Какой нужен автомат по мощности электродвигателя. Как производится расчет автоматического выключателя. Расчет номинала выключателя для защиты кабеля

Во многих жилых домах, построенных более 20 лет назад, имеются проблемы с электрической проводкой, так как добавляется все новая и новая бытовая техника, с высокими требованиями к качеству сети и с иными показателями мощности. Одна из проблем – несоответствие силы тока сечению проводки. Всем знакомо короткое замыкание или прострел витка.

Чтобы избежать подобного, одной замены кабелей вовсе не достаточно, нужно устанавливать защитные автоматы, позволяющие избежать утечки напряжения. Полезно будет узнать, как подобрать дифференциальный автомат или обычный автомат (автоматический выключатель) в свою квартиру в зависимости от нагрузки.

Отличия защитных устройств

Следует различать аппарат в виде дифавтомата и устройство защитного отключения. На первый взгляд особой видимой разницы в нет, но это не так.

УЗО служит для обесточивания сети при выявлении малейшей утечки в цепи. Например, при повреждении электрического кабеля, чтобы не травмировать человека, цепь будет отключена.

Дифавтомат, помимо УЗО, оснащен встроенным выключателем автоматического типа. Он служит для обесточивания системы, предотвращения короткого замыкания, перегрузки цепи, в общем. Одним словом, это два в одном.

Обычный автоматический выключатель (автомат) защищает цепь от перегрузки, но он не может создать безопасные условия для человека. Поэтому в современных строениях устанавливают либо дифавтоматы, либо УЗО и автоматы совместно.

Подбор любого защитного устройства зависит от характеристик сети. В первую очередь от нагрузки, подключенной к ней. Поэтому важно знать, как рассчитать мощность автомата по нагрузке.

Плюсы и минусы

Преимуществом дифавтомата в его компактности, многофункциональности, 100% защита цепи от внезапных перегрузок или иной опасности. Ну а главный «козырь» — стоимость, которая ниже, нежели суммарная стоимость УЗО и выключателя автоматического типа.

Если учитывать единичный случай, то разница не слишком ощутима, но при покупке на весь дом выгода существенная. Впрочем, многое зависит от марки изделия. Монтаж занимает мало времени, на рейке дифавтомат также помещается довольно компактно.

Есть и свои недостатки у дифавтоматов. При выходе со строя придётся приобретать изделие в комплекте, а не по отдельности.

Возникновение короткого замыкания приведёт к трудностям в поиске его причины. При разделенной установке идентификация намного проще: выключился УЗО – утечка, автомат – короткое замыкание.

Какой выбрать вид защитного устройства, вопрос не из лёгких. Как делают многие электрики: если речь идёт о небольшой квартире, тогда используйте дифавтомат.

Когда собираетесь монтировать сложные конструкции, лучше всего устанавливать отдельные блоки УЗО и выключатели автоматического типа на группу. Причём на каждую группу монтировать свой отдельный выключатель.

Каковы критерии отбора оборудования

Если всё-таки отдали предпочтение дифавтомату, как продукту современных технологий, внимательно выбирайте изделие. Тщательным образом ознакомьтесь с его техническими данными. При выборе автомата по мощности нагрузки, обращают внимание на следующее:

• напряжение и фазы: изделия по номинальному однофазному и трёхфазному типу, 220В и 360 В, соответственно. В первом вариант одна клемма, во втором – три для подключения. Все показатели указываются в паспорте на оборудование и маркируются на внешней стороне корпуса;
• сила тока утечки: обозначается греческим символом «дельта» и исчисляется в миллиамперах. Корректно подобрать можно, основываясь на такие данные: на дом в целом – до 350 мА, на конкретную группу – 30 мА, точки и освещение – 30мА, одиночные точки – 15мА, бойлер – 10мА;
• класс оборудования: А – сработка в результате утечки постоянного напряжения. АС – при утечке переменного тока;
• защита от порыва «ноля»: при обнаружении подобного, система идентифицирует это как порыв и отключает оборудование;
• время отключения: обозначается символом Tn и не должно превышать 0,3 секунды.

Для бытовых нужд наиболее распространёнными являются приборы с маркировкой «C» и диапазоном 25А. Монтаж вводных конструкций требует более мощных в виде C50, 65, 85, 95.

Розетки и прочие точки – C15, 25. Приборы освещения – C7, 12, электрическая плита – C40.

Можно сказать, что это временная характеристика максимальной кратковременной мощности тока, которую может выдержать автомат и не сработать. «C» означает, что автомат срабатывает при превышении номинального тока в 5-10 раз.

Вычисление показателей

Расчет мощности при выборе автомата проводится так. Например, все монтажные работы выполнены электрическим кабелем с сечением 3,0 и максимальной силой 25А.

Общая мощность приборов равна: микроволновая печь 1,5 kW, электрочайник 2,1 kW, холодильник 0.7 kW, телевизор 0.5 kW. Суммарная мощность получается равной 4,7 kW или же 4.7 * 1000 W.

Чтобы мощность в каждой цепи было проще рассчитать, нагрузку разделяют на группы. Оборудование наибольшей мощности подключают отдельно. Не стоит пренебрегать нагрузкой малой мощности, поскольку при расчетах в сумме может получиться существенный результат.

Для вычисления используем формулу: мощность / напряжение. Итого 21,3 А. Потребуется УЗО или дифавтомат с граничным потреблением 25А, не более. Если количество потребителей более двух, то суммарную мощность следует умножать на 0,7, для корректировки данных. При нагрузке три и более – на 1,0.

Понижающие коэффициенты для некоторых приборов:

• холодильное оборудование от 0,7 до 0,9, в зависимости от характеристик мотора;
• подъёмные устройства и лифты 0,7;
• оргтехника 0,6;
• люминесцентные лампы 0,95;
• лампы накаливания 1,1;
• тип ламп ДРЛ 0,95;
• неоновые газовые установки 0,4.

Понижение мощности обусловлено тем, что не все приборы могут быть включены одновременно .

По значению рабочего тока нагрузки подбирается автомат. Номинал автомата должен быть чуть меньше рассчитанного значения тока, но допускается выбирать и немного большие значения.

Значение тока при выборе сечения кабеля

Соответствие тока сечению жил кабеля можно проверить по таблице

Сводные характеристики для однофазного автомата:

• сила 17А – показатель мощности до 3,0 кВт – ток 1,6 – сечение 2,4;
• 26А – до 5,0 – 25,0 – 2,6;
• 33А – 5,9 – 32,0 – 4,1;
• 42А – 7,4 – 40,0 – 6,2;
• 51А – 9,2– 48,4 – 9,8;
• 64А – 12,1 – 62,0 – 16,2;
• 81А – 14,4 – 79,0 – 25,4;
• 101А – 18,3 – 97,0 – 35,2;
• 127А – 22,4 – 120,0 – 50,2;
• 165А – 30,0 – 154,0 – 70,1;
• 202А – 35,4 – 185,0 – 79,2;
• 255А – 45,7 – 240,0 – 120,0;
• 310А – 55,4 – 296,0 – 186,2.

Можно также воспользоваться специальным графиком, по которому определяется номинальный ток автомата в зависимости от мощности нагрузки.

Нужное сечение кабеля подбирается исходя из суммарной мощности тока, проходящего через провод, рассчитать её поможет формула, схема расчета такова:

где сила тока = суммарный показатель мощности разделён на напряжение в цепи. В большинстве случаев электрики используют именно эту формулу.

Более точная формула расчета мощности P=I*U*cos φ, где φ – угол между векторами тока, проходящего через автомат, и напряжения (не стоит забывать, что они могут быть переменными). Но поскольку в бытовых устройствах, работающих от однофазной сети, сдвига фазы между током и напряжением практически нет, то применяют упрощенную формулу мощности.

Если сеть трехфазная, то может наблюдаться существенный сдвиг фаз. В этом случае при расчетах мощность уменьшается, а получившийся ток надо делить на 3.

Так, для прибора мощность 6,5 кВт:

I = 6500/380/0,6=28,5

На электроприборах часто делают маркировку или прикрепляют табличку, с указанием этого параметра и значения мощности. Это позволяет быстро произвести расчеты. В трехфазной сети для нагрузки большой мощности применяют автоматы типа D.

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:

1. класс B (превышение пускового тока в 3-5 раз от номинального)
   
2. класс C (превышение пускового тока в 5-10 раз от номинального)
3. 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.)

Правильное применение защитных устройств предотвращает поражение электрическим током, появление и развитие аварийных ситуаций. Корректный выбор автомата по мощности нагрузки необходим для создания новых и модернизации эксплуатируемых сетей электропитания.

Для чего нужны защитные автоматы и как они работают

Автоматические выключатели разных производителей

Устройства данной категории способны регистрировать чрезмерное потребление электрической энергии. Это происходит при коротком замыкании либо подключении мощных или реактивных нагрузок. В подобных ситуациях защитный автомат отключает источник питания 220 (380) V без вмешательства со стороны пользователя.

Для выполнения отмеченных функций в стандартной конструкции применяют две технологии. При быстром увеличении силы тока выше определенного расчетом уровня соленоид создает магнитное поле, которое перемещает шток. Через механический привод этот узел размыкает контактную группу. Параметры узла рассчитывают с учетом пусковых нагрузок, чтобы исключить ложные срабатывания.

Вторая защита организована с применением известного явления – нагрева проводника пропусканием тока. Соответствующий участок цепи создают из биметаллической пластины. При повышении температуры она изменяет форму вплоть до разрыва контакта. В некоторых моделях автоматов предусмотрена специальная регулировка для настройки уровня чувствительности.

Чем опасно несоответствие кабеля сетевой нагрузке

Расчет сечения жил кабеля и провода

Возможные проблемы проще понять на конкретном примере. Исходные данные:

• стандартное питание с переменным напряжением U = 220 В;
• в квартире старая алюминиевая проводка (сечение 2,5 мм кв.);
• ампераж автомата – 30 А;
• подключают 6 конвекторов по 750 Вт и один утюг 850 Вт.

• суммарная мощность (Р) потребителей – 5 350Вт;
• ток (I) в цепи вычисляют по формуле I = P/U = 5 350 / 220 = 24,32 А).

Автомат в такой ситуации не сработает (30>24,32А). Такой ток сильно нагреет алюминиевый провод, расплавит изоляцию. Разрушенную коротким замыканием цепь придется восстанавливать, что затруднено при монтаже сетей внутри строительных конструкций. В худшей ситуации пожаром будет уничтожены значительные материальные ценности.

По нормативам «ПУЭ» для проводника с рассматриваемыми параметрами мощность нагрузки при подключении к однофазной сети 220V не должна превышать 4,4 кВт. Соответствующий предел по току – 20 А. Негативному развитию ситуации могут способствовать «скрутки», окислы, иные дефекты в местах соединений.

Защита слабого звена электроцепи

Каждая отдельная линия должна иметь свой автоматический выключатель

Кроме сечения при выборе подходящей кабельной продукции обращают внимание на реальные условия эксплуатации. Нормированные значения приведены для нагрева до температуры не выше +60°C. При монтаже линии на участке возле загородного дома необходимо предусмотреть защиту от влажности, других неблагоприятных внешних воздействий.

Внимательно проверяют все части электрической сети. Базовое правило – надежная защита с учетом показателей участка с худшими параметрами. Следует учитывать, что медь рассчитана при одинаковом сечении на большие нагрузки по сравнению с алюминием. Определенное значение имеет чистота металла. По мере увеличения примесей ухудшается проводимость, увеличиваются потери на бесполезный и опасный нагрев.

Устройство внутриквартирной разводки

В таких объектах недвижимости для создания качественной системы электропитания применяют следующие типовые решения:

• вводный автомат нужно поставить до счетчика;
• за прибором контроля монтируют общее устройство защитного отключения (УЗО);
• далее оснащают автоматическими выключателями (АВ) отдельные линии.

УЗО предотвращает аварии, которые провоцируют токи утечки. В некоторых ситуациях препятствует поражению электрическим током. Однако комплексные защитные мероприятия выполняют с помощью автоматических выключателей. Обязательно применяют эффективное заземление.

Номиналы автоматов для кухонной проводки

Как правило, на кухне удобно ставить несколько групп для равномерного распределения нагрузок. Особенно внимательно рекомендуется подбирать распределение мощных потребителей:

• варочные панели;
• духовые шкафы;
• котлы отопления, бойлеры, проточные нагреватели;
• электрические конвекторы, тепловые пушки;
• кондиционеры.

Схема проводки отличается древовидной структурой. От центральной линии «ствола» делают необходимые отводы «ветки» для подсоединения розеток и выключателей.

Как рассчитать номинал автоматического выключателя

Основной функцией АВ является защита электропроводки. По этой причине сначала обеспечивают соответствие номинала выключателя в амперах, сечения и материала (медь, алюминий) жил кабеля.

Определение суммарной мощности потребителей

Сколько электричества необходимо для функционирования светильников и других изделий, отмечено в сопроводительной документации. Мощность указывают на корпусе. Эти данные можно получить на официальном сайте производителя. Однако простого суммирования киловатт недостаточно.

Активная и номинальная компонента

cos(f) – параметр, с помощью которого можно определить полную (номинальную) мощность по активной (потребляемой)

Простой алгоритм вычислений, показанный в примере, описывает ситуацию с резистивной нагрузкой. Именно эту составляющую (активную мощность – P) указывают в техническом паспорте соответствующего изделия. Она определяется счетчиком для регулярных оплат потребленной энергии.

Однако при подключении станка или другой техники с электроприводом придется учесть индуктивную компоненту. Аналогичным образом действуют при наличии в цепи конденсатора.

Формулы и пояснения:

• P = S * cos ϕ;
• Q = S * sin ϕ;
• S = P/ cos ϕ;
• ϕ – угол между векторами P и S (фазовый сдвиг).

Реактивная составляющая (Q) обозначает цикличный обмен энергией между источником питания и нагрузкой. Сумма векторов P и Q поможет определить итоговую полную мощность (S).

Повышенные стартовые токи

Включения мощного насоса (другой реактивной нагрузки) сопровождается броском тока и последующим колебательным процессом с переходом в обычный рабочий режим. Длительность импульса, как правило, не превышает 1,5-2 секунд. Такая длительность недостаточна для разогрева биметаллической пластины. Но этого может хватить для перемещения штока соленоида.

В перечне представлены типовые уровни превышения номинала, которые активизируют отключение электромагнитной катушкой. В скобках приведены временные задержки до разрыва цепи биметаллической пластиной (сек):

• А – 30% (20-30);
• B – 200% (4-5);
• C – 5 раз (1,5);
• D – 10 раз (0,4).

Соответствующие режимы учтены при создании профильных стандартов. Чтобы предотвратить ошибочное отключение, надо выбирать подходящий тип автомата.

Учет коэффициента спроса

Этот поправочный множитель (Кс) применяют для учета нагрузок в реальных условиях эксплуатации: Расчетная = S * Кс. Его значение (интервал от 0 до 1) обозначает количество подключенных потребителей. Такой способ удобно применять при создании офисных и производственных проектов, где подразумевается использование однотипного оборудования: станков, компьютеров и др.

Для домашних задач не сложно сделать правильный вывод на основе элементарной проверки. Сложно представить ситуацию, когда в одной комнате одновременно используют кондиционер для охлаждения, и нагревают воздух тепловентилятором.

Расчет потребляемой мощности

Измерение напряжения мультиметром

Приведенные формулы с фазовым сдвигом используют для коррекции индуктивных и емкостных нагрузок. Резистивные учитывают по паспортным данным без пересчета. Значение cos ϕ берут из сопроводительной документации.

Вычислить силу тока можно следующим образом:

• P/U – постоянные источники питания, резистивные нагрузки;
• P/ (U * cos ϕ) = P/ (220 * cos ϕ) – одна фаза, ~220V, реактивные характеристики потребителя;
• P/ (U * √3 * cos ϕ) = P/ (380 * 1.7321 * cos ϕ) – трехфазная сеть ~380V, индуктивные (емкостные) параметры техники.

Измерить реальные напряжения можно с помощью мультиметра. Методика выполнения рабочих операций приведена в официальной инструкции производителя.

Выбор сечения жил

Необходимые сведения о нагрузочных способностях содержит официальная документация производителей кабельной продукции. Рекомендуется выбрать большее из серийного ряда сечение, чтобы исключить перегрев и повреждения в процессе эксплуатации. По действующим правилам для жилых помещений пригодны проводники с площадью от 1,5 мм и более.

С учетом увеличенной энерговооруженности современных объектов недвижимости минимальных возможностей сети будет недостаточно. Специалисты советуют предусмотреть подключение дополнительного оборудования в рамках последующей модернизации.

Номиналы автоматических выключателей по току

Предельное значение номинала определяют по формуле Iном ≤ Iпр/1,45, где Iпр – допустимый в длительном режиме ток для определенной проводки. Если планируется монтаж сети, действуют следующим образом:

• уточняют схему подключения потребителей;
• собирают паспортные данные техники, измеряют напряжение;
• по представленной схеме рассчитывают отдельно, суммируют токи в отдельных цепях;
• для каждой группы надо подобрать автомат, который будет выдерживать соответствующую нагрузку;
• определяют кабельную продукцию с подходящим сечением проводника.

Если сети установлены в штробах и закрыты штукатуркой, разборка слишком затруднена. В этом случае применяют подбор автомата по сечению кабеля. Начинают с оценки нагрузочных способностей имеющихся линий. Полученный результат используют для оценки подходящих моделей защитных устройств. Далее распределяют потребителей по группам с учетом суммарной мощности (совместного использования).

Правила выбора номинала

Пример выбора номинала автомата для каждой линии

Для корректных выводов надо учитывать особенности подключаемого оборудования. Если по расчету суммарный ток составляет 19 ампер, пользователи предпочитают покупать аппарат на 25А. Это решение предполагает возможность применения дополнительных нагрузок без существенных ограничений.

Однако в некоторых ситуациях лучше выбрать автоматический выключатель на 20А. Этим обеспечивают относительно меньшее время на отключения питания при росте тока (повышении температуры) биметаллическим разъединителем. Такая предосторожность поможет сохранить в целостности обмотки электродвигателя при блокировке вращения ротора заклинившим приводом.

Разное время срабатывания пригодится для обеспечения селективной работы средств защиты. На линиях устанавливают устройства с меньшей задержкой. При аварийной ситуации отсоединяется от электричества только поврежденная часть. Вводной автомат не успеет отключиться. Питание по другим цепям пригодится для поддержания в работоспособном состоянии освещения, сигнализации, других инженерных систем.

Подбор автомата по мощности

Таблица выбора автомата по мощности

Отдельные рабочие операции упрощают, пользуясь специализированными калькуляторами. Такие программы предоставляют бесплатно информационные и справочные сайты. Но подбор автомата по мощности придется делать на основе реального оснащения.

Типовой алгоритм:

• уточняют исходные данные потребления отдельных устройств;
• распределяют по группам, уточняют суммарные значения;
• полученные результаты используют для выбора средств защиты.

Этим параметром обозначают сохранение функциональности при кратном превышении токовых нагрузок (раз):

• B (3-5);
• C (5-10);
• D (40-50).

Требования к моделям автоматов формируют с учетом номинала и класса коммутационных способностей. Средства защиты выбирают с запасом, чтобы обеспечить работоспособность при возникновении аварийных ситуаций.

Табличный способ

В справочных материалах указывают сколько нагрузочной мощности можно применить, если автоматы устанавливать в разных сетях питания. Пример для модели на 2 А (значения в кВт):

• 220 В, 1 (2) полюса, однофазное подключение – 0,4;
• 380 В, 3 пол., «треугольник» – 2,3;
• 380 В, 4 пол., «звезда» – 1,3.

Результат необходимо повысить до ближайшего в модельном ряду значения для надежности.

Графический способ

В это методике применяют аналогичные принципы. Но проверочные параметры представлены в наглядной графической форме.

Нюансы выбора

В любом случае выбор автоматического выключателя по току (мощности) делают с запасом. Специалисты рекомендуют применять повышающий коэффициент 1,4-1,6. Одновременно проверяют способности проводки выдержать максимальную нагрузку.

Расчет автомата по сечению электропроводки

Для типичной бытовой сети данные можно взять из следующей таблицы:

Выбор автомата по сечению кабеля помогает защитить проводку. Эту методику рекомендуют применять опытные специалисты. Если площадь неизвестна, ее вычисляют по типовой геометрической формуле с учетом измеренного диаметра (D) проводника: S = (π * D2)/4 = 0,785 * D2.

Формула расчета мощности по току и напряжению

Для вычислений по этим параметрам применяют определения полной (S), активной (P) и реактивной (Q) мощности. Следующие формулы подходят для расчета однофазных сетей 220 В:

• S = U *I;
• P = U * I * cos ϕ;
• Q = U * I * sin ϕ.

Исходные данные для вычисления можно взять из справочников. Также применяют результаты измерений.

Активная нагрузка

Лампы накаливания и нагреватели не обладают реактивными характеристиками. Такие нагрузки не смещают фазы токов и напряжений. Мощность потребляется полностью с удвоенной частотой.

Емкостная нагрузка

При подключении конденсатора к сети переменного тока происходит обмен энергией в обоих направлениях. Этот процесс не сопровождается полезной работой.

Негативное воздействие реактивной нагрузки

Соотношение энергий

В представленных объяснениях рассматривается идеальная ситуация. Однако в реальности каждый реактивный элемент обладает определенным электрическим сопротивлением. Следует не забывать о соответствующих потерях в соединительных проводах и других компонентах цепи.

При значительных величинах емкостной (индукционной) составляющей надо учитывать отмеченные проблемы. В некоторых схемах кроме увеличения нагрузочной способности автоматов применяют дополнительные компенсационные компоненты.

По каким токам производят расчет автоматов

Мощность защитного устройства подбирают по току проводки (расчетному или табличному значению) с учетом потребления подключенной нагрузкой. Номинал автомата выбирают меньше, чтобы сохранить целостность линии питания в процессе эксплуатации. На разных участках сети устанавливают проводники соответствующего сечения, руководствуясь принципами древовидной структуры.

Намеренное уменьшение номинала выключателя допустимо при подключении нагрузок со сниженным потреблением электроэнергии. В этом варианте подразумевается использование линий с большим запасом по току. Подобное решение лучше защищает подключенную технику от повреждений.

Автоматический выключатель является серьезным оборудованием, к выбору которого следует отнестись с большой ответственностью. Это связано с тем, что короткое замыкание или сильный скачок напряжения приводит к возгоранию, выходу из строя бытовых и других приборов. Кроме этого, возгорание проводки – причина возникновения пожара в доме.

Рабочий механизм, как правило, срыт в пластмассовом корпусе. Данный материал для создания корпуса был выбран по причине хороших диэлектрических свойств. Внутренний механизм в открытом состоянии несет с собой опасность, так как через него проходит электричество.

Автоматический выключатель предназначен для выполнения следующих функций:

1. Для обесточивания сети при помощи ручного нажатия на выключатель.
2. Для автоматического обесточивания помещения при коротком замыкании или скачке напряжения.

Стоит отметить, что подобное приспособление имеет достаточно простую конструкцию, и оно не проводит фильтрацию подаваемого напряжения для выявления неправильной частоты или низкого показателя напряжения. Срабатывание происходит только при КЗ и скачке в большую сторону напряжения.

Как выбрать?

Определив важные показатели, можно провести обоснованный выбор автоматических выключателей.

Выбор можно провести по нижеприведенным показателям:

1. По сечению провода . Определенное сечение провода определяет возможные показатели нагрузки и силы тока. В данном случае, следует выбирать автомат, который проводит выключение сети при возникновении силы тока, который не превышает показателя максимального силы тока в проводе. Примером можно назвать провод, сечение которого составляет 1 кв. мм. Величина нагрузки может составлять 10 кВт. Если максимальный показатель силы, который пройдет через провод, будет составлять 10 А, то автомат должен быть рассчитан на выключение при возникновении тока около 9,5 А. Если не провести выбор с учетом подобной информации, автомат сработает только при коротком замыкании. Однако, значение тока, при КЗ значительно превышает допустимого показателя при повышении нагрузки. Увеличение нагрузки приведет к возгоранию проводки.
2. По току короткого замыкания. Даже профессионалы в данной области не всегда проводят выбор автоматического выключателя по номинальному значению тока короткого замыкания. Как правило, подобное значение указывается в технической документации или на маркировке в виде цифры. Предельный ток КЗ – максимальное значение, при котором будет проведен автоматический разрыв цепи. Важно отметить, что по этому показателю зачастую проводят выбор при установке в промышленных помещениях, так как КЗ может возникать в непосредственной близости с подстанцией. В жилых домах, значение тока КЗ относительно небольшое, что значительно облегчает выбор.
3. Выбор по показателю мощности. Для того, чтобы провести выбор по мощности, следует воспользоваться специальными таблицами. Подобный таблицы позволяют провести выбор на основании следующих данных: величина напряжения и количество фаз, количество полюсов, мощность нагрузки. По пересечению вышеуказанных показателей можно найти значение, который должен обрывать автоматический выключатель. Как и ранее было отмечено, суммарная мощность может быть рассчитана путем учета потребительской мощности всех подключенных электроприборов.

Вся информация об автоматических выключателях содержится в спецификации или маркировке.

Виды

Автоматические выключатели позволяют защитить как оборудование, так и проводку конечного потребителя от короткого замыкания и высоких показателей напряжения.

Основная классификация заключается в предназначении рассматриваемого оборудования:

1. Класс «В» часто используется в бытовых условиях. Этот вариант исполнения не предназначен для сильных токов, при возникновении минимального короткого замыкания происходит размыкание цепи. Большая чувствительность определяет то, что модели класса «В» не используются в промышленности, где скачок напряжения может возникнуть вследствие включения или выключения оборудования большой мощности. Большая чувствительность позволяет защитить бытовые приборы и электронику, к примеру, компьютеры от перегорания.
2. Класс «С» считается общепромышленным вариантом исполнения, применяется в сетях, где также нужно контролировать напряжение в сети в пределах небольшого диапазона.
3. Класс «D» используется в сети, к которой происходит подключение электродвигателя с большим показателем пусковой мощности. Этот класс используется также в промышленности и имеет небольшой диапазон возможного отклонения от нормального значения.

По виду подаваемого тока можно выделить три категории рассматриваемого выключателя:

1. Для сети переменного тока.
2. Для сети постоянного тока.
3. Универсальный вариант исполнения.

По числу полюсов можно выделить:

• однополюсный;
• двухполюсный;
• трехполюсный;
• четырехполюсный;

Также, классификация проводится по типу расцепителя :

1. Максимальное расцепление.
2. Независимое расцепление.
3. Минимальное или нулевое расцепление.

В зависимости от ситуации, может понадобиться промежуток времени, который нужно выдержать после изменения показателей подаваемого электричества до его отключения.

По этому показателю можно провести следующую классификацию:

1. Без выдержки.
2. С выдержкой в независимости от показателей подаваемого напряжения.
3. С выдержкой , которая является обратным значением подаваемого электричества.

Вышеуказанные виды автоматических выключателей повсеместно используются в быту и промышленности, но при этом есть несколько нюансов, которые стоит учитывать при их выборе.

Кроме этого, следует обратить внимание на тип установленного размыкателя . Он является основным рабочим органом, проводит размыкание цепи при определенных значениях.

Данный элемент конструкции различается по спецификации действия и диапазону тока, можно провести нижеприведенную классификацию:

1. Электромагнитный тип пользуется большой популярностью, так как в считанные доли секунд проводит разъединение цепи. В конструкцию входит катушка и сердечник, также пружина. Сердечник при определенных условиях втягивается, и пружина воздействует на расцепляющее устройство.
2. Биметаллический тепловой вариант исполнения – зачастую устанавливается для автоматов, которые реагируют на ток, величина которого может привести к разрушению кабеля. На короткое замыкание он также реагирует. Однако, точность работы подобного размыкателя небольшая. Примером можно назвать случай, когда по кабелю, который имеет сечение для 16 А, проходит ток величиной 20 А – выключение произойдет через несколько десятков минут. Если величина тока будет 35 А, то выключение произойдет мгновенно.
3. Полупроводниковый используется крайне редко при изготовлении бытовых выключателей. Расцепление происходит при работе специального блока полупроводниковых реле.

Стоит отметить, что при маркировке редко происходит указание того, какой тип размыкателя использовался при производстве. Для этого следует ввести номер модели и изучить спецификацию.

Критерии выбора

Как ранее уже было отмечено, важно провести правильный выбор выключателя. Это связано с тем, что при неправильном выборе он может либо не сработать в нужный момент, или постоянно срабатывать от перегрузки.

Также, есть вероятность его выхода из строя.

Провести выбор автоматического выключателя можно по следующим показателям:

1. Количество полюсов . Важным показателем можно назвать то, сколько есть полюсов. Их количество зависит от того, к какому типу сети проводится подключение. Одно- и двухполюсные варианты исполнения применяются исключительно в однофазной сети. Трех- и четырехполюсные нужно использовать в трехфазной сети. Част,о проводится их подключение к системе с заземлением нейтрали. Для бытового использования подойдут и автоматы с 1 или 2 полюсами.
2. Номинальное напряжение автомата. Он определяет то, на какое напряжение рассчитано рассматриваемое оборудование. В независимости от того, в каком месте установлен автомат и для каких задач его устанавливают, следует учитывать, что минимальное напряжение автомата должно быть равным или больше напряжения сети.
3. Максимальный рабочий ток . Еще важным показателем, который стоит учитывать, можно назвать максимальный ток. Выбор по нему проводится с учетом следующего нюанса: номинальный показатель должен быть больше максимальному значению силы тока, который может проходить по одному из защищенных участков сети на протяжении длительного или короткого промежутка времени. Для того, чтобы определить величину максимального тока, который может возникнуть в сети, следует провести расчет максимальной мощности. Для этого, проводится суммирование всех показателей мощности приборов, которые подключаются к участку. Согласно принятым расчетам, при сети 220 В, нагрузка 1 кВт определяет максимальную силу тока 5 А. В трехфазной сети с напряжением 380 В при той же нагрузке, мощность составляет 3 А. С помощью этих данных можно провести приблизительный расчет того, какой максимальный ток может возникнуть в цепи.
4. Отключающая способность – еще один параметр, по которому проводится выбор. Для того, чтобы провести выбор по данному показателю, стоит провести расчет номинального тока. Автомат должен быть способен отключить подачу электроэнергии, значение силы которой превысит показатель силы короткого замыкания в точке установленного прибора.

Вышеприведенные критерии выбора касаются бытовых вариантов исполнения.

Для промышленных дополнительно проводят расчет нижеприведенных данных:

1. Термическую стойкость.
2. Электродинамическую стойкость.

Данные расчеты проводятся по причине того, что сильная нагрузка при длительном воздействии могут привести к нагреву элементов автомата. Чаще всего, проводят производство выключателей с номинальными значениями тока: от 4 до 100 или 160 А. Бытовые выключатели производят с номиналом от 16 до 25 А и возможность отключения электричества со значением силы до 3 кА.

Маркировка выключателей

В независимости от того, кто является производителем, на корпусе проводится нанесение определенной маркировки.

Подобная маркировка заключается в следующем:

1. С 16. Стандарт, по которой проводится установка. Буква означает кратность максимального тока. Цифровое значение в данном случае означает номинальное значение тока, единица измерения Ампер. В этом случае, 16 Ампер может проходить через прибор в рабочем режиме.
2. Цифра «3» означает класс по скорости срабатывания. Чем выше показатель, тем лучше.
3. «4500» – цифра, которая должна обязательно быть в маркировке. Данный показатель измеряется в Амперах, указывает максимальное значение тока, при котором срабатывает автоматический выключатель.
4. Наносится серия модуля для того, чтобы можно было узнать все особенности прибора.
5. Указывается номинальное напряжение.
6. Наносится условное обозначение , которое используется при создании схемы.

Все модели должны иметь подобное обозначение, которое наносят на корпус. Зачастую, производитель наносит также свой бренд.

В этой статье я хочу коснуться такой важной темы как правильный расчет сечения кабеля электропроводки. К выбору сечения кабеля стоит отнестись со всей возможной серьезностью, ведь от этого напрямую зависит качество и безопасность всей электропроводки. При заниженном сечении кабеля ток в линии будет превышать максимально разрешенный рабочий ток. При этом рабочий ток электропроводки ограничен максимально допустимой температурой нагрева провода при протекании по нему тока. При превышении этой температуры изоляция начинает перегреваться и плавиться, что приводит к разрушению кабеля. Для скрытой электропроводки теплопроводность провода меньше, чем для открытой проводки, провод хуже охлаждается и соответственно, меньше допустимый рабочий ток.

Не стоит экономить на кабеле, так как при неправильном выборе его придется заменять, а это трудоемкий процесс, зачастую означающий начало нового ремонта.

Расчет и выбор сечения кабеля

Номинальный ток автоматического выключателя выбирается больше или равным расчетному току линии, и не должен превышать максимально допустимую нагрузку в электрической цепи или кабеле:

I расч <=I н <=I доп

Для обеспечения защиты от перегрузки по току, номинальный ток срабатывания автоматического выключателя должен быть на 45% меньше, чем максимально допустимая нагрузка для электрической цепи или кабеля:

Iтр<=1,45*I доп

где I расч – расчетный ток цепи;

I доп – допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля;

I н – номинаьный ток автоматического выключателя;

I тр – Ток срабатывания теплового расцепителя;

Максимальный ток, который может выдержать кабель, следует определять по таблице 1.3.4. (Правила устройств электроустановок). Скрытая проводка, выполненная в штробе под штукатуркой приравнивается к проводке, проложенной в трубе.

Согласно современным требованиям электробезопасности, проводка в квартирах (коттеджах, офисах) должна выполняться трехпроводным медным кабелем или проводом, но при расчетах заземляющий проводник (РЕ) не учитывается, поэтому пользуемся столбиком с параметрами двужильных проводов:

В том случае, если у Вас в доме выполнена электропроводка алюминиевым проводом, то можно воспользоваться таблицей 1.3.5. , в которой указаны значения максимально допустимые значения тока для проводов и кабелей с алюминиевыми жилами:

Выбирая сечение провода, необходимо учитывать требования к его механической прочности. Согласно ТКП 339-2011, п.8.4.4 в зданиях следует применять кабели и провода с медными жилами. Наименьшие допустимые сечения токопроводящих жил проводов и кабелей в электропроводках по ТКП 121 приведены в таблице 8.1.

Согласно этой таблице минимальное сечение проводника для силовых и осветительных цепей составляет 1,5 мм 2 . Следовательно, если в результате расчетов получается, что необходимое сечение составляет 1 мм 2 , то необходимо выбрать проводник минимум 1,5 мм 2 .

Что будет если не учесть уставку теплового расцепителя при выборе автомата? Для удобства рассмотрим пример:

Возьмем самый распространенный номинал автомата – 16 А, ток перегрузки, при котором сработает автомат в течении часа будет равен 16*1,45=23,2 А (выше была представлена таблица, из которой видно, что значение уставки теплового расцепителя равна 1,45 номинального тока). Соответственно именно под этот ток и стоит подбирать сечение кабеля. Из таблицы 1.3.4. подбираем подходящее сечение: для скрытой электропроводки из меди - это минимум 2,5 мм 2 (максимальный ток перегрузки 27 А).

Аналогичным образом можно провести расчёты и для автомата 10 А. Ток, при котором автомат выключится в течении часа будет равен 10·1,45= 14,5А. По таблице этому ток соответствует кабель сечением 1,5 мм 2 .

Очень часто монтажники пренебрегают этим правилом и для защиты линии сечением 2,5 мм 2 ставят автоматический выключатель номиналом 25А (ведь линии длительно может выдерживать ток 25 А). Но при этом забывают, что неотключаемый ток такого автомата составляет 25*1,13=28,25 А, а это уже больше длительно допустимого тока перегрузки. Ток, при котором автомат отключится в течении часа составит 25*1,45=36,25 А!!! При таком токе и за такое время кабель перегреется и сгорит.

Также не стоит забывать, что на рынке кабельной продукции большую часть составляют кабеля, произведенные не по ГОСТу, а по ТУ. Из этого следует, что их фактическое сечение будет занижено. Покупая кабель, произведенный по ТУ, вместо кабеля с сечением жил 2,5 мм 2 Вы можете получить кабель с фактическим сечением жил менее 2,0 мм 2 !
Вот пример того, что может случиться в случае пренебрежения правила выбора сечения кабеля и автомата:

Выбор автоматического выключателя

Учитывая все вышеперечисленные факторы, для увеличения безопасности, надежности и долговечности электропроводки стоит применять следующие соотношения сечения кабеля и автомата, защищающего эту линию:

• 1,5 мм ² → 10 А → 2200 Вт → преимущественно используется для линий освещения.
• 2,5 мм ² →16 А → 3520 Вт → используются в отдельных линиях для розеток мощной бытовой техники (стиральная машина, посудомоечная машина, и т.д.) или групп розеток бытового назначения.
• - 4 мм ² → 25 А → 5500 Вт → для силовых цепей (мощные электроприборы, электрическая система отопления, и т.д.).
• 6 мм ² → 32 А → 7040 Вт → для силовых цепей (электрическая плита, электрическая система отопления, и т.д.).
• 10 мм ² → 40 А → 8800 Вт → для линий ввода или силовых цепей;

После того, как выбрали сечения провода, проводят проверку на допустимую потерю напряжения. При большой протяженности проводов напряжение к потребителям может доходить существенно ниже номинального. Допустимая потеря напряжения в проводах не должна превышать 5% номинального напряжения. Если она окажется больше допустимой, то необходимо выбрать провод большего сечения. В рамках этой статьи мы проверку по потере напряжения рассматривать не будем.