощность электропотребителей и напряжение в сети.
Согласно ГОСТ 29322-2014 с октября 2015 года значение напряжения должно быть равным 230 В для обыкновенной сети и 400 В – для трехфазной. Однако в большинстве случаев, до сих пор действуют старые параметры: 220 и 380 В соответственно. Поэтому для точности расчетов необходимо провести замеры с применением вольтметра.
Еще одной проблемой, особенно актуальной для , является предоставление электроснабжения с недостаточным напряжением. Замеры на таких проблемных объектах могут показывать значения, выходящие за определенный ГОСТом диапазон.
Более того, в зависимости от уровня потребления соседями электричества, значение напряжения может сильно меняться в течение короткого времени.
Это создает проблему не только для функционирования приборов, но и для . При падении напряжения некоторые устройства просто теряют в мощности, а некоторые, у которых присутствует входной стабилизатор, увеличивают потребление электричества.
Качественно провести расчеты необходимых параметров цепи в таких условиях сложно. Поэтому либо придется прокладывать кабели с заведомо большим сечением (что дорого), либо решать проблему через установку входного стабилизатора или подключение дома к другой линии.
Стабилизатор устанавливают рядом с распределительным щитом. Часто бывает, что это единственный способ получить нормативные значения напряжения в доме
После того как была найдена общая мощность электроприборов (S ) и выяснено значение напряжения (U ), расчет силы тока (I ) проводят по формулам, являющихся следствием закона Ома:
I f = S / U f для однофазной сети
I l = S / (1.73 * U l) для трехфазной сети
Здесь индекс “f ” означает фазные параметры, а “l ” – линейные.
Большинство трехфазных устройств используют тип подключения “звезда”, а также именно по этой схеме функционирует трансформатор, выдающий ток для потребителя. При симметричной нагрузке линейная и фазная сила будут идентичны (I l = I f ), а напряжение рассчитывают по формуле:
U l = 1.73 * U f
Нюансы подбора сечения кабеля
Качество и параметры проводов и кабелей регулирует ГОСТ 31996-2012. По этому документу для выпускаемой продукции разрабатывают ТУ, где допускается некоторый диапазон значений базовых характеристик. Изготовитель обязан предоставить таблицу соответствия сечения жил и максимальной безопасной силы тока.
Максимально допустимая сила тока зависит от сечения жил проводов и способа монтажа. Они могут быть проложены скрытым (в стене) или открытым (в трубе или коробе) способом
Выбирать кабель необходимо так, чтобы обеспечить безопасное протекание тока, соответствующего расчетной суммарной мощности электроприборов. Согласно ПУЭ (правила устройства электроустановок) минимальное , используемых в жилых помещениях, должно быть не менее 1,5 мм 2 .
Стандартные размеры имеют следующие значения: 1,5; 2,5; 4; 6 и 10 мм 2 .
Иногда есть резон использовать провода с сечением на шаг больше, чем минимально допустимое. В этом случае существует возможность подключения дополнительных приборов или замена уже существующих на более мощные без дорогостоящих и длительных работ по прокладке новых кабелей.
Расчет параметров автомата
Для любой цепи должно быть выполнено следующее неравенство:
I n <= I p / 1.45
Здесь I n – номинальный ток автомата, а I p – допустимый ток для проводки. Это правило обеспечивает гарантированное расцепление при длительном превышении допустимой нагрузки.
Неравенство “In <= Ip / 1.45” является основным условием при комплектовании пары “автомат – кабель”. Пренебрежение этим правилом может привести к возгоранию проводки
В этом случае последовательность действий следующая:
- Вычисление суммарной силы тока подключенных к сети электроприборов.
- Выбор автомата с номиналом не меньше, чем вычисленная величина.
- Подбор сечения кабеля по номиналу автомата.
- S = 4 кВт; I = 4000 / 220 = 18 A;
- I n = 20 A;
- I p >= I n * 1.45 = 29 A; D = 4 мм 2 .
Если проводка уже проложена, то последовательность действий другая:
- Определение допустимого тока при известном сечении и способе прокладки проводки по предоставленной производителем таблице.
- Подбор автоматического выключателя.
- Вычисление мощности подключаемых устройств. Комплектование группы приборов таким образом, чтобы суммарная нагрузка на цепь была меньше номинала.
Пример. Пусть проложены два одножильных кабеля открытым способом, D = 6 мм 2 , тогда:
- I p = 46 A;
- I n <= I p / 1.45 = 32 A;
- S = I n * 220 = 7.0 кВт.
В пункте 2 последнего примера есть незначительное допустимое приближение. Точное значение I n = I p / 1.45 = 31.7 A округлено до значения 32 A.
Выбор между несколькими номиналами
Иногда возникает ситуация, когда можно выбрать несколько автоматов с разными номиналами для защиты контура. Например, при суммарной мощности электроприборов 4 кВт (18 A) была с запасом выбрана проводка с сечением медных жил 4 мм 2 . Для такой комбинации можно поставить выключатели на 20 и 25 A.
Если схема разводки электрики предполагает наличие многоярусной защиты, то нужно выбирать автоматы так, чтобы значение номинала вышестоящего (на рисунке он справа – 25 A) было больше, чем у выключателей более низких уровней
Плюсом выбора выключателя с наивысшим номиналом является возможность подключения дополнительных приборов без изменения элементов контура. Чаще всего так и поступают.
В пользу выбора автомата с меньшим номиналом говорит тот факт, что его тепловой расцепитель быстрее среагирует на повышенный показатель силы тока. Дело в том, что у некоторых приборов может возникнуть неисправность, которая приведет к росту потребления энергии, но не до значения короткого замыкания.
Например, поломка подшипника двигателя стиральной машины приведет к резкому увеличению тока в обмотке. Если автомат быстро среагирует на превышение разрешенных показателей и произведет отключение, то мотор не сгорит.
Выводы и полезное видео по теме
Конструкция автоматического выключателя и его классификация. Понятие времятоковой характеристики и подбор номинала по сечению кабеля:
Расчет мощности приборов и выбор автомата с использованием положений ПУЭ:
К выбору автоматического выключателя нужно отнестись ответственно, так как от этого зависит безопасность работы электросистемы дома. При всем множестве входных параметров и нюансов расчета необходимо помнить, что основная защитная функция автомата распространяется на проводку.
Пишите, пожалуйста, комментарии, задавайте вопросы, размещайте фото по теме статьи в расположенном ниже блоке. Делитесь полезной информацией, которая может пригодиться посетителям сайта. Расскажите о собственном опыте в выборе автоматических выключателей для защиты дачной или домашней электропроводки.
