Выбор автомата по току

Собирая электрощиток или подключая новую крупную бытовую технику, домашний мастер обязательно столкнется с такой проблемой как необходимость подбора автоматических выключателей. Они обеспечивают электро и пожарную безопасность, потому правильный выбор автомата — залог безопасности вас, семьи и имущества. 

Для чего служит автомат

В цепи электропитания автомат ставят для предупреждения перегрева проводки. Любая проводка рассчитана на прохождение какого-то определенного тока. Если пропускаемый ток превышает это значение, проводник начинает слишком сильно греться. Если такая ситуация сохраняется достаточный промежуток времени, начинает плавиться проводка, что приводит к короткому замыканию. Автомат защиты ставят чтобы предотвратить эту ситуацию.

Вторая задача автомата защиты — при возникновении тока короткого замыкания (КЗ) отключить питание. При замыкании токи в цепи возрастают многократно и могут достигать тысяч ампер. Чтобы они не разрушили проводку и не повредили аппаратуру, включенную в линию, автомат защиты должен отключить питание как можно быстрее — как только ток превысит определенный предел.

Чтобы защитный автоматический выключатель исправно выполнял свои функции, необходимо правильно сделать выбор автомата по всем параметрам. Их не так много — всего три, но с каждой надо разбираться.

Какие бывают автоматы защиты

Для защиты проводников однофазной сети 220 В есть отключающие устройства однополюсные и двухполюсные. К однополюсным подключается только один проводник — фазный, к двухполюсным и фаза и ноль. Однополюсные автоматы ставят на цепи 220 В внутреннего освещения, на розеточные группы в помещениях с нормальными условиями эксплуатации. Их также ставят на некоторые виды нагрузки в трехфазных сетях, подключая одну из фаз.

Для трехфазных сетей (380 В) есть трех и четырех полюсные. Вот эти автоматы защиты (правильное название автоматический выключатель) ставят на трехфазную нагрузку (духовки, варочные панели и другое оборудование которое работает от сети 380 В).

В помещениях с повышенной влажностью (ванная комната, баня, бассейн и т.д.) ставят двухполюсные автоматические выключатели. Их также рекомендуют устанавливать на мощную технику — на стиральные и посудомоечные машины, бойлеры, духовые шкафы и т.д.

Просто в аварийных ситуациях — при коротком замыкании или пробое изоляции — на нулевой провод может попасть фазное напряжение. Если на линии питания установлен однополюсный аппарат, он отключит фазный провод, а ноль с опасным напряжением так и останется подключенным. А значит, остается вероятность поражения током при прикосновении. То есть, выбор автомата прост — на часть линий ставятся однополюсные выключатели, на часть — двухполюсные. Конкретное количество зависит от состояния сети.

Для трехфазной сети существуют трехполюсные автоматические выключатели. Такой автомат ставится на входе и на потребителях, к которым подводятся все три фазы — электроплита, трехфазная варочная панель, духовой шкаф и т.д. На остальных потребителей ставят двухполюсные автоматы защиты. Они в обязательном порядке должны отключать и фазу и нейтраль.

Выбор номинала автомата защиты от количества подключаемых к нему проводов не зависит.

Определяемся с номиналом

Собственно, из функций защитного автомата и следует правило определения номинала автомата защиты: он должен срабатывать до того момента, когда ток превысит возможности проводки. А это значит, что токовый номинал автомата должен быть меньше чем максимальный ток, который выдерживает проводка.

Исходя из этого, алгоритм выбора автомата защиты прост:

• Рассчитываете сечение проводки для конкретного участка.
• Смотрите, какой максимальный ток выдерживает данный кабель (есть в таблице).
• Далее из всех номиналов защитных автоматов выбираем ближайший меньший. Номиналы автоматов привязаны к допустимым длительным токам нагрузки для конкретного кабеля — они имеют немного меньший номинал (есть в таблице). Выглядит перечень номиналов следующим образом: 16 А, 25 А, 32 А, 40 А, 63 А. Вот из этого списка и выбираете подходящий. Есть номиналы и меньше, но они уже практически не используются — слишком много электроприборов у нас появилось и имеют они немалую мощность.

Пример

Алгоритм очень прост, но работает безошибочно. Чтобы было понятнее, давайте разберем на примере. Ниже приведена таблица в которой указаны максимально допустимый ток для проводников, которые используют при прокладке проводки в доме и квартире. Там же даны рекомендации относительно использования автоматов. Они даны в колонке «Номинальный ток автомата защиты». Именно там ищем номиналы — он немного меньше предельно допустимого, чтобы проводка работала в нормальном режиме.

Сечение жил медных проводов	Допустимый длительный ток нагрузки	Максимальная мощность нагрузки для однофазной сети 220 В	Номинальный ток защитного автомата	Предельный ток защитного автомата	Примерная нагрузка для однофазной цепи
1,5 кв. мм	19 А	4,1 кВт	10 А	16 А	освещение и сигнализация
2,5 кв. мм	27 А	5,9 кВт	16 А	25 А	розеточные группы и электрический теплый пол
4 кв.мм	38 А	8,3 кВт	25 А	32 А	кондиционеры и водонагреватели
6 кв.мм	46 А	10,1 кВт	32 А	40 А	электрические плиты и духовые шкафы
10 кв. мм	70 А	15,4 кВт	50 А	63 А	вводные линии

В таблице находим выбранное сечение провода для данной линии. Пусть нам необходимо проложить кабель сечением 2,5 мм² (наиболее распространенный при прокладке к приборам средней мощности). Проводник с таким сечением может выдержать ток в 27 А, а рекомендуемый номинал автомата — 16 А.

Как будет тогда работать цепь? До тех пор, пока ток не превышает 25 А автомат не отключается, все работает в штатном режиме — проводник греется, но не до критических величин.

гда ток нагрузки начинает возрастать и превышает 25 А, автомат еще некоторое время не отключается — возможно это стартовые токи и они кратковременны. Отключается он если достаточно длительное время ток превысит 25 А на 13%. В данном случае — если он достигнет 28,25 А. Тогда электропакетник сработает, обесточит ветку, так как это ток уже представляет угрозу для проводника и его изоляции.

Расчет по мощности

Можно ли выбрать автомат по мощности нагрузки? Если к линии электропитания будет подключено только одно устройство (обычно это крупная бытовая техника с большой потребляемой мощностью), то допустимо сделать расчет по мощности этого оборудования. Так же по мощности можно выбрать вводный автомат, который устанавливается на входе в дом или в квартиру.

Если ищем номинал вводного автомата, необходимо сложить мощности всех приборов, которые будут подключены к домовой сети. Затем найденная суммарная мощность подставляется в формулу, находится рабочий ток для этой нагрузки.

После того, как нашли ток, выбираем номинал . Он может быть или чуть больше или чуть меньше найденного значения. Главное, чтобы его ток отключения не превышал предельно допустимый ток для данной проводки.

Когда можно пользоваться данным методом? Если проводка заложена с большим запасом (это неплохо, кстати). Тогда в целях экономии можно установить автоматически выключатели соответствующие нагрузке, а не сечению проводников. Но еще раз обращаем внимание, что длительно допустимый ток для нагрузки должен быть больше предельного тока защитного автомата. Только тогда выбор автомата защиты будет правильным.

Выбираем отключающую способность

Выше описан выбор пакетника по максимально допустимому току нагрузки. Но автомат защиты сети также должен отключаться при возникновении с сети КЗ (короткого замыкания). Эту характеристику называют отключающей способностью. Она отображается в тысячах ампер — именного такого порядка могут достигать токи при коротком замыкании. Выбор автомата по отключающей способности не очень сложен.

Эта характеристика показывает, при каком максимальном значении тока КЗ автомат сохраняет свою работоспособность, то есть, он сможет не только отключится, но и будет работать после повторного включения. Эта характеристика зависит от многих факторов и для точного подбора необходимо определять токи КЗ. Но для проводки в доме или квартире такие расчеты делают очень редко, а ориентируются на удаленность от трансформаторной подстанции.

Если подстанция находится недалеко от ввода в ваш дом/квартиру, берут автомат с отключающей способностью 10 000 А, для всех остальных городских квартир достаточно 6 000 А. Если же дом находится в сельской местности иди вы выбираете автомат защиты электросети для дачи, вполне может хватить и отключающей способности в 4 500 А. Сети тут обычно старые и токи КЗ большими не бывают. А так как с возрастанием отключающей способности цена возрастает значительно, можно применить принцип разумной экономии.

Можно ли в городских квартирах ставить пакетики с более низкой отключающей способностью. В принципе, можно, но никто не гарантирует, что после первого же КЗ вам не придется его менять. Он может успеть отключить сеть, но окажется при этом неработоспособным. В худшем варианте контакты расплавятся и отключиться автомат не успеет. Тогда проводка расплавится и может возникнуть пожар.

Тип электромагнитного расцепителя

Автомат должен срабатывать при повышении тока выше определенной отметки. Но в сети периодически возникают кратковременные перегрузки. Обычно они связаны с пусковыми токами. Например, такие перегрузки могут наблюдаться при включении компрессора холодильника, мотора стиральной машины и т.д. Автоматический выключатель при таких временных и краткосрочных перегрузках отключаться не должен, потому у них есть определенная задержка на срабатывание.

Но если ток возрос не из-за перегрузки а из-за КЗ, то за время, которое «выжидает» автоматический выключатель, контакты его расплавятся. Вот для этого и существует электромагнитный автоматический расцепитель. Он срабатывает при определенной величине тока, которая уже не может быть перегрузкой. Этот показатель называют еще током отсечки, так как в этом случае автоматический выключатель отсекает линию от электропитания. Величина тока срабатывания может быть разной и отображается буквами, которые стоят перед цифрами, обозначающими номинал автомата.

Есть три самых ходовых типа:

• B — срабатывает при превышении номинального тока в 3-5 раз;
• C — если он превышен в 5-10 раз;
• D — если больше в  10-20 раз.

С какой же характеристикой выбрать пакетник? В данном случае выбор автомата защиты также основывается на отдаленности вашего домовладения от подстанции и состояния электросетей выбор автомата защиты проводят ползуясь простыми правилами:

• С буквой «B» на корпусе подходят для дач, домов селах и поселках, которые получают электропитание через воздушки. Также их можно ставить в квартиры старых домов, в которых реконструкция внутридомовой электросети не производилась. Эти защитные автоматы далеко не всегда есть в продаже, стоят немного дороже категории С, но могут доставляться под заказ.
• Пакетники с «C» на корпусе — это наиболее широко распространенный вариант. Они ставятся в сетях с нормальным состоянием, подходят для квартир в новостройках или после капремонта, в частных домах недалеко от подстанции.
• Класс D ставят на предприятиях, в мастерских с оборудованием, имеющим высокие пусковые токи.

То есть по сути выбор автомата защиты в этом случае прост — для большинства случаев подходит тип C. Он и есть в магазинах в большом ассортименте.

Каким производителям стоит доверять

И напоследок уделим внимание производителям. Выбор автомата нельзя считать завершенным, если вы не подумали о том, какой фирмы автоматические выключатели вы будете покупать. Точно не стоит брать неизвестные фирмы — электрика не та область, где можно ставить эксперименты. Подробно о выборе производителя в видео.

stroychik.ru

Дело в том ,что это оценочный расчет.Более точные расчеты показывают ,что автомат на 6 ампер вообще надо устанавливать на кабель сечением 2.5 миллиметра квадратного ( ну с риском можно 10 ампер).Существует норма ПУЭ ,которая требует,что бы при проектировании кабельной линии ее параметры выбирались по наихудшим условиям ее прокладки.Номинальные токи кабельной линии при ее прокладке по различным строительным материалам не известны,даже для проводов в ПУЭ приведены номинальные токи только при условии их прокладки открыто на воздухе или в трубе,в том числе в гофре,которая является гибкой ПВХ трубой,для кабелей и кабель – проводов ,защищенных проводов ,то есть имеющих защитную оболочку в ПУЭ предусмотрено два способа прокладки – в земле или открыто на воздухе что подтверждается прайсами заводов – изготовителей кабелей об их назначении ̵.

жил 2.5 миллиметра квадратного.Но ,конкретное значение теплового сопротивления газобетона ,по которому проходит наша кабельная линия нам не известно.Значит ,согласно ПУЭ, по наихудшим условиям для модульных автоматов, изготовленных по DIN стандартам,выбор номинального тока должен производится также по DIN стандартам ,то есть номинальный ток автомата 12 / 1.45 = 8.275 ампера.Да ,если удастся найти автомат на 8 ампер из каталога завода – изготовителя,можно установить его ,но иначе придется устанавливать автомат на 6 ампер.Если поставить автомат на 10 ампер,который согласно техническому каталогу ,например АВВ,при температуре в помещении + 20 градусов Цельсия имеет уже номинальный ток 10 .5 ампер и максимальный длительный рабочий ток в течении более одного часа,с учетом зоны не чувствительности автомата в 13 %,согласно время – токовых характеристик автомата из технического каталога его завода – изготовителя 10.5 * 1.13 = 11.865 ампер или примерно 12 ампер,что допустимо,однако при работе автомата в зоне 1.13 – 1.45 его номинального тока и при токе 1.45 номинального тока автомата мы получим 10.5 * 1.45 = 15.225,примерно 15 ампер.Если у нас тепловое сопротивление газобетона 12.5 градус * метр / ватт , то тепловой поток кабеля при протекании по нему тока в 15 ампер составит 15 * 15 * 0.00871 * 2 = 3.91 ,примерно 4 ватта.И этот тепловой поток кабеля, от нагревания кабеля протекающим по нему током , нагреет газобетон до температуры 12.5 * 4 = 50 градусов Цельсия в наихудшем случае ,температура в помещении + 20 градусов Цельсия ,перепад температуры в изоляции жилы кабеля и его оболочки по расчетным данным 10 градусов Цельсия.Отсюда температура жилы кабеля 20 + 50 + 10 = + 80 градусов Цельсия ,при максимально допустимой температуре жилы кабеля по ПУЭ + 65 градусов Цельсия и предельной температуре для поливинилхлоридной изоляции кабеля + 70 градусов Цельсия в течении менее часа,если температура в помещении будет выше ,то температура жилы кабеля будет только расти.Да,кабель термически стоек и он способен выдержать эту температуру,но срок его эксплуатации резко снизится.Ведь по данным независимой экспертизы реальный срок службы изоляции жил кабеля из серии ВВГ из серийного выпускаемого винилового пластиката марки И 40 – 13 А при оптимальной рабочей температуре изоляции жил кабеля в + 50 градусов Цельсия составляет 14.5 лет,вместо положенных по НТД 30 лет.Вот откуда и взялся автомат в 6 ампер при сечении жил кабеля в 1.5 миллиметра квадратного.Конечно ,выход есть ,прокладывать проводку в гофре ,но очень многие электрики этого не делают ,мотивируя это снижением номинального тока кабеля,однако,как показывает расчет, в любом случае автомат с номиналом более 16 ампер на кабель с сечением жил в 2.5 миллиметра квадратного не поставишь,так что некоторое увеличение номинального тока кабеля при прокладке его именно под штукатуркой поверх оснований из различных строительных материалов и при расчете номинального тока кабеля ,проложенного именно в штукатурке,по методике расчета номинального тока кабеля при прокладке его в земле с низкой теплопроводностью ,учитывая,что слой штукатурки поверх кабеля должен быть не менее 10 миллиметров,значения не имеет.Только при прокладке по железобетону в песчано – цементной штукатурке на кабель с сечением жил 2.5 миллиметра квадратного можно установить автомат на 20 ампер по условиям охлаждения кабеля.При прокладке же в гофре или ПВХ трубах соответствующего диаметра, получаем в результате расчета,для кабеля с сечением жил 1.5 миллиметра квадратного номинальный ток кабеля 17 ампер,мощность тепловых потерь при этом токе в 7.8 ватта на один метр длины линии ,автомат защиты линии 10 ампер,номинальный длительный рабочий ток кабеля 12 ампер,внутренний диаметр гофры из условий охлаждения кабеля воздухом посредством конвекционной теплопередачи – 14 .1 миллиметра,этот же внутренний диаметр гофры подходит для двухжильного кабеля с сечением жил 2.5 миллиметра квадратного,наружный диаметр гофры – 20 миллиметров,гофра с наружным диаметром в 16 миллиметров годится только для проводов без защитной оболочки.Для кабеля с сечением жил в 2.5 миллиметра квадратного номинальный ток 21 ампер ,мощность тепловых потерь при этом токе 8 ватт на один метр длины линии,автомат защиты линии 13 ампер,при сменяемой проводке и отсутствии частых длительных перегрузок по току 16 ампер,номинальный длительный рабочий ток линии – 15.5 ампер,внутренний диаметр гофры – 18.3 миллиметра и наружным диаметром в 25 миллиметров.Для сечения кабеля 4 миллиметра квадратного – номинальный ток в гофре с наружным диаметром 32 миллиметра и внутренним 24.1 миллиметра ,29 – 30 ампер ,автомат 16 ампер или,допустимо в крайнем случае ,20 ампер,мощность тепловых потерь на один метр длины линии около 9.2 ватта при номинальном токе кабеля 29 – 30 ампер,для сечения 6 миллиметров квадратных номинальный ток кабеля в гофре 36 – 37 ампер,мощность тепловых потерь на один метр длины линии – 9.6 ватта,автомат защиты – 25 ампер,наружный диаметр гофры 32 – 40 миллиметров.Для сечения кабеля в 10 миллиметров квадратных номинальный ток кабеля в гофре с наружным диаметром в 40 миллиметров 49 – 50 ампер,автомат защиты линии – 32 ампера,мощность тепловых потерь на один метр длины линии – 10.3 ватта,максимальный длительный допустимый рабочий ток кабеля при температуре в помещении в + 20 градусов Цельсия 48 ампер.Гофра обеспечивает номинальный ток кабеля и условия его охлаждения воздухом по всей длине линии независимо от теплопроводности материалов,по которым прокладывается линия ,при при максимальном длительном рабочем токе кабеля температура наружной поверхности гофры не превышает температуру окружающей среды более чем на 10 градусов Цельсия,при аварийных токах в кабеле задерживает нагрев среды прокладки до опасной температуры и позволяет сработать резервной защите кабеля с некоторой задержкой по времени,то есть выполняет противопожарную функцию,обеспечивает механическую защиту изоляции кабеля от плющения средой прокладки кабеля при ее нагреве и от продольных трещин в изоляции кабеля при прохождении кабельной линии по материалам с разной теплопроводностью на границах зон с разной температурой изоляции.Недостатком гофры является возможность прогорания при аварийных токах кабеля в местах касания ее кабелем.

volgaproekt.ru

Способы выбора

Сразу же оговоримся, что способов несколько. Но какой бы вы не выбрали, в первую очередь необходимо определить суммарную нагрузку в сети. Как рассчитать этот показатель? Для этого придется разобраться со всеми бытовыми приборами, которые устанавливаются на участок питающей сети. Чтобы не быть голословным, приведем пример такой сети, в которую обычно подключается большое количество бытовой техники. Это кухня.

Итак, на кухне обычно располагается:

• Холодильник с потребляемой мощностью 500 Вт.
• Микроволновая печь – 1 кВт.
• Электрический чайник – 1,5 кВт.
• Вытяжка – 100 Вт.

Это практически стандартный набор, который может быть чуть больше, или чуть меньше. Складывая все эти показатели, получаем суммарную мощность участка, которая равна 3,1 кВт. А вот теперь способы определения нагрузки и сам выбор автомата.

Табличный способ

Это самый простой вариант правильно выбрать автоматический выключатель. Для этого вам потребуется таблица, в которой по суммарной показателю можно подобрать автомата (одно- или трехфазный). Вот эта таблица выбора внизу:

Здесь все достаточно просто. Самое важное, необходимо понимать, что расчетная суммарная мощность может оказаться не той, что в таблице. Поэтому придется расчетный показатель увеличивать до табличного. По нашему примеру видно, что потребляемая мощность участка равна 3,1 квт. Такого показателя в таблице нет, поэтому берем ближайший больший. А это 3,5 кВт, которому соответствует автомат на 16 ампер.

Графический способ

Это практически то же самое, что и табличный. Только вместо таблицы здесь используется график. Они также находятся в свободном доступе в интернете. Для примера приводим один из таковых.

На графике по горизонтали расположены автоматические выключатели с показателем токовой нагрузки, по вертикали потребляемая мощность участка сети. Чтобы определить мощность выключателя, необходимо сначала на вертикальной оси найти полученную расчетным путем потребляемую мощность, после чего от него провести горизонтальную линию до зеленого столбика, определяющего номинальный ток автомата. Вы можете самостоятельно проделать это с нашим примером, который показывает, что наш расчет и подбор был сделан правильно. То есть, такой мощности соответствует автомат с нагрузкой 16А.

Нюансы выбора

Сегодня необходимо учитывать тот факт, что количество удобной бытовой техники расчет, и каждый человек старается обзавестись новыми приборами, тем самым облегчая свой быт. А это значит, что увеличивая количество техники, мы увеличиваем и нагрузку на сеть. Поэтому специалисты рекомендуют при проведении расчета мощности автомата использовать повышающий коэффициент.

Вернемся к нашему примеру. Представьте себе, что хозяин квартиры приобрел кофе-машину на 1,5 кВт. Соответственно суммарный мощностной показатель будет равен 4,6 кВт. Конечно, это больше мощности выбранного нами автоматического выключателя (16А). И если одновременно все аппараты будут включены (плюс и кофе-машина), то автомат тут же сбросит и разъединит цепь.

Можно пересчитать все показатели, купить новый автомат и сделать переустановку. В принципе, это все несложно. Но оптимально будет, если заранее предвидеть эту ситуацию, тем более она стандартная в наши дни. Точно предвидеть, какая бытовая техника дополнительно может быть установлена, сложно. Поэтому самый простой вариант – увеличить суммарный расчетный показатель на 50%. То есть, использовать повышающий коэффициент 1,5. Опять возвращаемся к нашему примеру, где будет вот такой конечный результат:

3,1х1,5=4,65 кВт. Возвращаемся к одному из способов определения токовой нагрузки, в котором будет показано, что для такого показателя потребуется автомат 25 ампер.

Для некоторых случаев можно использовать понижающий коэффициент. К примеру, недостаточное количество розеток, чтобы одновременно работали сразу все приборы. Это может быть одна розетка для электрочайника и кофе-машины. То есть, одновременно эти два прибора включить нет возможности.

Внимание! Когда дело касается повышения токовой нагрузки на сетевом участке, необходимо менять не только автомат, но и проверить, выдержит ли нагрузку электропроводка, для чего рассматривается сечение уложенных проводов. Если сечение не соответствует нормам, то проводку лучше поменять.

Выбор трехфазного автомата

Обойти стороной в этой статье трехфазные автоматы, предназначенные для сети напряжением 380 вольт, нельзя. Тем более в таблицах они указаны. Здесь немного другой подход к выбору, в основе которого лежит предварительный расчет токовой нагрузки. Вот его упрощенный вариант.

• Сначала определяется суммарная мощность всех приборов и источников освещения, которые подключены к автомату.
• Полученный результат умножается на коэффициент 1,52. Это и есть ток нагрузки.
• Далее, выбираем автоматический выключатель по таблице.

Но учтите, что номинальная сила тока должна быть больше расчетной минимум на 15%. Это первое. Второе – данный расчет можно использовать только в том случае, если на трех фазах сети потребления будет одинаковая нагрузка или приближенная к одному показателю. Если на одной из фаз нагрузка больше, чем на двух других, то автомат выбирается именно по этой высокой нагрузке. Но учитывайте тот момент, что для расчета нагрузки в данном случае используется коэффициент 4,55, так как учитывается одна фаза.

onlineelektrik.ru

Параметры автоматических выключателей

Для обеспечения правильного выбора номинала устройств отключения необходимо понимание принципов их работы, условий и времени срабатывания.

Рабочие параметры автоматических выключателей стандартизированы российскими и международными нормативными документами.

Основные элементы и маркировка

В конструкцию выключателя входят два элемента, которые реагируют на превышение силой тока установленного диапазона значений:

• Биметаллическая пластина под воздействием проходящего тока нагревается и, изгибаясь, надавливает на толкатель, который разъединяет контакты. Это «тепловая защита» от перегрузки.
• Соленоид под воздействием сильного тока в обмотке генерирует магнитное поле, которое давит сердечник, а тот уже воздействует на толкатель. Это «токовая защита» от короткого замыкания, которая реагирует на такое событие значительно быстрее, чем пластина.

Типы устройств электрической защиты обладают маркировкой, по которой можно определить их основные параметры.

Тип времятоковой характеристики зависит от диапазона уставки (величины силы тока при которой происходит срабатывание) соленоида. Для защиты проводки и приборов в квартирах, домах и офисах используют выключатели типа «C» или, значительно менее распространенные – «B». Особенной разницы между ними при бытовом применении нет.

Тип «D» используют в подсобных помещениях или столярках при наличии оборудования с электродвигателями, которые имеют большие показатели пусковой мощности.

Существует два стандарта для устройств отключения: жилой (EN 60898-1 или ГОСТ Р 50345) и более строгий промышленный (EN 60947-2 или ГОСТ Р 50030.2). Они отличаются незначительно и автоматы обоих стандартов можно использовать для жилых помещений.

По номинальному току стандартный ряд автоматов для использования в бытовых условиях содержит приборы со следующими значениями: 6, 8, 10, 13 (редко встречается), 16, 20, 25, 32, 40, 50 и 63 A.

Время-токовые характеристики срабатывания

Для того чтобы определить быстроту срабатывания автомата при перегрузке существуют специальные таблицы зависимости времени отключения от коэффициента превышения номинала, который равен отношению существующей силы тока к номинальной K = I / I_n.

Резкий обрыв вниз графика при достижении значения коэффициента диапазона от 5 до 10 единиц, обусловлен срабатыванием электромагнитного расцепителя. Для выключателей типа «B» это происходит при значении от 3 до 5 единиц, а для типа «D» – от 10 до 20.

При K = 1,13 автомат гарантированно не отключит линию в течение 1 часа, а при K = 1,45 – гарантированно отключит за это же время. Эти величины утверждены в п. 8.6.2. ГОСТ Р 50345-2010.

Чтобы понять, за какое время сработает защита, например, при K = 2, необходимо провести вертикальную линию от этого значения. В результате получим, что согласно приведенному графику, отключение произойдет в диапазоне от 12 до 100 секунд. Столь большой разброс времени обусловлен тем, что нагрев пластины зависит не только от мощности проходящего через нее тока, но и параметров внешней среды. Чем выше температура, тем быстрее срабатывает автомат.

Правила выбора номинала

Геометрия внутриквартирных и домовых электрических сетей индивидуальна, поэтому типовых решений по установке выключателей определенного номинала не существует. Общие правила расчета допустимых параметров автоматов достаточно сложны и зависят от многих факторов. Необходимо учесть их все, иначе возможно создание аварийной ситуации.

Принцип устройства внутриквартирной разводки

Внутренние электрические сети имеют разветвленную структуру в виде «дерева» – графа без циклов. Это улучшает устойчивость системы при возникновении аварийной ситуации и упрощает работы по ее устранению. Также гораздо легче происходит распределение нагрузки, подключение энергоемких приборов и изменение конфигурации проводки.

В функции вводного автомата входит контроль общей перегрузки – недопущение превышения силой тока разрешенного значения для объекта. Если это произойдет, то существует риск повреждения наружной проводки. Кроме того, вероятно срабатывание защитных устройств за пределами квартиры, которые уже относится к общедомовой собственности или принадлежит местным энергосетям.

В функции групповых автоматов входит контроль силы тока по отдельным линиям. Они защищают от перегрузки кабель на выделенном участке и подключенную к нему группу потребителей электроэнергии. Если при коротком замыкании такое устройство не срабатывает, то его страхует вводной автомат.

Даже для квартир с небольшим количеством электропотребителей желательно выполнить отдельную линию на освещение. При отключении автомата другой цепи, свет не погаснет, что позволит в более комфортных условиях устранить возникшую проблему. Практически в каждом щитке значение номинала вводного автомата меньше чем сумма на групповых.

Суммарная мощность электроприборов

Максимальная нагрузка на цепь возникает при одновременном включении всех электроприборов. Поэтому, обычно, суммарную мощность вычисляют простым сложением. Однако в ряде случаев этот показатель будет меньше.

Для некоторых линий, одновременная работа всех подключенных к ней электроприборов маловероятна, а порой и невозможна. В домах иногда специально устанавливают ограничения на работу мощных устройств. Для этого нужно помнить о недопущении их одновременного включения или использовать ограниченное число розеток.

При электрификации офисных зданий для расчетов часто используют эмпирический коэффициент одновременности, значение которого берут в диапазоне от 0,6 до 0,8. Максимальная нагрузка вычисляется умножением суммы мощностей всех электроприборов на коэффициент.

При расчетах существует одна тонкость – необходимо учитывать разницу между номинальной (полной) мощностью и потребляемой (активной), которые связаны коэффициентом (cos (f)). Это означает, что для работы устройства необходим ток мощности равной потребляемой деленной на этот коэффициент:

I_p = I / cos (f)

Где:

• I_p – сила номинального тока, которую применяют в расчетах нагрузки;
• I – сила потребляемого прибором тока;
• cos (f) <= 1.

Обычно номинальный ток сразу или через указание величины cos (f) указывают в техническом паспорте электрического прибора. Так, например, значение коэффициента для люминесцентных источников света равно 0,9; для LED-ламп – около 0,6; для обыкновенных ламп накаливания – 1. Если документация утеряна, но известна потребляемая мощность бытовых устройств, то для гарантии берут cos (f) = 0,75.

Выбор сечения жил

Прежде чем прокладывать силовой кабель от распределительного щитка к группе потребителей, необходимо вычислить мощность электроприборов при их одновременной работе.

Сечение любой ветви выбирают по таблицам расчета в зависимости от типа металла проводки: меди или алюминия. Производители проводов сопровождают выпускаемую продукцию подобными справочными материалами. Если они отсутствуют, то ориентируются на данные из справочника «Правила устройства электрооборудования».

Однако часто потребители перестраховываются и выбирают не минимально допустимое сечение, а на шаг большее. Так, например, при покупке медного кабеля для линии 5 кВт, выбирают сечение жил 6 мм², когда по таблице достаточно значения 4 мм². Это бывает оправдано по следующим причинам:

• Более длительная эксплуатация толстого кабеля, который редко подвергается предельно допустимой для его сечения нагрузке. Заново выполнять прокладку электропроводки – непростая и дорогостоящая работа, особенно если в помещении сделан ремонт.
• Запас пропускной способности позволяет беспроблемно подключать к ветви сети новые электроприборы. Так, в кухню можно добавить дополнительную морозильную камеру или переместить туда стиральную машину из ванной комнаты.
• Начало работы устройств, содержащих электродвигатели, дает сильные стартовые токи. В этом случае наблюдается просадка напряжения, которая выражается не только в мигании ламп освещения, но и может привести к поломке электронной части компьютера, кондиционера или стиральной машины. Чем толще кабель, тем меньше будет скачок напряжения.

К сожалению, на рынке много кабелей, выполненных не по ГОСТу, а согласно требованиям различных ТУ. Часто сечение их жил не соответствует требованиям или они выполнены из токопроводящего материала с большим сопротивлением, чем положено. Поэтому реальная предельная мощность, при которой происходит допустимый нагрев кабеля, бывает меньше чем в нормативных таблицах.

Расчет номинала выключателя для защиты кабеля

Устанавливаемый в щитке автомат должен обеспечить отключение линии при выходе мощности тока за пределы диапазона, разрешенного для электрического кабеля. Поэтому для выключателя необходимо провести расчет максимально допустимого номинала.

По ПУЭ, допустимую длительную нагрузку, проложенных в коробах или по воздуху (например, над натяжным потолком) медных кабелей, берут из приведенной выше таблицы. Эти значения предназначены для аварийных случаев, когда идет перегрузка по мощности. Некоторые проблемы начинаются при соотнесении номинальной мощности выключателя длительному допустимому току, если это делать в соответствии с действующим ГОСТ Р 50571.4.43-2012.

Во-первых, в заблуждение вводит расшифровка переменной I_n, как номинальной мощности, если не обратить внимания на Приложение «1» к этому пункту ГОСТа. Во-вторых, в формуле «2» существует опечатка: коэффициент 1,45 добавлен неправильно и этот факт констатируют многие специалисты.

Согласно п. 8.6.2.1. ГОСТ Р 50345-2010 для бытовых выключателей с номиналом до 63 A условное время равно 1 часу. Установленный ток расцепления равен значению номинала, умноженного на коэффициент 1,45.

Таким образом, согласно и первой и измененной второй формулам номинальная сила тока выключателя должна рассчитываться по следующей формуле:

I_n <= I_Z / 1,45

Где:

• I_n – номинальный ток автомата;
• I_Z – длительный допустимый ток кабеля.

Проведем расчет номиналов выключателей для стандартных сечений кабелей при однофазном подключении с двумя медными жилами (220 В). Для этого разделим длительный допустимый ток (при прокладке по воздуху) на коэффициент расцепления 1,45. Выберем автомат таким образом, чтобы его номинал был меньше этого значения:

• Сечение 1,5 мм²: 19 / 1,45 = 13,1. Номинал: 13 A;
• Сечение 2,5 мм²: 27 / 1,45 = 18,6. Номинал: 16 A;
• Сечение 4,0 мм²: 38 / 1,45 = 26,2. Номинал: 25 A;
• Сечение 6,0 мм²: 50 / 1,45 = 34,5. Номинал: 32 A;
• Сечение 10,0 мм²: 70 / 1,45 = 48,3. Номинал: 40 A;
• Сечение 16,0 мм²: 90 / 1,45 = 62,1. Номинал: 50 A;
• Сечение 25,0 мм²: 115 / 1,45 = 79,3. Номинал: 63 A.

Автоматические выключатели на 13A в продаже бывают редко, поэтому вместо них чаще используют устройства с номинальной мощностью 10A.

Подобным способом для алюминиевых кабелей рассчитаем номиналы автоматов:

• Сечение 2,5 мм²: 21 / 1,45 = 14,5. Номинал: 10 или 13 A;
• Сечение 4,0 мм²: 29 / 1,45 = 20,0. Номинал: 16 или 20 A;
• Сечение 6,0 мм²: 38 / 1,45 = 26,2. Номинал: 25 A;
• Сечение 10,0 мм²: 55 / 1,45 = 37,9. Номинал: 32 A;
• Сечение 16,0 мм²: 70 / 1,45 = 48,3. Номинал: 40 A;
• Сечение 25,0 мм²: 90 / 1,45 = 62,1. Номинал: 50 A.
• Сечение 35,0 мм²: 105 / 1,45 = 72,4. Номинал: 63 A.

Если производитель силовых кабелей заявляет иную зависимость допустимой мощности от площади сечения, то необходимо пересчитать значение для выключателей.

Предупреждение перегрузки от работы потребителей

Иногда на линию устанавливают автомат с номинальной мощностью значительно более низкой, чем необходимо для гарантированного сохранения работоспособности электрического кабеля.

Снижать номинал выключателя целесообразно, если суммарная мощность всех устройств в цепи значительно меньше, чем способен выдержать кабель. Это происходит, если исходя из соображений безопасности, когда уже после монтажа проводки часть приборов была удалена с линии.

Тогда уменьшение номинальной мощности автомата оправдано с позиции его более быстрого реагирования на возникающие перегрузки. Например, при заклинивании подшипника электродвигателя, ток в обмотке резко увеличивается, но не до значений короткого замыкания. Если автомат среагирует быстро, то обмотка не успеет оплавиться, что спасет двигатель от дорогостоящей процедуры перемотки.

Также используют номинал меньше расчетного по причинам жестких ограничений на каждую цепь. Например, для однофазной сети на входе в квартиру с электроплитой установлен выключатель 32 A, что дает 32 * 1,13 * 220 = 8,0 кВт допустимой мощности. Пусть при выполнении разводки по квартире были организованы 3 линии с установкой групповых автоматов номинала 25 A.

Допустим, что на одной из линий происходит медленное возрастание нагрузки. Когда потребляемая мощность достигнет значения равного гарантированному расцеплению группового выключателя, на остальные два участка останется только (32 — 25) * 1,45 * 220 = 2,2 кВт. Это очень мало относительно общего потребления. При такой схеме распределительного щитка входной автомат будет чаще отключаться, чем устройства на линиях.

Поэтому, чтобы сохранить принцип селективности, нужно поставить на участки выключатели номиналом в 20 или 16 ампер. Тогда при таком же перекосе потребляемой мощности на другие два звена будет приходиться суммарно 3,8 или 5,1 кВт, что приемлемо.

Рассмотрим возможность установки выключателя с номиналом 20A на примере выделенной для кухни отдельной линии. К ней подсоединены и могут быть одновременно включены следующие электроприборы:

• Холодильник, номинальной мощностью 400 Вт и стартовым током в 1,2 кВт;
• Две морозильные камеры, мощностью 200 Вт;
• Духовка, мощностью 3,5 кВт;
• При работе электрической духовки разрешено дополнительно включить только один прибор, самые мощный из которых – электрочайник, потребляющий 2,0 кВт.

Двадцатиамперный автомат позволяет более часа пропускать ток с мощностью 20 * 220 * 1,13 = 5,0 кВт. Гарантированное отключение меньше чем за один час произойдет при пропуске тока в 20 * 220 * 1,45 = 6,4 кВт.

При одновременном включении духовки и электрочайника суммарная мощность составит 5,5 кВт или 1,25 части от номинала автомата. Так как чайник работает недолго, то отключения не произойдет. Если в этот момент включатся в работу холодильник и обе морозильные камеры, то мощность составит уже 6,3 кВт или 1,43 части номинала.

Это значение уже близко к параметру гарантированного расцепления. Однако вероятность возникновения такой ситуации крайне мала и длительность периода будет незначительна, так как время работы моторов и чайника невелико.

Возникающего при запуске холодильника стартового тока, даже в сумме со всеми работающими устройствами, будет недостаточно для срабатывания электромагнитного расцепителя. Таким образом, в заданных условиях можно использовать автомат на 20 A.

Единственный нюанс заключается в возможности увеличения напряжения до 230 В, что разрешено нормативными документами. В частности ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009) определяет стандартное напряжение равным 230 В с возможностью использования 220 В.

Сейчас в большинство сетей электричество подают напряжение 220 В. Если же параметр тока приведен к международному стандарту 230 В, то можно пересчитать номиналы в соответствии с этим значением.

Выводы и полезное видео по теме

Устройство выключателя. Выбор вводного автомата в зависимости от подключаемой мощности. Правила распределения питания:

Выбор выключателя по пропускной способности кабеля:

Расчет номинального тока выключателя – сложная задача, для решения которой необходимо учесть множество условий. От установленного автомата зависит удобство обслуживания и безопасность работы локальной электросети. В случае возникновения сомнений в возможности сделать правильный выбор необходимо обратиться к специалистам.

sovet-ingenera.com