Выбор автомата по сечению кабеля и мощности нагрузки

Выбор автомата по сечению кабеля и мощности нагрузки

Уже достаточно давно в современных домах перестали использовать пробки. Им на смену пришли более технологические устройства — автоматы, они же пакетники, хотя некоторые до сих пор именуют их по-прежнему пробками, но это неправильно, ведь принцип работы пробки и автомата несколько разный. Так как в этой статье мы будем рассматривать подбор автомата, в зависимости от сечения кабеля, то и о пробках речи не будет.

Итак, автомат представляет собой устройство, позволяющее размыкать электрическую цепь автоматическим путем в двух случаях:

  • токовая перегрузка линии;
  • возникновение короткого замыкания (КЗ).

В первом случае перегрузка возникает из-за неисправности электроприборов или их большого количества и удельной мощности. Во втором же случае, из-за замыкания, расход электроэнергии идет на нагрев проводов с максимально возможным током для этого участка. Кроме вышеуказанных случаев разрыва цепи автомат предоставляет возможность мануального управления. На корпусе устройства имеется рубильник, позволяющий размыкать цепь.

Предназначение автоматического выключателя — защита того участка электрической цепи для которой он установлен, а так же своевременное размыкание этого участка при возникающей перегрузке или коротком замыкании.

Немного теории

Из курса физики известно, что существует зависимость между электрической мощностью, силой тока и напряжением в электрической сети. В упрощённом виде эта зависимость выражается следующей формулой для однофазной сети:

где W – мощность тока в ваттах (Вт);

I – сила тока в амперах (А);

V – напряжение в вольтах (В).

В данном случае нас будет интересовать сила тока, поскольку по этому параметру часто подбирается автомат защиты электросети и характеристики электропроводки. Для удобства преобразуем вышеприведённую формулу в выражение:

В качестве примера рассчитаем силу тока для нагрузки, которую дают на электросеть упомянутые выше энергоёмкие потребители. Их суммарная мощность составит порядка 6 кВт, и при напряжении 220 В мы получим силу тока в цепи:

I = 6000 Вт / 220 В = 27,3 А

Для трёхфазной схемы подключения формула (2) примет следующий вид:

Это изменение вызвано тем обстоятельством, что при равной нагрузке и равномерном распределении мощности по фазам ток в трёхфазной сети будет втрое меньше. Таким образом, при той же суммарной мощности в 6 кВт, но при напряжении 380 В, сила тока в цепи будет равна:

I = 6000 Вт / (1,73 х 380 В) = 9,1 А

Получив данный показатель, можно приступать к подбору автоматического выключателя, обеспечивающего защиту сети от перегрузки.

Расчет номинала автоматов защиты

При расчете руководствуются установленной нагрузкой. Из этих соображений производится подбор сечения проводов и устройства, который будет защищать линию.

Например, выполним вычисления линии для 3 розеток. Предполагается подключить электрические приборы, стиральная машина мощностью 2 кВт, СВЧ 1,5 кВт и электрочайник 0,8 кВт. Суммарная мощность равна 4,3 кВт(4300 Вт).

По формуле вычисляем ток:

(Эта формула справедлива для активной нагрузки и применяется при проектировании электроснабжения в квартире.)

По справочным таблицам выбираем подходящее сечение провода. При этом учитывается способ прокладки и материал проводника. Выбираем проводку с медными проводами.

Из нижеприведенной таблицы выбираем ближайшее значение. Берем большее сечение медного проводника 2,5 мм2. Мы возьмем значения для «проложенных в трубе», потому что предполагается скрытая электропроводка.

Следующим этапом подбираем автомат, который будет устанавливаться в электрощитке. По справочной таблице выполняем подбор необходимого автоматического выключателя.

На практике для розеток используют кабель сечением в 2.5 мм². Хотя в таблице указано, что при открытой прокладке нам подойдет и 1.5 мм². Это больше того, что рассчитали мы выше, и обусловлено тем, тем, что кабель прокладывают в стене, а не на открытом воздухе, а также особенностями работы автоматических выключателей — они способы длительно пропускать токи на 13% выше номинального. То есть АВ на 16А будет длительно проводить ток до 18А, на 25А – до 28А и т.д.

Ниже приведена часть таблицы, с рядом номиналов выпускаемых промышленностью автоматов:

Выбираем автоматический выключатель на 16А. По расчетам следует установить прибор на 19,54 А. Но промышленность такие приборы не выпускает, поэтому выбираем значение ниже расчетного. К тому же розетки рассчитаны на ток в 16А, поэтому большего номинала автоматы нельзя ставить независимо от их числа.

Он будет надежно предохранять электропроводку от перегрузки и токов короткого замыкания в квартире или в загородном доме. Аналогичным образом производится расчет при замене старой электропроводки в доме.

В других случаях, когда подключение производится не через розетку, а напрямую, как электроплита, например, автоматический выключатель выбирают по мощности электроплиты. При этом кабель выбирают такой, чтобы через него мог длительно протекать ток номинальный ток с учетом потерь на линии. Важно отметить, что допустимый длительный ток кабеля рассчитанного сечения должен быть выше на 13% (и более) чем номинал автоматического выключателя на этой линии, по обозначенным выше причинам.

Расчет автоматов

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

В этой статье рассмотрим базовые параметры, по которым выполняется расчет автоматического выключателя. Автоматический выключатель – защитный аппарат, который рассчитан на отключение любых сверхтоков в защищаемой цепи в пределах своей чувствительности, прежде чем те вызовут какие-либо повреждения при тепловом воздействии на жилы и изоляцию самого проводника, а также на окружающие его материалы. Под сверхтоками следует понимать токи перегрузки и токи коротких замыканий.

Ввиду необходимости защиты сети от токов КЗ и токов перегрузок в автоматических выключателях применяются комбинированные расцепители (тепловой и электромагнитный), выбор уставок которых рассмотрим ниже.

Расчет автоматов по нагрузке

На основании п. 3.1.4 ПУЭ номинал автомата выбирается наименьшим по расчетному току участка цепи или по току нагрузки электроприемников. Номинал автоматического выключателя по совместительству является уставкой теплового расцепителя. Расчет автоматов по мощности нагрузки сводится к простейшей формуле по оценке максимального тока нагрузки, если нам известна суммарная мощность электроприемников — IB=S/U (при однофазном подключении). После чего подбираем стандартный автомат с номинальным током не менее высчитанного по формуле.

При этом следует учитывать, что выключатель предназначен защищать не нагрузку, а проводник линии, ее питающий.

Основополагающим является следующее условие:

где IB — максимальный рабочий ток нагрузки, In — номинальный ток выключателя, Iz — длительно допустимый ток проводника линии.

См. таблицу расчетов автомата в зависимости от типа подключения и мощности, упрощающую выбор.

Расчет автоматов по току КЗ

Для бытового применения можно ограничиться выбором соответствующего диапазона токов мгновенного расцепления по типу автомата. Для этого вполне подходят типы В (от 3In до 5In) и С (от 5In до 10In). Выбор типа выключателей в зависимости от типа подключенной нагрузки приведен на рисунке.

Конечно, для более точного расчета следует рассчитать величину тока КЗ в конце защищаемого участка цепи, располагая при этом соответствующими исходными данными о питающей подстанции и характеристиках питающей линии. Данные расчеты в большинстве случаев выполняются в специализированных программных комплексах при проектировании новых и реконструкции старых объектов электроснабжения.

Читайте также  Самодельные гриндеры

Для простых случаев ток однофазного замыкания в искомой точке можно рассчитать по формуле:

Zц определяется по формуле:

Для автоматических выключателей с комбинированным расцепителем допускается обеспечивать защиту от токов однофазного КЗ посредством одного из расцепителей (любого).

Полученное значение тока Iк должно удовлетворять условиям:

Ik≥6In – для теплового расцепителя по п.7.3.139 ПУЭ;
Ik ≥1,25 IM – для электромагнитного расцепителя, где IM- уставка ЭМ расцепителя, 1,25- коэффициент, обеспечивающий чувствительность и срабатывание.

Главное, чтобы защитный аппарат обеспечил отключение защищаемого участка цепи при повреждении в конце линии, так как ток КЗ в данной расчетной точке наименьший.

Помимо обычных автоматов в быту и промышленности часто встречаются и другие, родственные устройства. Они обладают определенными достоинствами перед простыми автоматическими выключателями.

Мини модели

Линейка устройств защиты широкого потребления. Устанавливаются в квартирные электрощиты. Данные приборы рассчитаны на малые номиналы 25-32 А. Обладают минимальным функционалом. Стоят дешево и не имеют возможности ручной подстройки тока срабатывания. При некорректной работе их целесообразней заменить новыми, нежели перенастроить.

Дополнительная информация. В дорогих моделях предусмотрен регулятор для корректировки тока срабатывания. Данная процедура проводится в электротехнических лабораториях. Автомат подключается к специальному стенду. Затем ток плавно повышается. Это необходимо, чтобы выяснить при каком значении тока отключается каждое конкретное устройство защиты. А далее, внести корректировки в электромагнитный расцепитель.

Воздушные (силовые или открытые) автоматы

Главные особенности этих устройств — большие размеры, открытое негерметичное исполнение и повышенная номинальная мощность в сравнении с мини моделями. Силовые автоматы широко используются не только для защиты электрических сетей и агрегатов, но и для их включения и выключения.

Воздушный выключатель-разъединитель

Такие выключатели устанавливаются на промышленных распределительных щитах для питания мощных установок на десятки киловатт. Их номиналы достигают значений в 400 А и выше.

Закрытые выключатели

Рассчитаны на повышенную мощность. Применяются для защиты силовых потребителей. Приборы данного класса обладают закрытым герметичным исполнением и сравнительно малыми габаритами. Пригодны в сетях до 3,2 кА и отключаются при КЗ до 35 кА.

Достоинство закрытых устройств защиты заключается в их герметичности. Это свойство допускает их применение в экстремальных условиях тропического климата.

Устройства защитного отключения

В большинстве случаев встречаются в бытовых электросетях. Используются для защиты квартирной проводки от повреждения изоляции, а жильцов от опасного прикосновения к токоведущим частям.

УЗО не предназначено для защиты кабелей от коротких замыканий. Вместо этого оно сравнивает токи, протекающие в фазном и нулевом проводах. Если разница превышает определенное значение, значит, где-то нарушена изоляция или человек коснулся фазного провода. В таком случае электропитание квартиры аварийно отключается.

Дифференциальный автоматический выключатель

Гибридное устройство, обладающее свойствами обычного автомата и полноценного УЗО. Диф автомат одновременно используется для защиты проводки от токов утечки и перегрузок. Такие функциональные возможности позволяют установить в щит вместо двух отдельных устройств защиты одно общее. В результате проводка упрощается и занимает меньше пространства.

Трехфазный дифавтомат к содержанию ↑

Практические рекомендации

Инженерное решение напрямую влияет на точность срабатывания по току автоматического выключателя. В этом плане предпочтительнее электромагнитные АВ.

Подбирать номинал изделия следует индивидуально для каждой схемы. Мнение малоопытных «мастеров», что чем больше, тем лучше – ошибочно. Это может привести к тому, что и провода, и подключенная установка (прибор) начнут дымить, а автоматический выключатель так и не сработает. Причина – неправильный выбор токовой характеристики.

Разновидности защитных устройств

Существует несколько видов АВ, которые подключаются в сеть с целью контроля состояния проводки и, в случае необходимости, прекращения подачи тока. Они могут быть следующими:

  • Мини-модели (маленьких габаритов).
  • Воздушные (открытого типа).
  • Устройства защитного отключения (сокращенное наименование — УЗО).
  • Закрытые (элементы устройств размещены в литом корпусе).
  • Дифференциальные (автоматические выключатели, совмещенные с УЗО).

Мини-модели

Эти аппараты предназначены для работы в цепях, нагрузка в которых невысока. Функцией дополнительной регулировки они обычно не обладают. В этом ряду представлены устройства, которые могут выдерживать ток осечки величиной 4,5 – 15А. Для заводскихх мощностей они не подходят, поскольку сила тока на предприятиях значительно выше их номинала. Поэтому подключают их, как правило, в бытовую проводку.

Большой популярностью пользуются автоматы, входящие в производственную линейку французской фирмы Schneider Electric. Номиналы АВ, выпускаемых этой компанией, могут составлять 2 – 125А, поэтому можно выбрать пакетник для домашних линий различной мощности.

Воздушные (открытые) устройства

Если суммарная мощность приборов, подключенных в сеть, велика, и номиналы автоматов, о которых говорилось выше, недостаточны, следует выбирать воздушные защитные устройства. Номинальный ток отсечки пакетников открытого типа на порядок превышает аналогичный показатель мини-моделей. Чаще всего они бывают трехполюсными, но в последнее время многие компании наладили производство четырехполюсных автоматов.

Защитные устройства открытого типа следует устанавливать в распределительных шкафах, оснащенных изнутри специальными DIN-рейками.

Если класс защиты шкафа – от IP55, то его можно размещать вне здания. Корпус этого оборудования сделан из тугоплавкого металла и надежно защищен от проникновения влаги, что позволяет обеспечить высокий уровень безопасности автоматов, расположенных внутри него.

Воздушные АВ имеют большое преимущество перед миниатюрными. Оно заключается в возможности настройки их номинальных характеристик с помощью специальных вставок, которые ставятся на активный контакт.

Автоматы, относящиеся к этому модельному ряду, отличаются друг от друга только по ширине, зависящей от числа полюсов в устройстве (два и более). По остальным габаритам они полностью совпадают.

Закрытые автоматические выключатели

Корпус этих устройств отливается из тугоплавкого металла, что обеспечивает их идеальную герметичность и делает пригодными для эксплуатации в тяжелых условиях. Максимальный показатель напряжения, который могут выдерживать такие автоматы, составляет 750В, а тока – 200А. Закрытые АВ классифицируются по типу действия на следующие группы:

  • Регулируемые.
  • Тепловые.
  • Электромагнитные.

Выбирать оптимальный тип следует, исходя из решаемых задач.

Наиболее высокой точностью обладают электромагнитные закрытые автоматы, определяющие с минимальной погрешностью среднеквадратичный показатель активного электротока и моментально обесточивающие сеть в случае КЗ, не допуская серьезных последствий.

Электромагнитные автоматы успешно используются для контроля функционирования моторов заводских станков, а также другого мощного оборудования, поскольку они могут выдерживать силу тока величиной до 70 кА. Цифра, обозначающая номинал автомата по току, нанесена на его корпус.

Все типы закрытых выключателей могут иметь от двух до четырех полюсов. Благодаря этому они могут быть использованы для защиты электросетей любых зданий и сооружений жилого и нежилого типа.

Устройства защитного отключения

В качестве самостоятельных защитных аппаратов использовать устройства защитного отключения не следует, поскольку их основной задачей является защита человека от внезапного поражения электричеством. Поэтому устанавливать их рекомендуется вместе с АВ, или приобретать дифференциальный автомат, в составе которого УЗО уже имеется. В первом случае нужно учесть, что в первую очередь должно устанавливаться устройство защитного отключения, а после него автоматы.

Если изменить порядок монтажа, то короткое замыкание приведет к выходу УЗО из строя в результате слишком высокой нагрузки.

Читайте также  Коронка по газобетону

Выбор автоматического выключателя по току

По номинальному току АВ

Промышленность изготавливает большое разнообразие автоматических выключателей по номинальному току: 0,5А; 1А; 1,6А; 2А; 3,15А; 4А; 5А; 6А; 10А; 16А; 20А; 25А; 32А; 40А; 50А; 63А. В быту используется в основном от 6А до 40А.

При покупке АВ нужно выбирать такой номинал, чтобы он срабатывал до того момента, когда ток не превышал бы возможности электропроводки.

Поэтому нужно знать, какого сечения нужно прокладывать провод (кабель) до потребителя или группы потребителей и их мощности. От этого будет зависеть номинал АВ.

Номинальный ток автоматического выключателя, А Нагрузка электрической цепи, 220 В
10 Освещение, сигнализация
16 Розетки общего назначения
25 Кондиционеры, водонагреватели
32 Электрические плиты, духовые шкафы
40; 50 Общий ввод

Каким производителям стоит доверять

Выбор автомата делают с учетом фирмы-производителя. К популярным и качественным брендам относятся: АВВ, Schneider Electric, Legrand и некоторые другие. Доступную продукцию с бюджетными ценами производят фирмы EKF, IEK, TDM и другие. В работе многие изделия ведут себя практически одинаково, поэтому не всегда следует платить лишние деньги за бренд при одинаковом качестве продукции. Изделия фирмы Schneider Electric могут стоить в 3-5 раз дороже IEK.

TDM — изделие производится в Китае двумя сериями: ВА 47-29 и ВА 47-63. ВА 47-29 имеет на корпусе насечки для пассивного охлаждения. Можно опломбировать устройство специальными заглушками, продающимися отдельно. ВА 47-63 выпускаются без охлаждающих насечек. Цена всех изделий в пределах 130 руб.

Китайская фирма «Энергия» выпускает те же серии, что и TDM, но с боковыми углублениями и индикатором включения. Серия 47-63 без индикатора и углублений на корпусе.

Продукция IEK (Китай) завоевала большую популярность покупателей, как и изделия фирм DEKraft и EKF .

КЭАЗ — завод в Курске, выпускающий изделия серий ВМ63 и ВА 47-29. В комплект выключателей входят пломбы, имеется индикация включенного состояния.

Венгерские изделия GE имеют ощутимый вес и большую популярность.

Moeller производятся в Сербии и в Австрии, являются аналогами китайских автоматов защиты, но имеют более высокое качество сборки.

Schneider Electric выпускает несколько серий продукции. Стоимость в пределах 150-180 руб. Альтернативой является продукция фирмы Legrand TX .

В России многие электрике любят продукцию компании АВВ (Германия), которая отличается высоким качеством и надежностью. Выпускается две серии: S (промышленная серия) и SH (бытовая серия). Стоят изделия 250-300 руб.

Автоматический выключатель необходим в электрической цепи любой сети. Для правильного выбора нужно посчитать общую нагрузку и получить предельный ток. Свериться с таблицей и убедиться, что сечение провода и номинал автомата соответствуют друг другу. Правильно выбранный автоматический выключатель исключает возможность возникновения пожара из-за оплавления проводов или короткого замыкания в сети.