Как выбрать вводный автоматический выключатель по мощности. Расчет сечения кабеля. Суммарная мощность электроприборов
Нет, дорогой читатель, речь сегодня пойдет не о выборе производителя, хотя, не скрою, к этой троице, что на фотке, я неравнодушен. Сегодня я попытаюсь рассказать, как надо выбирать параметры автоматов исходя из условий их применения. К выбору автоматических выключателей надо подходить максимально ответственно, поскольку именно эти скромные труженики электросетей принимают на себя главный удар в большинстве аварийных ситуаций.
Любой серьезный производитель (ну или тот, кто хочет казаться серьезным) указывает на лицевой стороне корпуса автомата несколько малопонятных, но очень важных обозначений. Посмотрим на фотки:
Цифрами 1,2,3 помечены однотипные обозначения на автоматах разных производителей. О чем же они говорят? Давайте разбираться по порядку. Если какие-то слова и аббревиатуры будут непонятны, загляните в . И наберитесь терпения, дорогой читатель, статья будет длинной. Итак:
ЦИФРА 1
На фотографиях цифра 1 указывает на номинальный ток автомата, измеряемый в амперах. Это важнейший параметр автоматического выключателя. На букву слева от номинального тока пока не обращаем внимания, о ней позже.
Для чего, собственно, нужен автоматический выключатель? Правильно, для защиты, но защиты чего? Может быть, бытовой техники? Нет. Бытовую технику он защищать не обязан. Автомат защищает проводку. И именно тот участок проводки, который подключен ПОСЛЕ автомата, а не ПЕРЕД ним. Проводка может быть выполнена кабелем разного сечения, соответственно и длительный ток может выдерживать разный. Задача автомата – не допустить длительного протекания тока, превышающего допустимую для данного кабеля величину. Что же по этому поводу говорят ПУЭ?
Таблица 1.3.4. Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами| Сечение токопроводящей жилы, мм 2 | Ток, А, для проводов, проложенных | |||||
| открыто | в одной трубе | |||||
| двух одно жильных | трех одно жильных | четырех одно жильных | одного двух жильного | одного трех жильного | ||
| 1,5 | 23 | 19 | 17 | 16 | 18 | 15 |
| 2,5 | 30 | 27 | 25 | 25 | 25 | 21 |
| 4 | 41 | 38 | 35 | 30 | 32 | 27 |
| 6 | 50 | 46 | 42 | 40 | 40 | 34 |
| 10 | 80 | 70 | 60 | 50 | 55 | 50 |
| 16 | 100 | 85 | 80 | 75 | 80 | 70 |
Я подредактировал таблицу, убрав из нее сечения, которые не применяются в быту. Условия охлаждения кабеля, проложенного в штробе практически те же, что и при прокладке в трубе. Трехжильный кабель с защитным PE-проводником здесь надо рассматривать как двухжильный, поскольку в нормальном режиме по защитному проводнику ток не протекает. Поэтому нас интересует предпоследний столбец таблицы (выделен красным), в котором указаны допустимые длительные токи для двухжильного кабеля, проложенного в трубе. Вроде все понятно; кабель с сечением жил 1.5 квадрата защищаем автоматом 16А (ближайший в меньшую сторону стандартный номинал от 18А), 2.5 квадрата – 25А и так далее…
Но не тут-то было! Это в СССР можно было купить кабель с заявленным производителем сечением жил в 2.5 квадрата и быть на 100% уверенным, что так оно и есть. Сейчас же «эффективные менеджеры» готовы на все ради извлечения дополнительной выгоды. И подавляющее большинство кабельной продукции идет с заниженным сечением жил. Скажем, купили вы кабель с сечением 2.5 квадрата, померяли микрометром диаметр жилы, посчитали площадь круга и поняли, что вас, мягко говоря, обманули. Реальное сечение жилы оказалось, к примеру, 2.1 квадрата.
Но это еще не все. Кабель-то вам продали как медный? Электротехническая медь должна быть красноватого оттенка, легко гнуться и при этом не пружинить. Теперь посмотрите, что у вас в руках. Жилы имеют желтоватый оттенок, гнутся с усилием и явно пружинят? Поздравляю, вас . Производитель сэкономил еще и на химическом составе жил. Это уже не медь, а скорее латунь. А электропроводность латуни ниже, чем меди.
Что же делать? Ну, во-первых, не все производители жульничают. Есть, например, «Рыбинскэлектрокабель» или кольчугинский «Электрокабель» , выпускающие честную ГОСТовскую продукцию. Правда, она подороже будет. И купить ее в Ярославле с наскока не получится, надо заказывать. Если надо – сделаем, у меня и скидочка есть. Если надо подешевле – можно закупиться в специализированных магазинах, кабель там тоже вполне приемлемого качества, откровенного левака не бывает. Главное – не покупать кабель в овощном магазине магазинах, торгующих всем подряд, от цветочных горшков до автомобилей.
Но вернемся к теме нашего разговора. Допустим, приобретенный вами кабель, так скажем, не совсем честный. Ничего страшного в этом нет. Надо всего лишь снизить номинал автомата на одну ступень. Например, если по таблице 1.3.4 для кабеля с сечением жил 2.5 квадрата допустимый ток 25А, то мы поставим автомат с номиналом 16А. Для кабеля с жилами в 6 квадратов таблица допускает 40А, но мы установим автомат 32А. Короче, лучше немного перестраховаться. Но дело тут не только в перестраховке. Для снижения номинала автомата на одну ступень от табличного значения есть еще одна веская причина. О ней позже.
Кратко подведем итог этой части статьи, приведя в соответствие сечение жил кабеля и номинал автоматического выключателя с учетом разумной перестраховки и области применения:
Продолжаем разговор о цифре 1 на фотках. Теперь поговорим о букве слева от обозначения номинального тока автомата:
Эта буква указывает на характеристику электромагнитного (мгновенного) расцепителя. Кто не знаком с устройством автоматического выключателя и не знает, что такое электромагнитный расцепитель (ЭмР), прошу . ЭмР срабатывает при возникновении тока короткого замыкания (ТКЗ). Но автомат должен уметь отличать коротыш от перегрузки. Например, через автомат номиналом 16А пошел ток 25А. Это перегрузка, но не ток короткого замыкания. Биметаллическая пластина теплового расцепителя (ТР) нагревается и заставляет автомат отключиться. Но на это нужно время, ТР не умеет срабатывать мгновенно. А если ток будет не 25, а 200А? Вот это уже похоже на коротыш. Пока ТР сработает, может и пожар начаться! Здесь в дело вступает ЭмР, который заставит автомат отключиться немедленно.
Где же проходит граница, за которой ЭмР должен расценить перегрузку как короткое замыкание и мгновенно отключить автомат? На эту границу и указывает буква слева от обозначения номинального тока автомата. Называется она характеристикой электромагнитного расцепителя. Эта буква обозначает кратность тока отсечки ЭмР (Iотс ) по отношению к номинальному току автомата (Iн ). То есть, отношение Iотс/Iн . Буквы эти могут быть разные, но самых ходовых три:
Буква «B». Iотс=3…5Iн
Буква «C». Iотс=5…10Iн
Буква «D». Iотс=10…20Iн
Разберем два примера:
Пример первый. Через автоматический выключатель с номинальным током 16А и характеристикой «C» (C16) пошел ток 100А. Сработает ли отсечка (ЭмР) или автомату потребуется время на сработку ТР? Умножаем номинальный ток автомата на коэффициент кратности, соответствующий характеристике «C» (в расчетах для надежности следует пользоваться наибольшим значением коэффициента кратности из диапазона для соответствующей характеристики; если для характеристики «C» диапазон составляет 5…10, в расчетах принимаем значение коэффициента равным 10):
16х10=160А
Электромагнитный (мгновенный) расцепитель автомата С16 сработает при токе не меньшем, чем 160А. Но у нас ток через автомат составляет 100А. Значит что? Правильно, ЭмР в этом примере не сработает и надеяться остается только на ТР.
Пример второй. Условия те же, что и в предыдущем примере, но характеристика ЭмР уже не «C», а «B» (автомат B16):
16х5=80А
Минимальный ток срабатывания ЭмР в этом случае 80А. А у нас протекает 100А. Поэтому мы имеем запас в 20А и отсечка уверенно сработает; автомат отключится мгновенно.
Для наглядности я стырил в Инете вот такую картинку:
Картинка называется «Время-токовая характеристика автоматического выключателя». Зная, во сколько раз ток через автомат больше его номинала, по ней можно определить время срабатывания. На картинке светло-серым цветом обозначена область срабатывания электромагнитного расцепителя, а над ней – теплового, цветом потемнее. Опять несколько примеров:
1. Ток через автомат вдвое больше его номинала. Из картинки следует, что автомат с любой характеристикой отключится в интервале времени от 10 до 50 секунд.
2. Ток через автомат в восемь раз превышает номинальный. Автомат с характеристикой «B» отключится за время 0,01 секунды, сработает ЭмР. А автомат с характеристикой «С» сработает в интервале времени 0,01…3 секунды. Помните интервал кратности тока отсечки 5…10Iн для характеристики «С»? У нас в примере восьмикратная перегрузка, лежащая внутри этого интервала. Поэтому время срабатывания будет зависеть от конкретного экземпляра автомата. У одного автомата ЭмР сработает (0,01 секунды), у другого – нет, и автомат придется отключать тепловому расцепителю за 3 секунды.
3. Ток через автомат в 15 раз превышает номинальный. Здесь автоматы с характеристиками «В» и «С» сработают мгновенно, а автомат с характеристикой «D» (интервал кратности тока отсечки 10…20Iн) может сработать мгновенно, а может и подумать 2 секунды. Опять же, это будет зависеть от конкретного экземпляра.
4. Тридцатикратное превышение номинального тока. Конкретный коротыш! В этом случае все три автомата («В», «С» и «D») «клацнут» немедленно.
Но это еще не все «интересности» данной картинки. Видите в верхнем левом углу две линии, уходящие вверх и рядом с ними два числа – 1,13 и 1,45? Это очень интересные числа. Это коэффициенты кратности перегрузки, при которых автомат срабатывает за время больше часа (1,13) и меньше часа (1,45). Другими словами, если перегрузка меньше, чем в 1,13, то автомат вообще не сработает. Если в интервале от 1,13 до 1,45, то сработает за время больше часа. А если кратность перегрузки больше 1.45, например, 1.6, то автомат сработает за время меньше часа.
Давайте вернемся чуть назад, к выбору номинального тока автомата. Помните таблицу 1.3.4? Давайте посчитаем, что будет, если слепо пользоваться этой таблицей и не думать головой. Для кабеля с жилами 2,5кв при прокладке в штробе таблица допускает длительный ток 25А. ВЫКЛючаем мозги и тупо ставим на эту линию автомат 25А. А затем устраиваем перегрузку; скажем в 1,4 раза. 25х1,4=35А! А время-токовая характеристика говорит нам, что автомату на сработку при такой перегрузке потребуется больше часа. То есть, больше часа по кабелю будет протекать ток почти в полтора раза превышающий предельно допустимый! А если вдобавок кабель проложен так, что условия охлаждения у него неважные, например в гофре или в слое утеплителя или то и другое одновременно? Про то, что кабель, возможно, с заниженным сечением жил тоже не забываем. Что же получится в итоге? Да поджарим мы кабель! Возгорания, скорее всего, не случится, но неизбежно произойдет деградация изоляции, которая даст о себе знать через несколько лет. А если такие перегрузы будут происходить регулярно, то гораздо раньше. Вот это и есть еще одна причина для снижения номинала автомата на одну ступень от табличного значения. Привет вам, джамшуты, лепящие автоматы 25А на розеточные линии! Специально для вас повторяю:
1.5 кв.мм. – 10А. Линии освещения.
2.5 кв.мм. – 16А. Линии розеток.
4 кв.мм. – 25А. Линии проточных водонагревателей умеренной (до 5кВт) мощности.
6 кв.мм. – 32А Линии электроплит или проточных водонагревателей большой мощности; ввод в квартиры с газовыми плитами.
10 кв.мм. – 50А. Ввод в квартиры с электроплитами.
Кстати, есть еще один нюанс. Большинство обычных бытовых розеток предназначены для подключения к ним жил с сечением в 2,5 квадрата. А вот допустимый ток, указанный на розетке – 16А. Поэтому и автомат должен иметь номинал не более 16А, несмотря на то, что таблица 1.3.4 допускает для кабеля с жилами 2.5 квадрата длительный ток 25А. Бытовые приборы, имеющие обычную вилку, предназначенную для включения в обычную розетку никогда не имеют мощность больше 3,5кВт, а значит, в лимит 16А легко вписываются.
Но вернемся к характеристике электромагнитного расцепителя. Как же правильно выбрать эту самую буковку слева от номинального тока автомата? Ясно, что нужно стремиться к тому, чтобы ЭмР автомата уверенно срабатывал при возникновении ТКЗ. Другими словами, произведение номинального тока автомата на коэффициент кратности должно быть заведомо меньше ТКЗ, который может возникнуть в защищаемом участке сети. И чем выше будет ТКЗ, тем уверенней сработает автомат. Но от чего зависит ожидаемый ТКЗ? Всего от трех факторов:
1. Протяженность сети. Чем больше расстояние от трансформаторной подстанции до вашего дома, чем дальше ваш подъезд от домового ВРУ и чем выше ваш этаж, тем меньше будет ожидаемый ТКЗ.
2. Сечение проводников. Если стояки вашего дома проложены алюминиевыми проводами с сечением всего 6 квадратов, а в квартире «лапша» АППВ сечением 2.5 квадрата, на большой ТКЗ рассчитывать не стоит.
3. Состояние соединений. Куча «сопливых» скруток в этажных щитах также снизит ожидаемый ТКЗ.
Существуют специальные приборы для измерения ожидаемого ТКЗ. Ценник у них негуманный, поэтому большинству домашних мастеров они недоступны. Но при выборе характеристики электромагнитного расцепителя можно руководствоваться несколькими простыми правилами:
Характеристика «B». Предпочтительна в старом жилом фонде, где не проводилась реконструкция внутридомовых электросетей. Также, в сельских и дачных домах, получающих питание от воздушных линий, имеющих большую протяженность. Здесь надо отметить, что цена автоматов с характеристикой «В» немного выше, чем с характеристикой «С» и в свободной продаже их нет, заказная позиция. Но опять же, дорогой читатель, если надо – сделаем.
Характеристика «C». Автоматы с этой характеристикой наиболее распространены и доступны в продаже. Их можно применять в электросетях, находящихся в удовлетворительном состоянии.
Характеристика «D». Такие автоматы из-за большой кратности тока отсечки (10…20Iн) в промышленности используются для защиты линий с большими пусковыми токами, возникающими, например, при пуске мощных электродвигателей. А в быту им не место! Вот что говорит ГОСТ 32395-2013 «Щитки распределительные для жилых зданий»:
«6.6.5 Автоматические выключатели ….. должны иметь расцепители токов короткого замыкания (электромагнитные, типов В, С )»
Как видим, характеристика «D» в жилых домах недопустима.
Ну вот, дорогой читатель, с номинальным током автоматического выключателя и с характеристикой электромагнитного расцепителя мы разобрались. Теперь переходим к цифре 2 на фотках.
ЦИФРА 2
На фотографиях цифра 2 указывает на отключающую способность автомата (ОС), измеряемую в амперах. Это максимальный ток КЗ, который автомат способен отключить, сохранив свою работоспособность. Выше я говорил о том, что в старом жилом фонде, в сельской местности и в дачных поселках ожидаемый ТКЗ не достигает больших величин и для обеспечения защиты приходится применять автоматы с характеристикой «В», то есть, с более чувствительными ЭмР, способными отреагировать на сравнительно малый ток короткого замыкания.
Но ситуация может быть и прямо противоположной. Если у вас квартира-новостройка, стояки в подъезде большого сечения, а подстанция расположена прямо во дворе, ожидаемый ТКЗ может достигать очень больших величин, до 2000…3000А! Автомат конечно же сработает, но когда его контакты разойдутся, между ними возникнет мощная дуга, которую надо будет немедленно погасить. Вот на способность автомата погасить дугу, вызванную коротким замыканием и указывает его отключающая способность.
Отключающая способность может быть 3000, 4500, 6000 и 10000А. К слову сказать, автоматы с ОС 3000 и 4500А в странах Евросоюза запрещены к применению. Автоматы с ОС 3000А европейские фирмы уже не производят; 4500-амперники производят, но продают только на просторах СНГ. Собственно, криминала в этом нет; автомат с отключающей способностью 4500А пригоден для применения в жилом фонде. Вот автомат от ABB модели SH201L с ОС 4500А:
Эта серия у ABB называется «Compact Home», то есть, она предназначена для применения в жилищном строительстве.
Но я все же предпочитаю применять автоматы с отключающей способностью 6000А. Дело в том, что чем выше отключающая способность автомата, тем больше его ресурс. А учитывая то, что разница в цене автоматов с ОС 4500 и 6000А всего около 20 рублей, мизерная экономия на собственной безопасности неуместна.
Ну и наконец, дорогой читатель, мы добрались до цифры 3 на фотках.
ЦИФРА 3
Цифра 3 на фотках указывает на класс токоограничения. Что же это такое?
Давайте представим, как срабатывает автомат при возникновении короткого замыкания:
1. Ток короткого замыкания вызывает увеличение магнитного потока в катушке электромагнитного расцепителя.
2. Сердечник катушки перемещается под воздействием ее магнитного поля и страгивает (провоцирует) механизм расцепления контактной группы.
3. Механизм расцепления срабатывает и размыкает контакты.
4. Возникшая между контактами дуга гасится дугогасительной камерой.
Ясно, что каждый из этих четырех этапов занимает какое-то время. Но ведь у нас коротыш и в аварийной линии протекает огромный ток! Значит, время срабатывания автомата должно быть как можно меньше; чем меньше будет это время, тем меньше бед успеет натворить ток коротыша. И очень желательно, чтобы автомат сработал до того, как ток КЗ достигнет своего максимального значения.
Автомат с классом токоограничения 2 срабатывает за время не более, чем 1/2 полупериода. А автомат с классом 3 срабатывает быстрее, не более чем за 1/3 полупериода и, разумеется, является более предпочтительным. Заметьте, во втором случае (класс 3) автомат сработает раньше, чем ток КЗ достигнет своего максимума.
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.
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.
Автоматические выключатели предназначены для защиты электропроводки от перегрузок и короткого замыкания. Ошибочно полагать, что при выборе электроприбора нужно руководствоваться показателями нагрузки на сеть. Автомат защищает именно кабели и провода, а не подключенную бытовую технику.
При повышении нагрузки на электрическую сеть возрастает сила тока, из-за которой начинают греться провода, и происходит оплавление изоляции. В этот момент срабатывает автоматический выключатель. Ток перестает поступать на данный участок цепи, т.к. электроприбор ее размыкает. Автоматические выключатели ставят на вводе.
Типы автоматов
Типы автоматических выключателей различают по расцепителям. Расцепитель - это конструктивный элемент автомата, на который возложена основная функция по разрыву электросети в случае увеличения напряжения.
- Электромагнитные расцепители - моментальное реагирование и срабатывание автомата. Принцип работы: при увеличении силы тока сердечник в сотые доли секунды втягивается, тем самым напрягая пружину, которая заставляет срабатывать расцепители
- Тепловые биметаллические расцепители - разрыв сети происходит, только если нарушаются предельные значения параметров кабеля. Принцип действия заключается в изгибе пластины при ее нагреве. Она толкает рычаг в автомате, и он отключается
- Полупроводниковые расцепители - используют на сети переменного/постоянного тока на вводе. Работу по разрыву линии осуществляет блок реле трансформатора
Характеристики чувствительности к перегрузкам
Для начала нужно обратить внимание на основные характеристики срабатывания:
- Характеристика А - для электропроводки с особо чувствительным оборудованием. Расчет на мгновенную реакцию автомата на перегрузку
- Характеристика В - для защиты электропроводки (розетки и освещение) от нагрузки в жилых домах. Небольшая задержка в срабатывании автомата при увеличении силы тока в 3-5 раз от номинального значения
- Характеристика С - для защиты электропроводки от нагрузки в жилых домах и для сетей с большим пусковым током. Наиболее распространенная характеристика. Автомат не реагирует на небольшие скачки напряжения, а срабатывает только при серьезных перегрузках - увеличении силы тока в 5-10 раз от номинального значения
- Характеристика D - для защиты электропроводки от нагрузки с большим пусковым током. Устанавливают на вводе для контроля электрической сети всего здания. Отключает сеть при увеличении тока в 10-50 раз от номинального значения
Выбор автомата по количеству полюсов
В зависимости от цели применения автомата выбирают количество полюсов автомата:
- Однополюсный - для защиты освещения и розеток
- Двухполюсный - для защиты мощной бытовой техники (стиральная машина, электрическая плита и т.д.)
- Трехполюсный - для защиты генераторов, скважинных насосов и т.д.
- Четырехполюсный - для защиты четырехпроводной сети
Выбор автомата по мощности
Выбор автоматического выключателя осуществляется по номинальному току. Для его расчета нужно использовать общепринятую формулу:
Где: I - это величина тока
P - мощность всех электроприборов в Вт
U - напряжение в сети в В (обычно 220В)
Помимо выбора автоматического выключателя по мощности необходимо учитывать расчет максимального рабочего тока. Номинальный ток должен быть больше или равен максимальному. Для расчета нужно суммировать мощность всех приборов и разделить ее на напряжение в сети, умноженное на понижающий коэффициент.
В зависимости от типа проводки расчет предельных значений:
- Для алюминиевых проводов - до 6А на 1 квадратный миллиметр
- Для медных проводов - до 10А на 1 квадратный миллиметр
При установке автоматического выключателя нужно еще учитывать и повышающие коэффициенты. Они рассчитываются от количества потребителей электроэнергии:
- Количество потребителей 2 -0,8
- Количество потребителей 3 - 0,75
- Больше 5 потребителей - 0,7
Помимо повышающих, для расчета используют и понижающие коэффициенты: отличие суммарной и потребляемой мощности. Значение 1 - для одновременного подключения нескольких бытовых приборов и 0,75 - если бытовые приборы есть, но из-за отсутствия розеток одновременно их включить нельзя.
После расчета нужно сверить по таблице максимально допустимое значение тока для проводника:
Основные правила выбора автоматов
- Покупать автомат нужно в специализированных магазинах
- При выборе производителя отдавать предпочтение наиболее известному и надежному
- Нельзя приобретать автоматы с поврежденным корпусом
- Выбор автомата должен соответствовать параметрам электропроводки после расчета мощности
- Для старой электропроводки, в которой были использованы алюминиевые провода, можно использовать автомат не больше 16А, либо два по 16А при наличии двух отходящих проводов. Включать одновременно несколько видов бытовой техники нельзя
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.