Автоматический выключатель - это устройство, обеспечивающее защиту электропроводки и потребителей (электрических приборов) от коротких замыканий и перенагрузки электросети. Бытует ошибочное мнение, что автоматический выключатель обеспечивает защиту электроприборов от неполадок в сети. Это чушь, тут скорее наоборот, автоматический выключатель защищает проводку от самих потребителей, ведь перенагрузку электросети создают сами потребители.
У каждого автоматического выключателя есть свои технические характеристики, но чтобы сделать правильный выбор автоматического выключателя, нужно понимать и учитывать всего три: это номинальный ток, класс автомата и отключающая способность .
Разберем их по порядку.
Номинальный ток In - это сила тока, которую может пропустить через себя автомат. При превышении номинального тока, происходит размыкание контактов автоматического выключателя, вследствие чего обесточивается участок цепи. По стандартам, отключение автоматического выключателя должно происходить при силе тока в 145% от номинального. Самые распространенные автоматы с номинальным током в 6; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63 А.
Класс автомата - это кратковременное значение силы тока, при котором автомат не срабатывает. Что это значит? Существует такое понятие как пусковой ток . Пусковой ток - это ток, который кратковременно потребляет электроприбор при запуске. Пусковой ток может во много раз превосходить номинальный ток прибора. Например, при включении лампочки в 60 Вт, создается пусковой ток в 10-12 раз больше от рабочего. Это значит, что на протяжении нескольких секунд, лампочка будет потреблять не 0.27 А, а 2.7-3.3 А. Для того чтобы компенсировать пусковые токи и используются классы автоматов.
Существуют 3 класса автоматических выключателей:
- класс B
(превышение пускового тока в 3-5 раз от номинального)
- класс C (превышение пускового тока в 5-10 раз от номинального)
- класс D (превышение пускового тока в 10-50 раз от номинального)
Самый оптимальный класс для жилых и коммерческих помещений - это C класс.
Отключающая способность - это предельное значение тока короткого замыкания, которое может выдержать автоматический выключатель без потери работоспособности. На нашем рынке распространенны автоматические выключатели с отключающей способностью в 4,5 кА (килоампер). Но в Европе такие автоматы к установке запрещены, там они должны быть минимум в 6 кА. Если посмотреть на практике, то вполне хватает и 4,5 кА, так как в быту ток короткого замыкания редко превышает 1 кА. Если хотите соответствия стандартам, то выбирайте автомат на 6 кА и больше, если хотите по экономней, то автомат на 4,5 кА самое то.
Расчет автоматического выключателя.
Автоматический выключатель можно рассчитывать двумя методами: по силе тока потребителей или по сечению используемой проводки.
Рассмотрим первый способ - расчет автомата по силе тока .
Первым шагом, нужно подсчитать общую мощность, которую нужно повесить на автомат. Для этого суммируем мощность каждого электроприбора. Например, нужно рассчитать автомат на жилую комнату в квартире. В комнате находится компьютер (300 Вт), телевизор (50 Вт), обогреватель (2000 Вт), 3 лампочки (180 Вт) и еще периодически будет включаться пылесос (1500 Вт). Плюсуем все эти мощности и получаем 4030 Вт.
Вторым шагом рассчитываем силу тока по формуле I=P/U
P -
общая мощность
U
- напряжение в сети
Рассчитываем I=4030/220=18,31 А
Выбираем автомат, округляя значение силы тока в большую сторону. В нашем расчете это автоматический выключатель на 20 А.
Рассмотрим второй метод - подбор автомата по сечению проводки .
Этот метод намного проще предыдущего, так как не нужно производить никаких расчетов, а значения силы тока брать из таблицы (ПУЭ табл.1.3.4 и 1.3.5.)
|
в одной трубе |
||||||
|
двух одножильных |
трех одножильных |
четырех одножильных |
одного двухжильного |
одного трехжильного |
||
|
Сечение токопроводящей жилы, мм 2 |
Ток, А, для проводов, проложенных |
|||||
|
в одной трубе |
||||||
|
двух одножильных |
||||||
Для выбора автомата по мощности нагрузки необходимо рассчитать ток нагрузки, и подобрать номинал автоматического выключателя больше или равному полученному значению. Значение тока, выраженное в амперах в однофазной сети 220 В., обычно превышает значение мощности нагрузки, выраженное в киловаттах в 5 раз, т.е. если мощность электроприемника (стиральной машины, лампочки, холодильника) равна 1,2 кВт., то ток, который будет протекать в проводе или кабеле равен 6,0 А(1,2 кВт*5=6,0 А). В расчете на 380 В., в трехфазных сетях, все аналогично, только величина тока превышает мощность нагрузки в 2 раза.
Коэффициент мощности
это безразмерная физическая величина, характеризующая потребителя переменного электрического тока с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей. Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения.
Численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига или cos φ
Косинус фи возьмем из таблицы 6.12 нормативного документа СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий»
Таблица 1. Значение Cos φ в зависимости от типа электроприемника
Примем наш электроприемник мощностью 1,2 кВт. как бытовой однофазный холодильник на 220В, cos φ примем из таблицы 0,75 как двигатель от 1 до 4 кВт.
Рассчитаем ток I=1200 Вт / 220В * 0,75 = 4,09 А.
Теперь самый правильный способ определения тока электроприемника — взять величину тока с шильдика, паспорта или инструкции по эксплуатации. Шильдик с характеристиками есть почти на всех электроприборах.
Автоматические выключатели EKF
Общий ток в линии(к примеру розеточной сети) определяется суммированием тока всех электроприемников. По рассчитанному току выбираем ближайший номинал автоматического автомата в большую сторону. В нашем примере для тока 4,09А это будет автомат на 6А.
Очень важно отметить, что выбирать автоматический выключатель только по мощности нагрузки является грубым нарушением требований пожарной безопасности и может привести к возгоранию изоляции кабеля или провода и как следствие к возникновению пожара. Необходимо при выборе учитывать еще и сечение провода или кабеля.
По мощности нагрузки более правильно выбирать сечение проводника. Требования по выбору изложены в основном нормативном документе для электриков под названием ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок), а точнее в главе 1.3. В нашем случае, для домашней электросети, достаточно рассчитать ток нагрузки, как указано выше, и в таблице ниже выбрать сечение проводника, при условии что полученное значение ниже длительно допустимого тока соответствующего его сечению.
Выбор автомата по сечению кабеля
Рассмотрим проблему выбора автоматических выключателей для домашней электропроводки более подробно с учетом требований пожарной безопасности.Необходимые требования изложены главе 3.1 «Защита электрических сетей до 1 кВ.», так как напряжение сети в частных домах, квартирах, дачах равно 220 или 380В.
Расчет сечения жил кабеля и провода Напряжение 220В.
– однофазная сеть используется в основном для розеток и освещения.
380В. – это в основном сети распределительные – линии электропередач проходящие по улицам, от которых ответвлением подключаются дома.
Согласно требованиям вышеуказанной главы, внутренние сети жилых и общественных зданий должны быть защищены от токов КЗ и перегрузки. Для выполнения этих требований и были изобретены аппараты защиты под названием автоматические выключатели(автоматы).
Автоматический выключатель «автомат»
это механический коммутационный аппарат, способный включать, проводить токи при нормальном состоянии цепи, а также включать, проводить в течение заданного времени и автоматически отключать токи в указанном аномальном состоянии цепи, таких, как токи короткого замыкания и перегрузки.
Короткое замыкание (КЗ)
э- лектрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу. Короткое замыкание может возникать в результате нарушения изоляции токоведущих элементов или механического соприкосновения неизолированных элементов. Также, коротким замыканием называют состояние, когда сопротивление нагрузки меньше внутреннего сопротивления источника питания.
Ток перегрузки
– превышающий нормированное значение длительно допустимого тока и вызывающий перегрев проводника.Защита от токов КЗ и перегрева необходима для пожарной безопасности, для предотвращения возгорания проводов и кабелей, и как следствие пожара в доме.
Длительно допустимый ток кабеля или провода
– величина тока, постоянно протекающего по проводнику, и не вызывающего чрезмерного нагрева.
Величина длительно допустимого тока для проводников разного сечения и материала представлена ниже.Таблица представляет собой совмещенный и упрощенный вариант применимый для бытовых сетей электроснабжения, таблиц № 1.3.6 и 1.3.7 ПУЭ.
Выбор автомата по току короткого замыкания КЗ
Выбор автоматического выключателя для защиты от КЗ (короткого замыкания) осуществляется на основании расчетного значения тока КЗ в конце линии. Расчет относительно сложен, величина зависит от мощности трансформаторной подстанции, сечении проводника и длинны проводника и т.п.
Из опыта проведения расчетов и проектирования электрических сетей, наиболее влияющим параметром является длинна линии, в нашем случае длинна кабеля от щитка до розетки или люстры.
Т.к. в квартирах и частных домах эта длинна минимальна, то такими расчетами обычно пренебрегают и выбирают автоматические выключатели с характеристикой «C», можно конечно использовать «В», но только для освещения внутри квартиры или дома, т.к. такие маломощные светильники не вызывают высокого значения пускового тока, а уже в сети для кухонной техники имеющей электродвигатели, использование автоматов с характеристикой В не рекомендуется, т.к. возможно срабатывание автомата при включении холодильника или блендера из-за скача пускового тока.
Выбор автомата по длительно допустимому току(ДДТ) проводника
Выбор автоматического выключателя для защиты от перегрузки или от перегрева проводника осуществляется на основании величины ДДТ для защищаемого участка провода или кабеля. Номинал автомата должен быть меньше или равен величине ДДТ проводника, указанного в таблице выше. Этим обеспечивается автоматическое отключение автомата при превышении ДДТ в сети, т.е. часть проводки от автомата до последнего электроприемника защищена от перегрева, и как следствие от возникновения пожара.
Пример выбора автоматического выключателя
Имеем группу от щитка к которой планируется подключить посудомоечную машину -1,6 кВт, кофеварку – 0,6 кВт и электрочайник – 2,0 кВт.
Считаем общую нагрузку и вычисляем ток.
Нагрузка = 0,6+1,6+2,0=4,2 кВт. Ток = 4,2*5=21А.
Смотрим таблицу выше, под рассчитанный нами ток подходят все сечения проводников кроме 1,5мм2 для меди и 1,5 и 2,5 по алюминию.
Выбираем медный кабель с жилами сечением 2,5мм2, т.к. покупать кабель большего сечения по меди не имеет смысла, а алюминиевые проводники не рекомендуются к применению, а может и уже запрещены.
Смотрим шкалу номиналов выпускаемых автоматов — 0.5; 1.6; 2.5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 13; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63.
Автоматический выключатель для нашей сети подойдет на 25А, так как на 16А не подходит потому что рассчитанный ток (21А.) превышает номинал автомата 16А, что вызовет его срабатывание, при включении всех трех электроприемников сразу. Автомат на 32А не подойдет потому что превышает ДДТ выбранного нами кабеля 25А., что может вызвать, перегрев проводника и как следствие пожар.
Сводная таблица для выбора автоматического выключателя для однофазной сети 220 В.
| Номинальный ток автоматического выключателя, А. | Мощность, кВт. | Ток,1 фаза, 220В. | Сечение жил кабеля, мм2. |
| 16 | 0-2,8 | 0-15,0 | 1,5 |
| 25 | 2,9-4,5 | 15,5-24,1 | 2,5 |
| 32 | 4,6-5,8 | 24,6-31,0 | 4 |
| 40 | 5,9-7,3 | 31,6-39,0 | 6 |
| 50 | 7,4-9,1 | 39,6-48,7 | 10 |
| 63 | 9,2-11,4 | 49,2-61,0 | 16 |
| 80 | 11,5-14,6 | 61,5-78,1 | 25 |
| 100 | 14,7-18,0 | 78,6-96,3 | 35 |
| 125 | 18,1-22,5 | 96,8-120,3 | 50 |
| 160 | 22,6-28,5 | 120,9-152,4 | 70 |
| 200 | 28,6-35,1 | 152,9-187,7 | 95 |
| 250 | 36,1-45,1 | 193,0-241,2 | 120 |
| 315 | 46,1-55,1 | 246,5-294,7 | 185 |
Сводная таблица для выбора автоматического выключателя для трехфазной сети 380 В.
| Номинальный ток автоматического выключателя, А. | Мощность, кВт. | Ток, 1 фаза 220В. | Сечение жил кабеля, мм2. |
| 16 | 0-7,9 | 0-15 | 1,5 |
| 25 | 8,3-12,7 | 15,8-24,1 | 2,5 |
| 32 | 13,1-16,3 | 24,9-31,0 | 4 |
| 40 | 16,7-20,3 | 31,8-38,6 | 6 |
| 50 | 20,7-25,5 | 39,4-48,5 | 10 |
| 63 | 25,9-32,3 | 49,2-61,4 | 16 |
| 80 | 32,7-40,3 | 62,2-76,6 | 25 |
| 100 | 40,7-50,3 | 77,4-95,6 | 35 |
| 125 | 50,7-64,7 | 96,4-123,0 | 50 |
| 160 | 65,1-81,1 | 123,8-124,2 | 70 |
| 200 | 81,5-102,7 | 155,0-195,3 | 95 |
| 250 | 103,1-127,9 | 196,0-243,2 | 120 |
| 315 | 128,3-163,1 | 244,0-310,1 | 185 |
| 400 | 163,5-207,1 | 310,9-393,8 | 2х95* |
| 500 | 207,5-259,1 | 394,5-492,7 | 2х120* |
| 630 | 260,1-327,1 | 494,6-622,0 | 2х185* |
| 800 | 328,1-416,1 | 623,9-791,2 | 3х150* |
* — сдвоенный кабель, два кабеля соединенных паралельно, к примеру 2 кабеля ВВГнг 5х120
Итоги
При выборе автомата необходимо учитывать не только мощность нагрузки, но и сечение и материал проводника.
Для сетей с небольшими защищаемыми участками от токов КЗ, можно применять автоматические выключатели с характеристикой «С»
Номинал автомата должен быть меньше или равен длительно допустимому току проводника.
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.
Для увеличения безопасности, электропроводку в квартире нужно делить на несколько линий. Это отдельные автоматы для освещения, розеток кухни, остальных розеток. Бытовые приборы большой мощности с повышенной опасностью (электроводонагреватели, стиральные машины, электрические плиты), нужно включать через УЗО.
Удобный монтаж автоматов в щитке
УЗО вовремя среагирует на утечку тока и отключит нагрузку. Для правильного важно учесть три основных параметра; — номинальный ток, коммутационную способность отключения тока короткого замыкания и класс автоматов.
Расчетный номинальный ток автомата — это максимальный ток, который рассчитан на длительную работу автомата. При токе выше номинального, происходит отключение контактов автомата. Класс автоматов означает кратковременную величину пускового тока, когда автомат еще не срабатывает.
Пусковой ток многократно превосходит номинальное значение тока. Все классы автоматов имеют разные превышения пускового тока. Всего имеется 3 класса для автоматов различных марок:
— класс В, где пусковой ток может быть больше номинального от 3 до 5 раз;
— класс С имеет превышение тока номинала в 5 — 10 крат;
— класс D с возможным превышением тока номинального значения от 10 до 50 раз.
Маркировка автоматического выключателя
В домах, квартирах используют класс С. Коммутационная способность определяет величину тока короткого замыкания при мгновенном отключении автомата. У нас используются автоматы с коммутационной способностью 4500 ампер, зарубежные автоматы имеет ток к. з. 6000 ампер. Можно использовать оба типа автоматов, российские и зарубежные.
Расчет автоматического выключателя
Выбирать автоматы можно с расчетом по току нагрузки или сечению электропроводки.
Расчет автомата по току
Подсчитываем всю мощность нагрузок на автомат. Плюсуем мощности всех потребителей электричества, и по следующей формуле:
получаем расчетный ток автомата.
P- суммарная мощность всех потребителей электричества
U – напряжение сети
Округляем расчетную величину полученного тока в большую сторону.
Расчет автомата по сечению электропроводки
Чтобы выбрать автомат можно воспользоваться таблицей 1. Выбранный по ток, уменьшают до нижней величины тока автомата, для снижения нагрузки электропроводки.
Выбор номинального тока по сечению кабеля. Таблица №1
Для розеток автоматы берут на ток 16 ампер, так как розетки рассчитаны на ток 16 ампер, для освещения оптимальный вариант автомата 10 ампер. Если вы не знаете сечение электропроводки, тогда его нетрудно рассчитать по формуле:
S – сечение провода в мм²
D – диаметр провода без изоляции в мм
Второй метод расчета автоматического выключателя является более предпочтительным, так как он защищает схему электропроводки в помещении.
Выбор защитных автоматических выключателей производится не только в ходе установки новой электрической сети, но и при модернизации электрощита, а также при включении в цепь дополнительных мощных приборов, повышающих нагрузку до такого уровня, с которым старые устройства аварийного отключения не справляются. И в этой статье речь пойдет о том, как правильно производить подбор автомата по мощности, что следует учитывать в ходе этого процесса и каковы его особенности.
Непонимание важности этой задачи может привести к очень серьезным проблемам. Ведь зачастую пользователи не утруждают себя, производя выбор автоматического выключателя по мощности, и берут в магазине первое попавшееся устройство, пользуясь одним из двух принципов – «подешевле» или «помощнее». Такой подход, связанный с неумением или нежеланием рассчитать суммарную мощность устройств, включенных в электросеть, и в соответствии с ней подобрать защитный автомат, зачастую становится причиной выхода дорогостоящей техники из строя при коротком замыкании или даже пожара.
Для чего нужны защитные автоматы и как они работают?
Современные АВ имеют две степени защиты: тепловую и электромагнитную. Это позволяет обезопасить линию от повреждения в результате длительного превышения протекающим током номинальной величины, а также короткого замыкания.
Основным элементом теплового расцепителя является пластина из двух металлов, которая так и называется – биметаллической. Если на нее в течение достаточно длительного времени воздействует ток повышенной мощности, она становится гибкой и, воздействуя на отключающий элемент, вызывает срабатывание автомата.
Наличием электромагнитного расцепителя обусловлена отключающая способность автоматического выключателя при воздействии на цепь сверхтоков короткого замыкания, выдержать которые она не сможет.
Расцепитель электромагнитного типа представляет собой соленоид с сердечником, который при прохождении сквозь него тока высокой мощности моментально сдвигается в сторону отключающего элемента, выключая защитное устройство и обесточивая сеть.
Это позволяет обеспечить защиту провода и приборов от потока электронов, величина которого намного выше расчетной для кабеля конкретного сечения.
Чем опасно несоответствие кабеля сетевой нагрузке?
Правильный подбор защитного автомата по мощности – очень важная задача. Неверно выбранное устройство не защитит линию от внезапного возрастания силы тока.
Но не менее важно правильно подобрать по сечению кабель электропроводки. В противном случае, если суммарная мощность превысит номинальную величину, которую способен выдерживать проводник, это приведет к значительному росту температуры последнего. В итоге изоляционный слой начнет плавиться, что может привести к возгоранию.
Чтобы более наглядно представить, чем грозит несоответствие сечения проводки суммарной мощности включенных в сеть устройств, рассмотрим такой пример.
Новые хозяева, купив квартиру в старом доме, устанавливают в ней несколько современных бытовых приборов, дающих суммарную нагрузку на цепь, равную 5 кВт. Токовый эквивалент в этом случае будет составлять около 23 А. В соответствии с этим в цепь включается защитный автомат на 25 А. Казалось бы, выбор автомата по мощности сделан верно, и сеть готова к эксплуатации. Но через некоторое время после включения приборов в доме появляется задымление с характерным запахом горелой изоляции, а через некоторое время возникает пламя. Автоматический выключатель при этом не будет отключать сеть от питания – ведь номинал тока не превышает допустимого.
Если хозяина в этот момент не окажется поблизости, расплавленная изоляция через некоторое время вызовет короткое замыкание, которое, наконец, спровоцирует срабатывание автомата, но пламя от проводки может уже распространиться по всему дому.
Причина в том, что хотя расчет автомата по мощности был сделан правильно, кабель проводки сечением 1,5 мм² был рассчитан на 19 А и не мог выдержать имеющейся нагрузки.
Чтобы вам не пришлось браться за калькулятор и самостоятельно высчитывать сечение электропроводки по формулам, приведем типовую таблицу, в которой легко найти нужное значение.
Защита слабого звена электроцепи
Итак, мы убедились, что расчет автоматического выключателя должен производиться, исходя не только из суммарной мощности включенных в цепь устройств (независимо от их количества), но и из сечения проводов. Если этот показатель неодинаков на протяжении электрической линии, то выбираем участок с наименьшим сечением и производим расчет автомата, исходя из этого значения.
Требования ПУЭ гласят, что выбранный автоматический выключатель должен обеспечивать защиту наиболее слабого участка электроцепи, или иметь номинал тока, который будет соответствовать аналогичному параметру включенных в сеть установок. Это также означает, что для подключения должны использоваться провода, поперечное сечение которых позволит выдержать суммарную мощность подключенных устройств.
Как выполняется выбор сечения провода и номинала автоматического выключателя – на следующем видео:
Если нерадивый хозяин проигнорирует это правило, то в случае аварийной ситуации, возникшей из-за недостаточной защиты наиболее слабого участка проводки, ему не стоит винить выбранное устройство и ругать производителя – виновником сложившейся ситуации будет только он сам.
Как рассчитать номинал автоматического выключателя?
Допустим, что мы учли все вышесказанное и подобрали новый кабель, соответствующий современным требованиям и имеющий нужное сечение. Теперь электропроводка гарантированно выдержит нагрузку от включенных бытовых приборов, даже если их достаточно много. Теперь переходим непосредственно к выбору автоматического выключателя по номиналу тока. Вспоминаем школьный курс физики и определяем расчетный ток нагрузки, подставляя в формулу соответствующие значения: I=P/U.
Здесь I – величина номинального тока, P – суммарная мощность включенных в цепь установок (с учетом всех потребителей электричества, в том числе и лампочек), а U – напряжение сети.
Чтобы упростить выбор защитного автомата и избавить вас от необходимости браться за калькулятор, приведем таблицу, в которой указаны номиналы АВ, которые включаются в однофазные и трехфазные сети, и соответствующие им мощности суммарной нагрузки.
Эта таблица позволит легко определить, сколько киловатт нагрузки какому номинальному току защитного устройства соответствуют. Как мы видим, автомату 25 Ампер в сети с однофазным подключением и напряжением 220 В соответствует мощность 5,5 кВт, для АВ на 32 Ампера в аналогичной сети – 7,0 кВт (в таблице это значение выделено красным цветом). В то же время для электрической сети с трехфазным подключением «треугольник» и номинальным напряжением 380 В автомату на 10 Ампер соответствует мощность суммарной нагрузки 11,4 кВт.
Наглядно про подбор автоматических выключателей на видео:
Заключение
В представленном материале мы рассказали о том, для чего нужны и как работают устройства защиты электрической цепи. Кроме того, учитывая изложенную информацию и приведенные табличные данные, у вас не вызовет затруднения вопрос, как выбрать автоматический выключатель.
