Соотношение автоматов и мощности. Как производится расчет автоматического выключателя
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.
Пример разводки трехфазной сети — типы автоматов защиты
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:
- 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 . 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 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 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 мм 2 (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. Когда 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:
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.
Подбор автоматического выключателя – это очень важный параметр, от которого часто зависит качество работы конкретных электрических приборов и сети в целом. Чтобы подобрать правильный автоматический выключатель, стоит руководствоваться определенными правилами, которые необходимо знать.
Выбор автомата по мощности нагрузки должен выполняться правильно, ведь в противном случае могут возникнуть проблемы.
Автоматические выключатели – это один из элементов защиты электрической сети от перезагрузок, и они обязательно должны быть качественными. Мощность потребления электричества не должна превышать мощности самого автомата, поэтому, прежде чем его покупать, нужно внимательно рассчитать реальные свои потребности.
Подробнее о способах выбора
Есть несколько способов для того, чтобы выбор автоматических выключателей был удачным и максимально качественным. Чтобы выбрать нужный вариант, стоит грамотно определить показатель номинальной нагрузки в электрической сети.
Чем больше техники работает, тем мощнее нужен автомат.
Выбор с помощью таблицы
Проще всего выбрать нужный автомат с помощью специальной таблицы, которая является достаточно объемной. Узнав суммарный показатель мощности всех приборов, можно без лишних проблем подобрать однофазный, двухфазный или трехфазный выключатель.
Подбор можно выполнить за считанные минуты, если общая мощности приборов немного ниже, чем есть в таблице, то стоит выбрать приблизительно такой же вариант, но лучше, чтобы его мощности была даже чуть выше.
Выбор графическим способом
Подобрать автоматический выключатель согласно своим потребностям можно при помощи специальной графической схемы. Эту схему можно найти в интернете без особых проблем, в ней указывается номинальный ток автомата и его мощность в киловаттах.
Конкретные номиналы по току соответствуют определенным показателям мощности, за счет чего и можно определить нужный вариант. Этот способ практически такой же удобный, как таблица, поэтому многие потребители активно им пользуются.
Если посмотреть на показатели графика, которые расположены по горизонтали, то можно найти показатели токовой нагрузки, а по вертикали указываются данные о мощности конкретного, используемого участка сети. Мощность нужно рассчитать самому, а потом, используя этот показатель, можно определить, какой именно выключатель требуется.
Особые нюансы выбора
При выборе автомата, нужно учесть тот факт, что количество бытовой техники может значительно увеличиться в доме. Учитывая этот фактор, стоит брать автомат, имеющий мощность немного выше, чем это необходимо в настоящий момент. Если количество техники в доме увеличивается, и она активно используется, соответственно и нагрузка на электрическую сеть становится выше.
Совет! Если автомат уже установлен, а техники в доме стало больше, то просто нужно купить новый и установить его. Только в этом случае нужно позаботиться и о новой проводке, т.к. старая может не справится с нагрузкой.
Рассчитав сумму напряжения в конкретном сегменте, покупая автомат, к этому числу стоит добавить еще 50%, чтобы в случае необходимости не пришлось срочно бежать за новым выключателем. Расчет необходимой мощности провести несложно. С такой банальной задачей справиться даже школьник.
Используя повышающий коэффициент, можно спокойно застраховать себя от непредвиденных ситуаций. Но есть и такие случаи, когда советуют использовать не повышающий, а понижающий коэффициент, но они бывают достаточно редкими.
Это важно! Если на сеть приходится повышенная нагрузка, за счет включения множества мощных электроприборов, то нужно не просто менять выключатель, а и проверить, выдержит ли проводка такие нагрузки.
Как выбрать трехфазный автомат?
Трехфазные автоматы просто отлично годятся для сети в 380 вольт, они считаются самыми мощными.
Чтобы определиться именно с выбором этого устройства, стоит следовать таким правилам:
- определить суммарную мощность всех используемых приборов;
- рассчитать мощность, подключенных к системе питания приборов освещения;
- умножить полученный результат на коэффициент, значение которого достигает 1,52;
- выбрать автоматический выключатель для дома по показателям таблицы.
Зная, как выбрать автомат для сети 220 или 380 вольт, можно спокойно покупать автомат для дома, имея уверенность в том, что он качественный. При этом стоит учитывать тот факт, что номинальная сила тока должна быть больше на 15%, чем полученный ранее при расчетах результат.
Принцип выбора однофазный и двухфазных автоматов является примерно таким же, как и для трехфазного.
Выводы
Абсолютно каждый взрослый человек должен научиться выбирать автоматический выключатель, поскольку в доме без него обойтись нельзя. Чтобы правильно подобрать автомат, нужно рассчитать общую мощность всех функционирующих приборов, сделав небольшую добавку мощности на будущее.
Дополнительно нужно посмотреть, выдержит ли проводка конкретное значение нагрузки.
Качественный автомат стоит покупать в специализированном магазине, определив его мощность и модель с использованием специальной таблицы или схемы. Выбирая автомат, нужно учитывать свои реальные потребности и тогда он будет действительно хорошим.
Главное, правильно определить мощность всех электрических приборов в доме. Это легко можно сделать, если посмотреть на корпус того или другого прибора, где прописаны буквально все технические характеристики. Учитывая все нюансы выбора, можно найти и купить автомат для своего дома, который будет выдерживать нагрузку используемых электрических приборов.
Провести нужные расчеты очень просто, поэтому с такой легкой задачей просто нереально не справиться, что уже доказали многие пользователи, подбирая данную вещь для дома впервые, без опыта.
При проведении электромонтажных работ основным критерием всегда должна выступать безопасность. Ведь от этого зависит очень многое, вплоть до жизни и здоровья человека. И совершенно не имеет значения причина подобного мероприятия. В любом случае необходимо правильно подобрать защитные устройства. Именно в связи с этим придётся провести расчёт автомата по мощности, учитывая некоторые важные нюансы.
Каждому, кто сталкивался с электропроводкой, приходилось слышать об автоматических выключателях или автоматах. В первую очередь грамотный электрик всегда посоветует отнестись к выбору столь важной части электросети с особой щепетильностью. Так как впоследствии именно этот нехитрый прибор может избавить от многих неприятностей.
Совершенно неважно, какого рода проводятся электромонтажные работы - ложится ли новая проводка в только что построенном доме, заменяется старая, модернизируется щиток или прокладывается отдельная ветка для слишком энергоёмких приборов - в любом случае особое внимание необходимо уделить подбору автомата по мощности и прочим параметрам.
Любой современный автомат имеет две степени защиты. Это означает, что помочь он сможет в двух, наиболее распространённых ситуациях .
Таким образом, автомат способен защитить не только личное имущество, но в некоторых случаях и жизнь. Хотя для этого необходимо провести грамотный расчёт автоматического выключателя по мощности и ряду других параметров. А также не стоит брать автомат «с запасом», так как при критических значениях токов в сети он банально может не сработать, что равнозначно его отсутствию.
Что же касается защиты человека от поражения электрическим током в результате прикосновения к токоведущим частям, то здесь предпочтительнее использовать УЗО.
Принцип работы
Основной задачей защитного выключателя является отсечение подачи электрического тока от подающего кабеля в сеть потребителя. Происходит это благодаря расцепителям, находящимся в теле автомата. Причём существуют два вида таких частей:
- Электромагнитные, представляющие собой катушку, пружину и сердечник, который при превышении номинальных токов втягивается и через пружину разъединяет контакты. Происходит это практически мгновенно - от 0,01 до 0,001 секунды, что способно обеспечить надёжную защиту.
- Биметаллические тепловые - срабатывают при прохождении токов, превышающих предельные значения. При этом биметаллическая пластина, являющаяся основой такого расцепителя, изгибается и происходит разрыв контактов.
Для более надёжного отключения в большинстве современных моделей автоматов стараются применять оба вида расцепителей.
Учитывая разнообразие электросетей и определённых ситуаций, автоматы могут быть разных видов . Принцип их работы ничем существенным не отличается - срабатывают всё те же расцепители, но в зависимости от ситуации и ряда других нюансов используют разные их вариации.
Так, для стандартной однофазной сети напряжением 220 вольт выпускаются однополюсные и двухполюсные АВ. Первые способны разрывать лишь один провод - фазу. Вторые могут работать и с фазой, и с нулём. Безусловно, предпочтительнее использовать второй вариант. Особенно, если дело касается помещений с повышенной влажностью. Конечно, и однополюсный автомат вполне справится со своей задачей, но могут возникнуть ситуации, когда перегоревшие провода замкнут между собой. В таком случае, естественно, фаза будет отсечена, но вот нулевой провод окажется под напряжением, что может быть крайне опасно.
Для трёхфазных сетей напряжением 380 вольт используются трёх- или четерёхполюсные автоматы. Устанавливать их необходимо и на входе, и непосредственно перед потребителем. Как понятно, такие автоматы отсекают все три фазы, подключённые к ним. В редких случаях возможно использование одно- или двухполюсных защитных устройства для отсекания, соответственно, одной или двух фаз.
Конечно, любой автомат превосходно справится с возложенными на него задачами - это не вызывает сомнения, если он исправен. Но дело в том, что подбирать АВ необходимо с учётом нескольких параметров.
Если выбранный автомат слишком «слабый», то будут происходить постоянные ложные срабатывания. И наоборот, слишком «сильная» модель, будет иметь довольно сомнительную полезность.
Мощность нагрузки
Одной из возможностей подобрать защитное устройство является выбор автомата по мощности нагрузки. Для этого необходимо узнать значение тока нагрузки. И уже из этих данных выбирать соответствующий номинал. Проще всего (да и точнее) это сделать с помощью закона Ома по формуле:
где P - мощность потребителя (холодильник, микроволновая печь, стиральная машина и т. п.), а U - напряжение сети.
Для примера потребитель будет взят 1,5 кВт, а напряжение сети обычное 220 В. Имея эти данные, подставив их в формулу, получится:
I = 1500/220 = 6,8 А.
В случае с трёхфазной сетью 380 вольт, напряжение будет 380 В.
Опираясь на закон Ома, можно без труда посчитать мощность нагрузки, из которой подбирать требуемый номинал автомата. Однако не стоит забывать, что, выбирая таким образом АВ, необходимо сложить нагрузку всех потребителей.
Существует и ещё одна формула для выбора автоматического выключателя по току, но она немного сложнее, но и конечный результат будет куда более точен. На практике это не принципиально, но в ознакомительных целях всё же стоит её привести:
Значения I, P, U будут теми же, что и в законе Ома, а вот cos φ - это коэффициент мощности, который учитывает в нагрузке реактивную составляющую. Это значение помогает определить таблица 6.12 нормативного документа СП 31−110−2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий».
Для примера данные будут использованы те же, т. е. потребитель 1,5 кВт, а напряжение всё те же 220 В. Согласно таблице, cos φ будет равен 0,65, как для вычислительных машин. Следовательно:
I = 1500 Вт/220 В * 0,65 = 4,43 А.
Выбирать автомат лишь по мощности нагрузки будет непростительной ошибкой, которая может дорого стоить. Ведь если не учесть при этом сечение кабеля, то теряется всякий смысл в подборе автомата. Однако полученные значения нагрузки и номинал АВ смогут помочь в подборе необходимого кабеля.
Для этого не понадобится делать никаких расчётов, так как достаточно воспользоваться таблицей № 1.3.6 и 1.3.7 ПУЭ, где понятие длительно допустимый ток означает проходящее длительное время по проводнику напряжение, не вызывающее чрезмерного его нагрева. Проще говоря, за это значение можно принять рассчитанную мощность нагрузки. И получить требуемое сечение медного или алюминиевого провода.
По току короткого замыкания
Чтобы выбрать автоматический выключатель по мощности хотя и понадобились некоторые расчёты, но они были крайне просты. Этого совсем нельзя сказать о расчётах при выборе автомата по токам короткого замыкания.
Но при подборе номинала АВ для дома, коттеджа, квартиры или офиса, подобные расчёты будут излишни, так как основной показатель, особенно влияющий на данные, это длинна проводника. Но в подобных ситуациях она крайне мала, чтобы существенно повлиять на результат. Поэтому такие расчёты проводят лишь при проектировании подстанций и других подобных сооружений, где длина кабелей значительная.
Поэтому при выборе автоматического выключателя обычно приобретают модели с обозначением «С», где учитываются значения пусковых токов.
Подбор номинала
Выбор номинала автоматического выключателя должен соответствовать определённым требованиям. А конкретнее, автомат обязан сработать прежде, чем токи смогут превысить допустимые значения проводки. Из этого следует, что номинал автомата должен быть чуть меньше, нежели сила тока, которую способна выдержать проводка.
Выбрать нужный АВ довольно просто. Тем более что существует таблица номиналов автоматов по току, а это значительно упрощает задачу.
Исходя из всего этого, можно составить алгоритм , по которому проще всего подобрать автомат нужного номинала:
- Для отдельно взятого участка вычисляется сечение и материал провода.
- Из таблицы берётся значение максимального тока, который способен выдержать кабель.
- Остаётся с помощью таблицы лишь выбрать автомат со значением чуть меньшим длительно допустимого тока.
Таблица содержит пять номиналов АВ 16 А, 25 А, 32 А, 40 А, 63 А, из которых и будет выбираться защитное устройство. Автоматы же меньших значений практически не используются, так как нагрузки современных потребителей просто не позволят этого сделать. Таким образом, имея необходимы значения, очень легко выбрать автомат, соответствующий конкретно взятому случаю.
Многолетний опыт эксплуатации электроустановок убедительно доказывает, что выбор автоматического выключателя является очень важной процедурой.
По определению, которое приводится в учебниках по электротехнике и правилах обслуживания электрических сетей, автоматический выключатель представляет собой коммутационное устройство.
С его помощью производится подключение и отключение нагрузки. Нагрузкой считается любой прибор потребляющий электроэнергию.
Одновременно с подключением устройство данного типа выполняет функции защиты от короткого замыкания или от перегрузки в цепи потребления по току.
Прочитав данную статью, вы узнаете, как правильно выполнить расчет нагрузки и выключатель какого производителя следует выбрать.
Сфера применения
Первое, что следует отметить — автоматический выключатель или просто «автомат» всегда включается вручную.
И выключается таким же способом, если не произошло автоматического срабатывания защитного механизма.
При анализе системы электроснабжения многоэтажного дома можно предметно определить назначение того или иного выключателя.
Для электропитания квартиры используются три типа автоматов:
- центральный;
- для цепей освещения;
- для приборов большой мощности.
Если расчет объемов потребляемой энергии выполнен правильно, то все эти выключатели будут находиться в рабочем состоянии сколь угодно долго.
Автоматы широко применяются как в жилищно-коммунальной сфере, так и в промышленном производстве.
Устройства используются в цепях запуска электрических двигателей, обогревающих установок, систем освещения и охлаждения.
Особые условия эксплуатации для них не требуются, за исключением специально указанных.
При проектировании строительных объектов или электрических машин — обязательно выполняется расчет мощности нагрузки.
Результат такого расчета служит основанием для применения конкретного типа выключателя.
Или ступенчатой системы защиты от различных нарушений в электрической сети, в том числе и от короткого замыкания.
Как выбирать автомат
Выбор автоматического выключателя делается для каждой цепи отдельно.
При определенной мощности нагрузки, автомат должен обладать характеристиками, которые соответствуют паспортным данным электродвигателя, отопительного котла или другого потребителя энергии.
Электрическая печь потребляет энергии больше, чем фен или утюг.
Из этого следует, что величина поперечного сечения провода, по которому электричество подается к печке, должна быть больше той величины, которая характеризует провода, подведенные к розетке для включения утюга.
Об этом полезно знать каждому владельцу квартиры или частного дома.
Выбор по сечению провода
Нужно знать и о том, что автомат защищает проводку, а не приборы, которые подключены к электрической сети.
Выбирать прибор по сечению провода приходится в тех случаях, когда проводка проложена давно. В таком случае — нужно просто подстроиться под сложившиеся условия.
Диаметр провода нужно измерить и определить сечение. Имеется специальная таблица, в которой указана допустимая величина тока для конкретного сечения.
И уже по величине тока выбирается тип выключателя. При этом не будет лишним определить величину предельной мощности подключаемых приборов.
Подключение одного электродвигателя проводка выдержит, но если их будет 2 или 3, провода начнут нагреваться, что со временем доведет до короткого замыкания в цепи.
Выбор по току короткого замыкания
Первое, что нужно сделать – определить номинальную величину тока, который будет протекать по цепи.
Выбор автомата по току короткого замыкания делается на основе номинала, который рассчитывается на этапе проектирования.
Специалисты называют эту характеристику прибора предельной коммутационной способностью – ПКС.
Нынче выпускаемые выключатели имеют настройку на три номинала ПКС:
- 4500 Ампер (4,5 кА);
- 6000 Ампер (6,0 кА);
- 10000 Ампер (10,0 кА).
Если взять, к примеру, первую позицию, то величина номинального тока в цепи составляет 4 Ампера. При коротком замыкании в цепи она увеличивается в сто и более раз.
Когда величина достигает ПКС, автомат разрывает контакты. Другими словами — отключает нагрузку.
Автомат, который срабатывает при достижении тока короткого замыкания 4,5 кА, устанавливается для подключения к сети и защиты квартиры в многоэтажном доме.
Для автомата 6,0 кА мощность нагрузки выше. Его используют для подключения одного или нескольких многоэтажных домов.
Элементарный расчет показывает, что выключатель на 10,0 кА применяется в сфере промышленного производства. Выключатели производятся в расчете на разные условия эксплуатации.
Планируя защитить электрические сети от последствий короткого замыкания, нужно внимательно изучить эксплуатационные характеристики коммутатора.
Выбор по мощности
Для выбора автоматического выключателя по этому параметру требуется минимум информации.
Расчет нагрузки выполняется суммированием мощности каждого аппарата, который подключен к сети и работает постоянно.
Необходимо предусмотреть резерв мощности, на случай подключения дополнительных потребителей электроэнергии.
Марка провода и условия эксплуатации так же берется в расчет. Если все данные собраны правильно, то автомат будет служить долго и безотказно.
Маркировка выключателей
Перед тем как выбрать автоматический выключатель необходимо обследовать место его установки.
В том случае, кода новый прибор устанавливается на место отслужившего свой срок и морально устаревшего выключателя, не надо спешить и выбрасывать старый прибор.
Нужно найти на нем маркировку и ознакомиться с ней. Найти и запомнить значение номинала по рабочему току. Новый включатель должен иметь такие же параметры.
Если они будут отличаться в большую сторону, то придется менять провода. Иначе защита от короткого замыкания будет не своевременной и не эффективной.
Замена проводки требует существенных затрат и дешевле будет выбрать соответствующий тип нового выключателя.
Приобретая автомат от производителя в фирменном магазине, нужно обращать внимание на обозначения, которые имеются на лицевой стороне.
Здесь в предельно сжатой форме приведены все основные параметры выключателя. Важный показатель – предельное значение по рабочему току.
Все модели выключателей делятся на три группы, которые обозначаются буквами B, C, D.
Есть таблица, в которой расшифрованы данные обозначения.
- «В» — означает, что тепловой размыкатель срабатывает через 5 секунд после трехкратного превышения тока нагрузки;
- «С» — срабатывает при пятикратной перегрузке через 2 секунды;
- «D» — автомат выдерживает десятикратные нагрузки, но в течение одной-двух секунд.
Мощности бытовых приборов постоянно растут. Число электрических двигателей разного назначения увеличивается.
Практически для каждого электродвигателя, как бытового назначения, так и промышленного, требуются автоматические выключатели.
С учетом того, что устройства эксплуатируются в различных климатических и температурных условиях, на рынок поставляется несколько вариантов изделия.
Непосредственно от производителя можно получить выключатели открытого типа, в литом корпусе и модульные. Первый тип устройства рассчитан на большие мощности и применяется в промышленности.
Прибор в литом корпусе — можно использовать для включения и отключения электродвигателя. Кроме этого, его используют в горной промышленности.
При подаче электричества в квартиру на этажном электрощите могут быть установлены следующие аппараты коммутации ввода:
- предохранители;
- пакетный выключатель;
- рубильник.
Вводной автомат (ВА) – это автоматический выключатель подачи электричества от питающей сети к объекту, если возникает перегрузка в цепи, или произошло короткое замыкание (КЗ). От перечисленных аппаратов он отличается большей величиной номинального тока. На фото изображен щит с расположенным в нем сверху вводным автоматом.
Щит с автоматическим выключателем
Правильнее называть устройство – вводный автоматический выключатель. Поскольку он ближе других устройств находится к воздушной линии, аппарат должен обладать повышенной коммутационной стойкостью (ПКС), характеризующей нормальное срабатывание устройства при возникновении КЗ (максимальный ток, при котором автоматический выключатель способен хотя бы однократно разомкнуть электрическую цепь). Показатель указывается на маркировке прибора.
Типы автоматов ввода
Подача электричества к объекту зависит от его потребностей и схемы электросети. При этом подбираются соответствующие типы автоматов.
Однополюсный
Вводный выключатель с одним полюсом применяется в электросети с одной фазой. Устройство подключается к питанию через клемму (1) сверху, а нижняя клемма (2) соединяется с отходящим проводом (рис. ниже).
Схема однополюсного автомата
Автомат с одним полюсом устанавливается в разрыв фазного провода и отключает его от нагрузки при возникновении аварийной ситуации (рис. ниже). По принципу действия он ничем не отличается от автоматов, установленных на отводящих линиях, но его номинал по току выше (40 А).
Схема вводного однополюсного автомата
Питающая фаза красного цвета подключается к нему, а затем – к счетчику, после чего распределяется на групповые автоматы. Нейтральный провод синего цвета проходит сразу на счетчик, а с него на шину N, затем подключается к каждой линии.
Автомат ввода, установленный перед счетчиком, должен быть опломбирован.
Вводной автомат защищает кабель ввода от перегрева. Если КЗ произойдет на одной из линий ответвлений от него, сработает ее автомат, а другая линия останется работоспособной. Подобная схема подключения позволяет быстро найти и устранить неисправность во внутренней сети.
Двухполюсный
Двухполюсник представляет собой блок с двумя полюсами. Они снабжены объединенным рычажком и имеют общую блокировку между механизмами отключения. Эта конструктивная особенность важна, так как ПУЭ запрещают производить разрыв нулевого провода.
Не допускается установка двух однополюсников вместо одного двухполюсника.
Вводной автомат с двумя полюсами применяется при однофазном вводе из-за особенностей схем подключения в домах старой постройки. В квартиру делается ответвление от стояка межэтажного электрощита однофазной двухпроводной линией. Жэковский электрик может случайно поменять местами провода, ведущие в квартиру. При этом нейтраль окажется на вводном однофазном автомате, а фаза – на нулевых шинах.
Чтобы обеспечить полную гарантию отключения, надо обесточить квартирный щиток с помощью двухполюсника. Кроме того, часто приходится менять пакетный выключатель в этажном щите. Здесь удобнее сразу поставить вместо него двухполюсный вводной автомат.
В квартиру нового дома идет сеть с фазой, нейтралью и заземлением со стандартной цветовой маркировкой. Здесь также не исключена возможность перепутывания проводов из-за низкой квалификации электрика или просто ошибки.
Еще одной причиной установки двухполюсника является замена пробок. На старых квартирных щитках еще остались пробки, которые установлены на фазе и на нуле. Схема соединений при этом остается прежней.
ПУЭ запрещают установку предохранителей в нулевых рабочих проводах.
Двухполюсник в данной ситуации установить удобнее, поскольку нет необходимости переделывать схему.
При подключении электричества к частному дому по схеме ТТ двухполюсник необходим, так как в такой системе возможно появления разности потенциалов между нейтральным и заземляющим проводом.
На рис. ниже изображена схема подключения электричества в квартиру с однофазным вводом через двухполюсный автомат.
Схема ввода с двухполюсным автоматом
Питающая фаза подается на него, а затем – на счетчик и на устройство противопожарного защитного заземления УЗО, после чего распределяется на групповые автоматы. Нейтральный провод проходит сразу на счетчик, с него на УЗО, шину N, а затем подключается к УЗО каждой линии. Нулевой проводник заземления зеленого цвета подключается сразу к шине PE, а с нее подходит к заземляющим контактам розеток №1 и №2.
Вводной автоматический выключатель защищает кабель ввода от перегрева и КЗ. Он также может сработать при КЗ на отдельной линии, если там неисправен другой автомат. Номиналы счетчика и противопожарного УЗО подбираются выше (50 А). В этом случае устройства будут также защищены вводным автоматом от перегрузок.
Трехполюсный
Устройство применяется для трехфазной сети, чтобы обеспечить одновременное отключение всех фаз при перегрузке или коротком замыкании внутренней сети.
К каждой клемме трехполюсника подключается по фазе. На рис. ниже изображены его внешний вид и схема, где для каждого контура существуют отдельные тепловой и электромагнитный расцепители, а также дугогасительная камера.
Трехполюсный автомат в шкафу и его схема
При подключении к частному дому вводной автоматический выключатель устанавливается перед электросчетчиком с защитой на 63 А (рис. ниже). После счетчика ставится УЗО на ток утечки 300 мА. Это связано с большой протяженностью электропроводки дома, где имеет место высокий фон утечки.
После УЗО осуществляется разделение линий от распределительных шин (2) и (4) к розеткам, освещению, а также отдельным группам (6) подачи напряжения в пристройки, трехфазным нагрузкам и другим мощным потребителям.
Трехфазная сеть частного дома
Расчет автомата ввода
Независимо от того, является автомат вводным или нет, его рассчитывают путем суммирования токов отходящих к нагрузкам линий. Для этого определяется мощность всех подключаемых потребителей. Номинал определяется для одновременного включения всех потребителей электроэнергии. По этому максимальному току подбирается ближайший номинал автомата из стандартного ряда в сторону уменьшения.
Мощность вводного автомата зависит от номинального тока. При трехфазном питании мощность определяется тем, как подключены нагрузки.
Требуется также определить количество аппаратов коммутации. На ввод требуется только один выключатель, а затем по одному на каждую линию.
На мощные приборы типа электрокотла, водонагревателя, духового шкафа необходимо установить отдельные автоматы. В щитке должно быть предусмотрено место для установки дополнительных автоматических выключателей.
Выбор ВА
Выбор устройства производится по нескольким параметрам:
- Номинальный ток. Его превышение приведет к срабатыванию автомата от перегрузки. Подборка номинального тока производится по сечению подключенной проводки. Для нее определяют допустимый максимальный ток, а затем выбирают номинальный для автомата, предварительно уменьшив его на 10-15%, приводя к стандартному ряду в сторону уменьшения.
- Максимальный ток КЗ. Автомат выбирается по ПКС, которая должна быть равна ему или превышать. Если максимальный ток КЗ составляет 4500 А, подбирается автомат на 4,5 кА. Класс коммутации подбирается для освещения – В (I пуск >I ном в 3-5 раз), для мощных нагрузок типа отопительного котла – С (I пуск >I ном в 5-10 раз), для трехфазного двигателя большого станка или сварочного аппарата – D (I пуск >I ном в 10-12 раз). Тогда защита будет надежной, без ложных срабатываний.
- Установленная мощность.
- Режим нейтрали – тип заземления. В большинстве случаев он представляет собой систему TN с разными вариантами (TN-C, TN-C-S, TN-S),
- Величина линейного напряжения.
- Частота тока.
- Селективность. Номиналы автоматов подбираются по распределению нагрузок в линиях, например, автомат ввода – 40 А, электроплита – 32 А, другие мощные нагрузки – 25 А, освещение – 10 А, розетки – 10 А.
- Схема питания. Автомат подбирается по количеству фаз: одно,- или двухполюсный для однофазной сети, трех,- или четырехполюсный для трехфазной.
- Изготовитель. С целью повышения степени безопасности, автомат выбирается у известных производителей и в специализированных магазинах.
Количество полюсов для трехфазной сети равно четырем. При наличии только трехфазных нагрузок со схемой подключения треугольником, можно использовать трехполюсный автомат.
Выключатель на вводе должен отключать фазы и рабочий ноль, так как в случае утечки на одной из фаз на ноль существует вероятность удара током.
Трехполюсный автомат можно применять для однофазной сети: фаза и ноль подключаются к двум клеммам, а третья останется свободной.
Выбор вводного автомата в зависимости от типа заземления:
- Система TN-S: подводящие нулевые защитный и рабочий провода разделены от подстанции до потребителя (рис. а ниже). Чтобы одновременно отключить фазы и ноль применяются двухполюсные или четырехполюсные вводные автоматы (в зависимости от количества фаз на вводе). Если они с одним или тремя полюсами, нейтраль проводится отдельно от автоматов.
- Система TN-С: подводящие нулевые защитный и рабочий провода совмещены и проходят до потребителя через общий проводник (рис. б). Автомат устанавливается однополюсный или трехполюсный на фазные проводники, а ноль вводится через счетчик на шину N.
Как показывает практика, подключение вводного автомата не является сложной работой. Важно правильно рассчитать его по мощности, продумать схему соединений и установить с учетом особенностей, приведенных в статье.
