Номиналы автоматов по току свыше 100а. Как рассчитать номинальный ток автоматического выключателя? Какие бывают автоматы защиты
Толковый словарь русского языка академика Ожегова объясняет значение слова «номинальный», как обозначенный, называющийся, но не исполняющий своих обязанностей, назначения, то есть фиктивный.
Это определение довольно точно поясняет электротехнические термины номинального напряжения, тока и мощности. Они вроде бы есть, назначены и определены, но на самом деле служат только как ориентиры для электриков. Действительные численные выражения этих параметров в реальности отличаются от назначенных величин.
К примеру, всем нам хорошо знакома переменная однофазная сеть с напряжением 220 вольт, которое считается номинальным. На самом деле его величина по ГОСТ может достигать только до верхнего предела 252 вольта. Так действует государственный стандарт.
Такая же картина просматривается и с номинальным током.
Принцип определения номинального тока
За основу выбора его величины взят максимально возможный тепловой нагрев электрических проводников, включая их изоляцию, которые должны неограниченно долгое время надежно работать под нагрузкой.
При номинальном токе поддерживается тепловой баланс между:
нагревом проводников от температурного воздействия электрических зарядов, описанным действием закона Джоуля-Ленца;
охлаждением за счет отвода части тепла в окружающую среду.
При этом тепло Q1 не должно оказывать влияние на механические и прочностные характеристики металла, а Q2 - на изменение химических и диэлектрических свойств слоя изоляции.
Даже при небольшом превышении номинального значения тока через какой-то промежуток времени потребуется снимать напряжение с электрооборудования для охлаждения металла токовода и изоляции. В противном случае их электротехнические свойства нарушатся и возникнет пробой диэлектрического слоя или деформация металла.
Любое электрическое оборудование (включая источники тока, его потребители, соединительные провода и системы, защитные устройства) рассчитывается, проектируется и изготавливается под работу при определенном номинальном токе.
Его величина указывается не только в технической заводской документации, но и на корпусе или шильдиках электрооборудования.
На приведенной фотографии четко видны величины номинального тока 2,5 и 10 ампер, которые выполнены методом штамповки при изготовлении электрической вилки.
С целью стандартизации оборудования ГОСТом 6827-76 введен в действие целый ряд значений номинальных токов, при которых должны работать практически все электроустановки.
Как подбирается защитное устройство по номинальному току
Поскольку номинальный ток определяет возможность длительной работы электрооборудования без каких-либо повреждений, то все защитные устройства по току настраиваются на срабатывание по его превышению.
На практике довольно часто встречаются ситуации, когда на непродолжительный период в схеме питания возникает перегрузка по различным причинам. При этом температура металла проводника и слоя изоляции не успевают достичь того предела, когда возникает нарушение их электротехнических свойств.
По этим причинам зона перегруза выделена в отдельную область, которая ограничивается не только величиной, но и продолжительностью действия. При достижении критических температурных значений слоя изоляции и металла проводника напряжения с электроустановки должно сниматься для ее охлаждения.
Эти функции выполняют защиты от перегруза, работающие по термическому принципу:
предохранители;
тепловые расцепители.
Они воспринимают тепловую нагрузку и настраиваются на ее отключение с определенной выдержкой времени. Уставка защит, выполняющих «мгновенную» отсечку нагрузки, лежит чуть выше тока перегрузки. Термин «мгновенная» на самом деле определяет действие за минимально возможный промежуток времени. Для современных самых быстрых токовых защит отсечка выполняется за время, чуть меньшее 0,02 секунды.
Рабочий ток в обычном режиме питания чаще всего по своей величине меньше номинального.
В приведенном примере разобран случай для схем переменного тока. В цепях постоянного напряжения принципиального отличия соотношений между рабочим, номинальным током и выбором уставок для работы защит нет.
Как настроен автоматический выключатель для работы по номинальному току
В защитах промышленных устройств и бытовых электросетей наибольшее распространение получили автоматические выключатели, которые совмещают в своей конструкции:
тепловые расцепители, работающие с выдержкой времени;
токовую отсечку, очень быстро отключающую аварийный режим.
При этом автоматические выключатели изготавливаются на номинальное напряжение и ток. По их величине выбирают защитные устройства для работы в конкретных условиях определенной схемы.
Для этого стандартами определены 4 типа времятоковых характеристик для разных конструкций автоматов. Они обозначаются латинскими буквами А, В, С, D и созданы для гарантированного отключения аварий с кратностью тока номинального режима от 1,3 до 14.
Автоматический выключатель по времятоковой характеристике с учетом температуры окружающей его среды подбирается под определенный вид нагрузки, например:
полупроводниковые приборы;
системы освещения;
схемы со смешанными нагрузками и умеренными пусковыми токами;
цепи с большой перегрузочной способностью.
Времятоковая характеристика может состоять из трех зон действия, как показано на картинке, или двух (без средней).
Обозначение номинального тока можно найти на корпусе автомата. На картинке показан выключатель на котором обозначена величина 100 ампер.
Это означает, что он сработает (отключится) не от номинального тока (100 А), а от его превышения. Допустим, если отсечка автомата настроена на кратность 3,5, то ток величиной 100х3,5=350 ампер и более будет ею остановлен без выдержки времени.
Когда же тепловой расцепитель настроен на кратность 1,25, то при достижении значения 100х1,25=125 ампер отключение произойдет через какое-то время, например, один час. При этом схема этот период будет работать с перегрузом.
Следует учитывать, что на время отключения автомата влияют и другие факторы, связанные с поддержанием температурного режима защиты:
условия окружающей среды;
степень заполнения распределительного щитка аппаратурой;
возможности нагрева или охлаждения от посторонних источников.
Как подбирается электропроводка и автоматический выключатель по номинальному току
Для определения основных электротехнических параметров защит и проводов в обязательном порядке учитывается приложенная к ним нагрузка. Для этого проводят ее расчет по номинальной мощности подключенных в работу приборов с учетом коэффициента их занятости.
Например, к розеточной группе, расположенной на кухне, подключены в работу посудомоечная машина, мультиварка, электродуховка и микроволновая печь которые потребляют суммарную мощность в обычном режиме 5660 ватт (с учетом периодичности включений).
Номинальное напряжение бытовой сети 220 вольт. Определим ток нагрузки, который будет проходить через провода и защитные устройства делением мощности на напряжение. I=5660/220=25,7 А.
Далее смотрим таблицу ряда номинальных токов для электрооборудования. В ней автоматического выключателя на такой ток нет. Но, производители выпускают автоматы на 25 ампер. Его величина ближе всего соответствует нашим задачам. Поэтому его и выбираем за основу защитного устройства для электропроводки потребителей розеточной группы.
После этого нам необходимо определиться с материалом проводов и поперечным сечением. Возьмем за основу медь, поскольку алюминиевая проводка даже в бытовых целях уже не пользуется популярностью из-за своих эксплуатационных характеристик.
В справочниках электриков приводятся таблицы подбора проводов из разных материалов по токовой нагрузке. Возьмем наш случай с учетом того, что проводка выполняется отдельным кабелем с полиэтиленовой изоляцией, спрятанным в штробу стен. Температурные пределы примем соответствующими комнатным условиям.
Таблица нам представит сведения, что минимально допустимое поперечное сечение стандартного медного провода для нашего случая - 4 мм квадратных. Меньше брать нельзя, но лучше его увеличить.
Иногда возникает задача подбора номинала защит под уже работающую проводку. В этом случае вполне оправданно определить электроизмерительным инструментом ток нагрузки сети потребителей и сравнить его с тем, который рассчитан вышеприведенным теоретическим методом.
Таким способом термин «номинальный ток» помогает электрикам ориентироваться в технических характеристиках электрооборудования.
Ток, проходящий через автоматический выключатель, определяется по известному закону Ома величиной приложенного напряжения, отнесенного к сопротивлению подключенной цепи. Это теоретическое положение электротехники заложено в основу работы любого автомата.
На практике напряжение сети, например, 220 вольт поддерживается автоматическими устройствами энергоснабжающей организации в пределах нормативов, оговоренных государственными стандартами, меняется внутри этого диапазона незначительно. Выход его за пределы ГОСТ считается неисправностью, аварией.
Автоматический выключатель врезается в фазный провод электропитания светильников, розеток и других потребителей. Когда от розетки запитывают вначале электробритву, а затем моющий пылесос, то в обоих случаях через автомат протекает ток по замкнутому контуру между фазой и нулем.
Но, в первом случае он будет сравнительно небольшим, а во втором — значительным: эти приборы отличаются сопротивлением. Они создают разную нагрузку. Ее величину постоянно отслеживают защиты автомата, осуществляя ее отключения при отклонениях от нормы.
Как проходит ток через автоматический выключатель
Конструктивно автомат создан так, что ток воздействует на последовательно расположенные элементы. К ним относятся:
клеммы подключения проводов с зажимными винтами;
силовые контакты с подвижной и стационарной частью;
биметаллическая пластина теплового расцепителя;
электромагнит отсечки токов коротких замыканий;
соединительные токопроводы.
Путь тока через автоматический выключатель показан на картинке условными стрелками красного цвета.
Силовые подвижные контакты прижимаются к неподвижным, создавая непрерывную электрическую цепь только после поворота рычага управления вручную оператором. Обязательным условием включения является отсутствие аварийных ситуаций в коммутируемой схеме. Если они появятся, то сразу начинают работать защиты на автоматическое отключение. Другого способа включить автомат не существует.
А вот разорвать эти контакты, обесточив подачу потенциала фазы к потребителям, можно двумя способами:
вручную, возвратив в исходное положение рычаг управления;
автоматически от срабатывания защит.
Как создаются и работают конструктивные элементы автоматического выключателя
Силовые контакты
Они, как и вся конструкция автоматического выключателя, рассчитаны на передачу строго ограниченной мощности. Превышать ее нельзя, ибо в противной случае автомат выйдет из строя — сгорит.
Технической характеристикой, ограничивающей максимальную мощность, проходящую через силовые контакты, является показатель, называемый «Предельная отключающая способность». Его обозначают индексом «Icu».
Значение предельной отключающей способности автоматического выключателя задается при его проектировании из стандартного ряда токов, измеряемого обычно в килоамперах. Например, Icu может быть равно 4 или 6 либо даже 100 или более кА.
Эта величина указывается прямо на лицевой стороне корпуса автомата, как и другие характеристики настроек значений токов.
Итак, через силовые контакты показанного на картинке автомата может безопасно проходить электрический ток от нуля до 4000 ампер. Сам АВ его нормально выдержит и отключит при возникновении аварийной ситуации внутри подключенной электропроводки с потребителями.
С этой целью введено разграничение протекающих через силовые контакты токов на:
1. номинальные и рабочие;
2. аварийные, включающие перегрузку и короткие замыкания.
Что такое номинальный ток автоматического выключателя
Любой автомат создается для работы при определенных технических условиях. Он должен надежно обеспечивать прохождение рабочего тока нагрузки, протекающего как по электрической проводке, так и по подключенным потребителям.
При выборе автомата для бытовой сети пользователи часто учитывают токопроводящие свойства проводки или только мощность электрических приборов, совершая ошибку: необходимо комплексно анализировать оба этих вопроса. Ибо, выключатель — это автоматическое устройство, которое уже налажено под срабатывание при достижении определённых значений тока.
Когда эти условия еще не наступили, а рабочий ток через автомат меньше. чем нижняя граница отключения, то силовые контакты надежно замкнуты. Верхний предел этого рабочего диапазона принято называть номинальным током, обозначая In.
Показанная на картинке цифра «16» обозначает, что проходящие через силовые контакты токи включительно до 16 ампер будут надежно передаваться автоматическим выключателем к подключённым потребителям через электрические провода.
Как работают защиты
Все токи, большие чем номинальное значение, приводят к срабатыванию защит. Их называют токами срабатывания, обозначают Iср.
Для автоматического отключения внутри корпуса автомата смонтировано два вида устройств, работающих по разным принципам отключения:
1. нагрева и изгиба биметалла с выводом механической защелки из зацепления;
2. выбиванием защелки механическим ударом сердечником электромагнита.
Тепловой расцепитель
Он работает за счет изгиба биметаллической составной пластины при нагреве от проходящего через нее тока, а охлаждается за счет отвода тепла в окружающую среду.
К этому расцепителю прикладывается тепловая энергия, создаваемая электрическим током по проходящему биметаллу. Ее величина, как нам известно из закона Джоуля-Ленца, зависит от:
1. электрического сопротивления цепи;
2. силы протекающего тока;
3. и времени его воздействия.
Из этих трех параметров электрическое сопротивление в установившемся процессе практически не меняется. Его учитывают только при теоретических расчетах. При коммутациях нагрузки резко изменяется ток. Поэтому важнее два других параметра:
1. величина электрического тока;
2. время его протекания.
Для учета его величины при правильной настройке и работе автоматического выключателя используют специальные приборы — измерители сопротивления этой петли.
Их замер позволяет учесть поправку, вносимую дополнительным сопротивлением проводов, а значит — точно учитывать токи, проходящие в аварийном режиме через силовые контакты и защиты автоматического выключателя.
Как автоматический выключатель проверяется на проходящие через него токи
После изготовления на производстве до момента установки в электрическую схему продукция любого производителя может транспортироваться на большие расстояния или длительно храниться на складах. За это время возможно снижение ее качества, связанное с нарушением технических характеристик.
Поэтому автоматические выключатели при монтаже в схему до ввода ее в работу должны подвергаться проверке на исправность, которую принято называть прогрузкой.
Для этого в электролаборатории собирается специальная схема прогрузки автомата или используется одна из многочисленных конструкций стационарных или переносных стендов.
Автоматический выключатель проверяется по номинальному току, указанному на корпусе. Он должен длительно выдерживать его величину.
Затем автомат подвергают перегрузкам и токам коротких замыканий, которые он должен выдерживать при эксплуатации. При этом четко замеряются и фиксируются:
1. токи срабатывания защит теплового расцепителя и токовой отсечки;
2. времена отключения автомата от момента имитации аварийной ситуации.
Некоторые конструкции автоматов позволяют регулировать выходные параметры при прогрузке. Например, отдельные виды тепловых расцепителей имеют винтовое крепление, позволяющее корректировать уставку срабатывания биметаллической пластины в определенных пределах.
Все замеренные характеристики фиксируются с высокой точностью измерительными приборами и заносятся в протокол проверки, сравниваются с требованиями ГОСТ. После их анализа выдается свидетельство с заключением о пригодности.
Прогрузка автомата под нагрузкой позволяет выявить брак, предотвращает случаи возможных пожаров и электрических травм.
Таким образом, токи, проходящие через автоматические выключатели, учитываются при проектировании, производстве, испытаниях и эксплуатации. Для этого введены термины, учитываемые требованиями ГОСТ:
номинальный ток;
перегрузка;
ток короткого замыкания;
ток срабатывания защиты;
время отключения неисправности.
Автоматический выключатель ИЭК. Тепловой ток – 32 А
Автоматический выключатель имеет в народе ещё несколько названий – защитный автомат, пробка, пакетник, или просто автомат.
О чем идёт речь – на картинке слева. Это самая бюджетная модель.
В данной статье пойдет речь о технических характеристиках защитных автоматов, какие они бывают, и как их выбрать в различных случаях.
Совершенно точно можно сказать, что тот, кто внимательно прочитает данную статью, может считаться знатоком автоматических выключателей. По крайней мере, в первом приближении, достаточном для практической работы и понимания процессов.
На эту тему я уже написал на блоге несколько статей, по ходу буду отсылать по ссылкам.
Функции автоматического выключателя
Из названия видно, что это выключатель , который выключает автоматически . То есть, сам , в определенных случаях. Из второго названия – защитный автомат – интуитивно понятно, что это некое автоматическое устройство, которое что-то защищает.
Теперь подробнее. Автоматический выключатель срабатывает и выключается в двух случаях – в случае перегрузки по току, и в случае короткого замыкания (КЗ) .
Перегрузка по току возникает из-за неисправность потребителей, либо когда потребителей становится слишком много. КЗ – это такой режим, когда вся мощность электрической цепи тратится на нагрев проводов, при этом ток в данной цепи является максимально возможным. Далее будет подробнее.
Кроме защиты (автоматического выключения), автоматы могут использоваться для ручного выключения нагрузки. То есть, как рубильник или обычный “продвинутый” выключатель с дополнительными опциями.
Ещё важная функция (это само собой) – клеммы для подключения. Иногда, даже если функция защиты особо не нужна (а она никогда не помешает), клеммы автомата могут очень пригодиться. Например, как показано в статье .
Количество полюсов
По количеству полюсов автоматы бывают:
- Однополюсные (1п, 1p). Это самой распространенный тип. Он стоит в цепи и защищает один провод, одну фазу. Такой изображен в начале статьи.
- Двухполюсные (2п, 2p). В данном случае – это два однополюсных автомата, с объединенным выключателем (ручкой). Как только ток через один из автоматов превысит допустимое значение, отключатся оба. Применяются такие в основном для полного отключения однофазной нагрузки, когда рвется и ноль, и фаза. Именно двухполюсные автоматы применяются на вводе в наши квартиры.
- Трехполюсные (3п, 3p). Применяются для разрыва и защиты трехфазных цепей. Так же, как и в случае с двухполюсными, фактически это три однополюсных автомата, с общей ручкой включения/выключения.
- Четырехполюсные (4п, 4p). Встречаются редко, устанавливаются в основном на вводе трехфазных РУ (распределительных устройств) для разрыва не только фаз (L1, L2, L3), но и рабочего нуля (N). Внимание! Провод защитного заземления (РЕ) ни к коем случае разрывать нельзя!
Ток автоматического выключателя
Токи автоматов бывают из следующего ряда:
0,5, 1, 1,6, 2, 3,15, 4, 5, 6 , 8, 10 , 13, 16 , 20, 25 , 32 , 40 , 50, 63.
Жирным выделены номиналы, наиболее часто применяющиеся в быту. Есть и другие номиналы, но о них сейчас не будем.
Данный ток для автоматического выключателя является номинальным. При его превышении выключатель выключится. Правда, не сразу, о чем сказано ниже:
Время-токовые характеристики
Очевидно, что автомат не всегда отключается мгновенно, и иногда ему надо “подумать и принять решение”, или дать шанс нагрузке войти в норму.
А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру ?
Подписывайся, и читай статью дальше:
Время-токовая характеристика показывает, через какое время и при каком токе отключится автомат. Эти характеристиками также называют кривыми отключения или токо-временными характеристиками. Что точнее, поскольку именно от тока зависит, через какое время отключится автомат.
Кривые отключения или токо-временные характеристики
Поясню эти графики. Как я уже говорил выше, у защитного автомата есть два вида защиты – тепловая (от перегрузки по току) и электромагнитная (от КЗ). На графике работа тепловой защиты – это участок, который плавно спускается. Электромагнитная – кривая резко обрывается вниз.
Тепловая работает медленно (например, если ток превышает номинал в два раза автомат выбьет примерно через минуту), а электромагнитная – мгновенно. Для графика В это мгновение “начинается”, когда ток превышает номинал в 3-5 раз, для категории С – в 6-10 раз, для D (не показан, поскольку в быту не применяется) – в 10-20 раз.
Как это работает – можно пофантазировать, что будет, если ток будет превышать номинал в 5 раз, а защита стоит с характеристикой “С”, как во всех домах. Автомат выбьет только через 1,5-9 секунд, как повезёт. За 9 секунд поплавится изоляция, и проводку надо будет менять. В данном случае поэтому КЗ лучше, чем перегруз.
Выбор автоматического выключателя. Основное правило
Выбирать защитный автомат надо, исходя из площади сечения провода, который этот автомат защищает (который подключен после этого автомата). А сечение провода – из максимального тока (мощности) нагрузки.
Алгоритм выбора автоматического выключателя таков:
- Определяем мощность и ток потребителей линии, которая будет питаться через автомат. Ток рассчитывается по формуле I=P/220 , где 220 – номинальное напряжение, I – ток в амперах, Р – мощность в ваттах. Например, для нагревателя мощностью 2,2 кВт ток будет 10 А.
- Выбираем провод по таблице . Для нашего нагревателя подойдет кабель с жилой сечением 1,5 мм². Он в самых худших условиях в однофазной сети держит ток до 19А.
- Выбираем автомат, чтобы он гарантированно защищал наш провод от перегруза. Для нашего случая – 13А. Если поставить автомат с таким номинальным тепловым током, то при токе 19А (превышение в полтора раза) автомат сработает примерно через 5-10 минут, судя по время-токовым характеристикам.
Много это или мало? Учитывая, что кабель тоже имеет тепловую инерцию, и не может мгновенно расплавиться, то нормально. Но учитывая то, что нагрузка не может просто так увеличить свой ток в полтора раза, и за эти минуты может произойти пожар – это много.
Поэтому, для тока 10 А лучше использовать провод сечением 2,5 мм² (ток при открытой прокладке – 27А), а автомат 13А (при превышении в 2 раза сработает примерно через минуту). Это для тех, кто хочет перестраховаться.
При этом главное правило будет таким:
Ток провода должен быть больше тока автомата, а ток автомата – больше тока нагрузки
Iнагр < Iавт < Iпров
Имеются ввиду максимальные токи.
И если есть такая возможность, номинал автомата должен быть смещён в сторону тока нагрузки. Например, макс.ток нагрузки 8 Ампер, макс.ток провода – 27А (2,5мм2). Автомат следует выбирать не на 13 или 16, а на 10 Ампер.
Привожу таблицу выбора автомата:
Таблица выбора защитного автомата по сечению кабеля
Выбор защитного автомата однозначно зависит от сечения кабеля. Если ток автомата выбран больше, чем надо, то возможен перегрев кабеля из-за протекания большого тока. Если же автомат выбран правильно, то при превышении тока он выключится, и кабель не повредится.
Обратите внимание на способы прокладки кабеля (тип установки). От того, где проложен кабель, ток выбранного защитного автомата может отличаться в 2 раза!
По таблице – имеем исходно сечение кабеля, и под него выбираем защитный автомат. Для нас, как для электриков, наиболее важны первые три столбца таблицы.
Теперь – как выбрать защитный автомат, если известна мощность приборов?
Таблица выбора защитного автомата по мощности нагрузки
Таблица потребления и ток защитного автомата по мощности приборов
Видно, что производитель рекомендует разные время-токовые характеристики для разных электроприборов. Там, где нагрузка чисто активная (разные типы нагревателей), рекомендована характеристика автомата “B”. Там, где есть электродвигатели – “С”. Ну а там, где используются мощные двигатели с тяжелым запуском – “D”.
Таблица зависимости тока защитного автомата (предохранителя) от сечения
А вот как к току автоматического выключателя в зависимости от площади сечения провода относятся немцы:
Как видно, немцы перестраховываются, и предусматривают бОльший запас по сравнению с нами.
Хотя, возможно, это от того, что таблица взята из инструкции из “стратегического” промышленного оборудования.
Как устроен защитный автомат
Бонусом – устройство защитного автомата, несколько фото автомата, который приведён в начале статьи.
Устройство автоматического выключателя. Как видно, устройство непростое. Верхний (неподвижный) контакт – справа
Автоматический выключатель. За секунду до мусорки)
Как всегда, буду рад вопросам и замечаниям по статье в комментариях!
При проектировании электросети нового дома, для подключения новых мощных приборов, в процессе модернизации электрощита приходится осуществлять выбор автоматического выключателя для надёжной электрической безопасности.
Некоторые пользователи небрежно относятся к данной задаче, и могут не задумываясь подключить любой имеющийся автомат, лишь бы работало, или при выборе ориентируются по таким критериям: подешевле, чтоб не сильно по карману било, или по мощней, чтобы лишний раз не выбивало.
Очень часто такая халатность и незнание элементарных правил выбора номинала предохранительного устройства приводит к фатальным последствиям. Данная статья ознакомит с основными критериями защиты электропроводки от перегрузки и короткого замыкания, для возможности правильного выбора защитного автомата соответственно мощности потребления электроэнергии.
Коротко принцип работы и предназначение защитных автоматов
Автоматический выключатель при коротком замыкании срабатывает практически моментально благодаря электромагнитному расцепителю. При определённом превышении номинального значения тока нагревающаяся биметаллическая пластина отключит напряжение спустя некоторое время, которое можно узнать из графика время токовой характеристики.
Данное предохранительное устройство защищает проводку от КЗ и сверх токов, превышающих расчётное значение для данного сечения провода, которые могут разогреть токопроводящие жилы до температуры плавления и возгорания изоляции. Чтобы этого не произошло, нужно не только правильно подобрать защитный выключатель, соответствующий мощности подключаемых устройств, но и проверить, выдержит ли имеющаяся сеть такие нагрузки.
Внешний вид трех полюсного автоматического выключателя
Провода должны соответствовать нагрузке
Очень часто бывает, что в старом доме устанавливается новый электросчётчик, автоматы, УЗО, но проводка остаётся старой. Покупается много бытовой техники, суммируется мощность и под неё подбирается автомат, который исправно держит нагрузку всех включённых электроприборов.
Вроде всё правильно, но вдруг изоляция проводов начинает выделять характерный запах и дым, появляется пламя, а защита не срабатывает. Это может случиться, если параметры электропроводки не рассчитаны на такой ток.
Допустим, поперечное сечение жилы старого кабеля — 1,5мм², с максимально допустимым пределом по току в 19А. Принимаем, что одновременно к нему подключили несколько электроприборов, составляющих суммарную нагрузку 5кВт, что в токовом эквиваленте составляет приблизительно 22,7А, ему соответствует автомат 25А.
Провод будет разогреваться, но данный автомат будет оставаться включённым все время, пока не произойдёт расплавление изоляции, что повлечёт короткое замыкание, а пожар уже может разгораться полным ходом.
Защитить самое слабое звено электропроводки
Поэтому, прежде чем сделать выбор автомата соответственно защищаемой нагрузке, нужно удостовериться, что проводка данную нагрузку выдержит.
Согласно ПУЭ 3.1.4 автомат должен защищать от перегрузок самый слабый участок электрической цепи, или выбираться с номинальным током, соответствующим токам подключаемых электроустановок, что опять же подразумевает их подключение проводниками с требуемым поперечным сечением.
При игнорировании этого правила не стоит нарекать на неправильно рассчитанный автомат и проклинать его производителя, если слабое звено электропроводки вызовет пожар.
Расплавленная изоляция проводов
Расчет номинала автомата
Допускаем, что проводка новая, надёжная, правильно рассчитанная, и соответствует всем требованиям. В этом случае выбор автоматического выключателя сводится к определению подходящего номинала из типичного ряда значений, исходя из расчетного тока нагрузки, который вычисляется по формуле:
где Р – суммарная мощность электроприборов.
Подразумевается активная нагрузка (освещение, электронагревательные элементы, бытовая техника). Такой расчет полностью подходит для домашней электросети в квартире.
Допустим расчет мощности произведён: Р=7,2 кВт. I=P/U=7200/220=32,72 А. Выбираем подходящий автомат на 32А из ряда значений: 1, 2, 3, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100.
Данный номинал немного меньше расчётного, но ведь практически не бывает одновременного включения всех электроприборов в квартире. Также стоит учитывать, что на практике срабатывание автомата начинается со значения в 1,13 раза больше от номинального, из-за его времятоковой характеристики, то есть 32*1,13=36,16А.
Для упрощения выбора защитного автомата существует таблица, где номиналы автоматов соответствуют мощности однофазной и трёхфазной нагрузки:
Таблица выбора автомата по току
Найденный по формуле в вышеприведённом примере номинал наиболее близок по значению мощности, которое указано в выделенной красном ячейке. Также, если вы хотите рассчитать ток для трехфазной сети, при выборе автомата, ознакомьтесь со статьей про
Подбор защитных автоматов для электрических установок (электродвигателей, трансформаторов) с реактивной нагрузкой, как правило, не производится по мощности. Номинал и тип время токовой характеристики автоматического выключателя подбирается соответственно рабочему и пусковому току, указанному в паспорте данного устройства.
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.
