Современное электроснабжение частных домов и квартир не рекомендуют делать без защитных автоматов. Они обеспечивают безопасность и гарантируют длительный срок службы проводки. Про выбор автомата защиты и будем говорить в этой статье.
Основная задача автоматического выключателя — защитить проводку от перегрева и изоляцию от плавления. И делает он это путем отключения электропитания в те моменты, когда проводник нагревается до критических температур из-за подключения нагрузки чрезмерно большой мощности. Вторая задача пакетника — отключение линии при токах КЗ (короткого замыкания). Цель та же — сберечь проводку от разрушения.
Своевременное отключение питания при проблемах очень важно, так как предотвращает порчу проводки и пожар. Потому выбор автомата защиты — ответственная задача. Выбирать надо по правилам, а не по принципу «чтобы реже отключалось». Этот способ может привести к пожару. Вообще, выбор автомата защиты проводят по трем параметрам:
- номинал;
- отключающая способность (ток отсечки);
- тип электромагнитного расщепителя (время-токовая характеристика).
Каждый параметр важен и подбирается в зависимости от нагрузки, подключенной к конкретной линии, расположению электропроводки относительно распределительных подстанций.
Виды автоматических выключателей
Автоматы защиты выпускают для однофазных и трехфазных цепей. Для однофазной сети есть два типа пакетников — однополюсные и двухполюсные. К однополюсным подключается только фазный провод и, при срабатывании, отключается только фаза. Такие автоматы рекомендуют ставить в домах и квартирах в помещениях с нормальными условиями эксплуатации. Обычно они устанавливаются на линии освещения, розеточные группы, которые находятся в жилых комнатах, коридорах, кухнях.
Автоматические выключатели — однополюсный, двухполюсный и трехполюсный
На двухполюсные автоматические выключатели заводят и фазный и нулевой провод. Он разрывает обе цепи. Степень защиты тут намного выше так как отключение полное, а не частичное. Такой автомат обеспечит безопасность даже если при аварии напряжение попало на нулевой проводник. Двухполюсные автоматы рекомендуют ставить на выделенные линии, к которым подключена мощная бытовая техника. Также их ставят на помещения со сложными условиями эксплуатации. К ним относится ванная, бассейн, баня.
Для трехфазных сетей используются трехполюсные и двухполюсные автоматические выключатели. На трехполюсные заводят все три фазы. Соответственно, отключают они все одновременно. Такие пакетники ставят на вводе в дом или квартиру, а также на линии, к которым подключены трехфазные потребители — варочная панель, духовой шкаф и другая подобная техника. Для этих же потребителей можно установить четырехполюсные автоматические выключатели. Они также будут отключать и нулевой провод.
На другие линии электропитания, на которых используется одна из фаз, ставятся двухполюсные пакетники. Одновременное отключение фазы и нуля — более предпочтительно. И только на линии освещения можно установить однополюсники.
Выбор автомата защиты по току нагрузки
При планировании электропроводки основное задание — правильно выбрать номинал автоматического выключателя. При прохождении тока через проводник он начинает греться. Чем больший ток проходит по проводнику одного и того же сечения, тем больше выделяется тепла. Задача автоматического выключателя — отключить питание до того момента, когда потребляемый ток станет выше, чем это допустимо. Потому номинал автомата защиты должен быть меньше, чем допустимы ток проводки.
Номиналы автоматических выключателей стандартизованы: 6 А, 10 А, 16 А, 20 А, 25 А, 32 А, 40 А, 50 А и 63 А. На практике шести и десяти амперные варианты уже практически нигде не используются — техники в наших домах становится все больше и линии малого сечения не справляются с нагрузкой.
Выбор номинала
Выбирают автоматический выключатель не по нагрузке, не по мощности подключенных приборов или по току. Эти параметры учитываются при выборе сечения проводника. А выбор автомата защиты делают в зависимости от сечения проводников. Есть специальная таблица, в которой указаны допустимые токи нагрузки и рекомендованный номинал автомата защиты. Пользоваться таблицей просто: находите нужное сечение, в этой строке ищите номинал автомата защиты. Все.
| Сечение жил кабеля | Рекомендуемый номинал защитного автомата | Предельный ток срабатывания автомата | Допустимый длительный ток нагрузки | Максимальная мощность нагрузки | Область применения |
|---|---|---|---|---|---|
| 1,5 мм2 | 10 А | 16 А | 19 А | 4,1 кВт | Освещение и сигнализация |
| 2,5 мм2 | 16 А | 25 А | 27 А | 5,9 кВт | Розетки, электрический теплый пол |
| 4 мм2 | 25 А | 32 А | 38 А | 8,3 кВт | Водонагреватели, кондиционеры, стиральные и посудомоечные машины |
| 6 мм2 | 32 А | 50 А | 46 А | 10,1 кВт | Электроплиты, духовки |
| 10 мм2 | 50 А | 63 А | 70 А | 15,4 кВт | Вводы в дом, квартиру |
Как все работает
Глядя на таблицу возникает вопрос: почему номинал автомата настолько меньше предельно допустимой токовой нагрузки. Ответ в механике работы автоматического выключателя. Он отключается только тогда, когда ток в цепи на 13% превышает ток срабатывания.
Например, автомат на 10 А сработает тогда когда сила тока в цепи будет 16 А + 13% (2,08 А) = 18,08 А. То есть, остается небольшой зазор до величины допустимой нагрузки. Этот зазор необходим, чтобы обеспечить целостность изоляции.
Современная система электроснабжения дома или квартиры не обходится без автоматических выключателей
Что будет, если на провод сечением 1,5 мм2 поставить автомат на 16 А. Ведь его номинал ниже допустимого тока нагрузки? Давайте считать. Ток, при котором пакетник сработает — 25 А + 3,25 А (13%) = 28,25 А. Он выше чем допустимы длительный ток нагрузки. Да, отключаться он будет редко, но через некоторое время изоляция расплавится и проводку придется менять. Потому выбор автомата защиты лучше производить по этой таблице, а никак не по длительно допустимому току.
Выбор по нагрузке
Если линия электропитания проложена с запасом по мощности, а нагрузка на ней далека от предельной можно поставить автомат с более низким номиналом. В этом случае он будет защищать не столько линию от перегрева, сколько технику от токов КЗ.
Выбор автомата защиты по мощности нагрузки — неправильная идея
Выбор номинала автомата защиты в этом случае также можно сделать по той же таблице. Только за отправную точку берем мощность нагрузки. Но еще раз повторимся. Это в том случае, если параметры линии выдерживают намного большую нагрузку чем существует.
Вид электромагнитного расщепителя (кривая отключения)
Следующий параметр, по которому производят выбор автомата защиты — вид электромагнитного расщепителя. Он отвечает за задержку, которая возникает при срабатывании. Она необходима чтобы избежать ложных отключений во время старта моторов различного оборудования.
При включении мотора холодильника, посудомоечной или стиральной машинки, ток в цепи кратковременно возрастает. Это явление называют пусковыми токами, а превышать рабочее потребление они могут в 10-12 раз, но длятся очень недолго. Такое кратковременное повышение вреда не наносит. Так вот, электромагнитный расщепитель должен иметь задержку, которая позволяет игнорировать эти пусковые токи. Отображается эта характеристика латинскими буквами B, C, D. Эта буква ставится перед номиналом автомата защиты (ми фото). Выбор автомата защиты по этому признаку несложен. Надо только знать характер планируемой нагрузки:
Собственно, выбор автоматического выключателя в данном случае прост. На линии освещения достаточно установить автоматы категории B, на остальные можно ставить C.
Выбираем степень защиты от токов КЗ (ток отсечки)
Вторая функция защитного автоматического выключателя — отключать питание при появлении сверх токов, которые возникают при коротком замыкании (КЗ). Автоматы защиты рассчитаны на разные величины этих токов, а характеристика, которая ее отображает — отключающая способность или ток отсечки. Она показывает, при каком токе КЗ автомат все еще останется в рабочем состоянии. Дело в том, что срабатывает пакетник не моментально, ведь существует задержка срабатывания для игнорирования пусковых перегрузок. Во время этой задержки контакты могут оплавиться и устройство окажется неработоспособным. Так вот, ток отсечки или отключающая способность показывает, какой ток могут вынести контакты без ущерба работоспособности.
В бытовой электросети применяются защитные автоматы с тремя степенями защиты от токов КЗ: 4500 А, 6000 А, 10000 А. На корпусе прибора эти цифры проставляются в рамочке чуть ниже номинала автомата. По цене разница довольно ощутима, но это оправдано — в более «стойких» пакетниках используют тугоплавкие материалы, а они значительно дороже.
Как выбрать автомат защиты в этом случае? Выбор зависит от местоположения сети относительно подстанции. Если дом или квартира находятся недалеко, токи КЗ могут быть очень большими, потому отключающая способность должна быть не ниже 10000 А. Если домовладение находится в сельской местности, сети там старые и/или подача происходит по воздушной сети, достаточно автомата с отключающей способностью 4500 А. Во всех остальных случаях ставят на 6000 А.
Степень защиты корпуса
Степень защиты корпус есть в характеристиках. Она обозначается латинскими буквами IP и двумя цифрами. Первая цифра показывает, насколько устройство защищено от проникновения пыли и посторонних предметов. Самая низшая защита (отсутствует) — 0, самый высокий уровень — 6 (полная защита от долговременного воздействия). Вторая цифра отображает защищенность от воздействия влаги. Без защиты — 0, может некоторое время находится в воде — 8. Расшифровка цифр дана в таблице.
Если электрический щиток установлен в квартире, в сухом помещении, достаточно степени защиты IP20. На лестничных площадках желательна уже более высокая степень защиты. Хотя бы IP32. Если автомат устанавливается на улице, стоит ставить не менее IP55.
Дорогие или дешевые?
В магазинах и на рынках есть две ценовые категории защитных автоматов. Одна часть выпускается известными брендами и имеет очень солидный ценник. Это такие Schneider Electric (Шнайдер Электрик), ABB, LeGrand и другие. Эти марки давно на рынке, имеют европейские корни и устоявшуюся репутацию. Качество продукции у них всегда на высоте, так что те, кто не любит рисковать и может себе позволить потратить на сборку электрощитка солидные деньги, предпочитают закупаться продукцией этих производителей.
Рядом с ними обычно лежат такие же автоматы, но стоят они в 2-5 раз меньше. Это IEK (ИЕК), EKF (ЕКФ), TDM (ТДМ), DEKRAFT (Деркафт) и др. Это китайские автоматы, но произведенные на заводах. У некоторых марок (тот же Dekraft) есть европейские корни (в данном случае Германия), но производственные мощности в Китае. Эти марки тоже считаются неплохими, показывают стабильные результаты. Так что для тех, кто старается не тратить лишних денег — это хороший вариант. Доступный по цене и хороший по качеству.
Чего не стоит делать, так это покупать изделия неизвестных производителей. Даже если цена у них очень привлекательная и продавец вам очень их нахваливает.
Есть и при покупке известных брендов подводные камни: слишком много развелось подделок. Причем продают их практически по той же цене, что и оригинал и по внешним признакам отличить их очень сложно. Единственное, на что можно ориентироваться — это меньший вес. В подделках меньше металла, могут отсутствовать какие-то элементы. За счет этого и вес меньше. Еще могут быть погрешности в нанесении надписей, иногда используются краски других оттенков. Чтобы все это заметить, надо предварительно хорошо изучить все нюансы оригиналов на официальных сайтах, а еще лучше подержать их в руках.
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.
Выбор защитных автоматических выключателей производится не только в ходе установки новой электрической сети, но и при модернизации электрощита, а также при включении в цепь дополнительных мощных приборов, повышающих нагрузку до такого уровня, с которым старые устройства аварийного отключения не справляются. И в этой статье речь пойдет о том, как правильно производить подбор автомата по мощности, что следует учитывать в ходе этого процесса и каковы его особенности.
Непонимание важности этой задачи может привести к очень серьезным проблемам. Ведь зачастую пользователи не утруждают себя, производя выбор автоматического выключателя по мощности, и берут в магазине первое попавшееся устройство, пользуясь одним из двух принципов – «подешевле» или «помощнее». Такой подход, связанный с неумением или нежеланием рассчитать суммарную мощность устройств, включенных в электросеть, и в соответствии с ней подобрать защитный автомат, зачастую становится причиной выхода дорогостоящей техники из строя при коротком замыкании или даже пожара.
Для чего нужны защитные автоматы и как они работают?
Современные АВ имеют две степени защиты: тепловую и электромагнитную. Это позволяет обезопасить линию от повреждения в результате длительного превышения протекающим током номинальной величины, а также короткого замыкания.
Основным элементом теплового расцепителя является пластина из двух металлов, которая так и называется – биметаллической. Если на нее в течение достаточно длительного времени воздействует ток повышенной мощности, она становится гибкой и, воздействуя на отключающий элемент, вызывает срабатывание автомата.
Наличием электромагнитного расцепителя обусловлена отключающая способность автоматического выключателя при воздействии на цепь сверхтоков короткого замыкания, выдержать которые она не сможет.
Расцепитель электромагнитного типа представляет собой соленоид с сердечником, который при прохождении сквозь него тока высокой мощности моментально сдвигается в сторону отключающего элемента, выключая защитное устройство и обесточивая сеть.
Это позволяет обеспечить защиту провода и приборов от потока электронов, величина которого намного выше расчетной для кабеля конкретного сечения.
Чем опасно несоответствие кабеля сетевой нагрузке?
Правильный подбор защитного автомата по мощности – очень важная задача. Неверно выбранное устройство не защитит линию от внезапного возрастания силы тока.
Но не менее важно правильно подобрать по сечению кабель электропроводки. В противном случае, если суммарная мощность превысит номинальную величину, которую способен выдерживать проводник, это приведет к значительному росту температуры последнего. В итоге изоляционный слой начнет плавиться, что может привести к возгоранию.
Чтобы более наглядно представить, чем грозит несоответствие сечения проводки суммарной мощности включенных в сеть устройств, рассмотрим такой пример.
Новые хозяева, купив квартиру в старом доме, устанавливают в ней несколько современных бытовых приборов, дающих суммарную нагрузку на цепь, равную 5 кВт. Токовый эквивалент в этом случае будет составлять около 23 А. В соответствии с этим в цепь включается защитный автомат на 25 А. Казалось бы, выбор автомата по мощности сделан верно, и сеть готова к эксплуатации. Но через некоторое время после включения приборов в доме появляется задымление с характерным запахом горелой изоляции, а через некоторое время возникает пламя. Автоматический выключатель при этом не будет отключать сеть от питания – ведь номинал тока не превышает допустимого.
Если хозяина в этот момент не окажется поблизости, расплавленная изоляция через некоторое время вызовет короткое замыкание, которое, наконец, спровоцирует срабатывание автомата, но пламя от проводки может уже распространиться по всему дому.
Причина в том, что хотя расчет автомата по мощности был сделан правильно, кабель проводки сечением 1,5 мм² был рассчитан на 19 А и не мог выдержать имеющейся нагрузки.
Чтобы вам не пришлось браться за калькулятор и самостоятельно высчитывать сечение электропроводки по формулам, приведем типовую таблицу, в которой легко найти нужное значение.
Защита слабого звена электроцепи
Итак, мы убедились, что расчет автоматического выключателя должен производиться, исходя не только из суммарной мощности включенных в цепь устройств (независимо от их количества), но и из сечения проводов. Если этот показатель неодинаков на протяжении электрической линии, то выбираем участок с наименьшим сечением и производим расчет автомата, исходя из этого значения.
Требования ПУЭ гласят, что выбранный автоматический выключатель должен обеспечивать защиту наиболее слабого участка электроцепи, или иметь номинал тока, который будет соответствовать аналогичному параметру включенных в сеть установок. Это также означает, что для подключения должны использоваться провода, поперечное сечение которых позволит выдержать суммарную мощность подключенных устройств.
Как выполняется выбор сечения провода и номинала автоматического выключателя – на следующем видео:
Если нерадивый хозяин проигнорирует это правило, то в случае аварийной ситуации, возникшей из-за недостаточной защиты наиболее слабого участка проводки, ему не стоит винить выбранное устройство и ругать производителя – виновником сложившейся ситуации будет только он сам.
Как рассчитать номинал автоматического выключателя?
Допустим, что мы учли все вышесказанное и подобрали новый кабель, соответствующий современным требованиям и имеющий нужное сечение. Теперь электропроводка гарантированно выдержит нагрузку от включенных бытовых приборов, даже если их достаточно много. Теперь переходим непосредственно к выбору автоматического выключателя по номиналу тока. Вспоминаем школьный курс физики и определяем расчетный ток нагрузки, подставляя в формулу соответствующие значения: I=P/U.
Здесь I – величина номинального тока, P – суммарная мощность включенных в цепь установок (с учетом всех потребителей электричества, в том числе и лампочек), а U – напряжение сети.
Чтобы упростить выбор защитного автомата и избавить вас от необходимости браться за калькулятор, приведем таблицу, в которой указаны номиналы АВ, которые включаются в однофазные и трехфазные сети, и соответствующие им мощности суммарной нагрузки.
Эта таблица позволит легко определить, сколько киловатт нагрузки какому номинальному току защитного устройства соответствуют. Как мы видим, автомату 25 Ампер в сети с однофазным подключением и напряжением 220 В соответствует мощность 5,5 кВт, для АВ на 32 Ампера в аналогичной сети – 7,0 кВт (в таблице это значение выделено красным цветом). В то же время для электрической сети с трехфазным подключением «треугольник» и номинальным напряжением 380 В автомату на 10 Ампер соответствует мощность суммарной нагрузки 11,4 кВт.
Наглядно про подбор автоматических выключателей на видео:
Заключение
В представленном материале мы рассказали о том, для чего нужны и как работают устройства защиты электрической цепи. Кроме того, учитывая изложенную информацию и приведенные табличные данные, у вас не вызовет затруднения вопрос, как выбрать автоматический выключатель.
Автоматический выключатель ИЭК. Тепловой ток – 32 А
Автоматический выключатель имеет в народе ещё несколько названий – защитный автомат, пробка, пакетник, или просто автомат.
О чем идёт речь – на картинке слева. Это самая бюджетная модель.
В данной статье пойдет речь о технических характеристиках защитных автоматов, какие они бывают, и как их выбрать в различных случаях.
В первом приближении, достаточном для практической работы и понимания процессов, статья дает понимание работы защитного автомата.
Некоторые, более глубинные параметры не рассмотрены – например, время-токовая характеристика, максимальная отключающая способность, и др.
На эту тему я уже написал на блоге несколько статей, по ходу буду отсылать по ссылкам.
Функции автоматического выключателя
Из названия видно, что это выключатель , который выключает автоматически . То есть, сам , в определенных случаях. Из второго названия – защитный автомат – интуитивно понятно, что это некое автоматическое устройство, которое что-то защищает.
Подписывайтесь! Будет интересно.
Теперь подробнее. Автоматический выключатель срабатывает и выключается в двух случаях – в случае перегрузки по току, и в случае короткого замыкания (КЗ) .
Перегрузка по току возникает из-за неисправность потребителей, либо когда потребителей становится слишком много. КЗ – это такой режим, когда вся мощность электрической цепи тратится на нагрев проводов, при этом ток в данной цепи является максимально возможным. Далее будет подробнее.
Кроме защиты (автоматического выключения), автоматы могут использоваться для ручного выключения нагрузки. То есть, как рубильник или обычный “продвинутый” выключатель с дополнительными опциями.
Ещё важная функция (это само собой) – клеммы для подключения. Иногда, даже если функция защиты особо не нужна (а она никогда не помешает), клеммы автомата могут очень пригодиться. Например, как показано в статье .
Количество полюсов
По количеству полюсов автоматы бывают:
- Однополюсные (1п, 1p). Это самой распространенный тип. Он стоит в цепи и защищает один провод, одну фазу. Такой изображен в начале статьи.
- Двухполюсные (2п, 2p). В данном случае – это два однополюсных автомата, с объединенным выключателем (ручкой). Как только ток через один из автоматов превысит допустимое значение, отключатся оба. Применяются такие в основном для полного отключения однофазной нагрузки, когда рвется и ноль, и фаза. Именно двухполюсные автоматы применяются на вводе в наши квартиры.
- Трехполюсные (3п, 3p). Применяются для разрыва и защиты трехфазных цепей. Так же, как и в случае с двухполюсными, фактически это три однополюсных автомата, с общей ручкой включения/выключения.
- Четырехполюсные (4п, 4p). Встречаются редко, устанавливаются в основном на вводе трехфазных РУ (распределительных устройств) для разрыва не только фаз (L1, L2, L3), но и рабочего нуля (N). Внимание! Провод защитного заземления (РЕ) ни к коем случае разрывать нельзя!
Ток автоматического выключателя
Токи автоматов бывают из следующего ряда:
0,5, 1, 1,6, 2, 3,15, 4, 5, 6 , 8, 10 , 13, 16 , 20, 25 , 32 , 40 , 50, 63.
Жирным выделены номиналы, наиболее часто применяющиеся в быту. Есть и другие номиналы, но о них сейчас не будем.
Данный ток для автоматического выключателя является номинальным. При его превышении выключатель выключится. Правда, не сразу, о чем сказано ниже:
А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру ?
Подписывайся, и читай статью дальше:
Время-токовые характеристики
Очевидно, что автомат не всегда отключается мгновенно, и иногда ему надо “подумать и принять решение”, или дать шанс нагрузке войти в норму.
Время-токовая характеристика показывает, через какое время и при каком токе отключится автомат. Эти характеристиками также называют кривыми отключения или токо-временными характеристиками. Что точнее, поскольку именно от тока зависит, через какое время отключится автомат.
Кривые отключения или токо-временные характеристики
Поясню эти графики. Как я уже говорил выше, у защитного автомата есть два вида защиты – тепловая (от перегрузки по току) и электромагнитная (от КЗ). На графике работа тепловой защиты – это участок, который плавно спускается. Электромагнитная – кривая резко обрывается вниз.
Тепловая работает медленно (например, если ток превышает номинал в два раза автомат выбьет примерно через минуту), а электромагнитная – мгновенно. Для графика В это мгновение “начинается”, когда ток превышает номинал в 3-5 раз, для категории С – в 6-10 раз, для D (не показан, поскольку в быту не применяется) – в 10-20 раз.
Как это работает – можно пофантазировать, что будет, если ток будет превышать номинал в 5 раз, а защита стоит с характеристикой “С”, как во всех домах. Автомат выбьет только через 1,5-9 секунд, как повезёт. За 9 секунд поплавится изоляция, и проводку надо будет менять. В данном случае поэтому КЗ лучше, чем перегруз.
Выбор автоматического выключателя. Основное правило
Выбирать защитный автомат надо, исходя из площади сечения провода, который этот автомат защищает (который подключен после этого автомата). А сечение провода – из максимального тока (мощности) нагрузки.
Алгоритм выбора автоматического выключателя таков:
- Определяем мощность и ток потребителей линии, которая будет питаться через автомат. Ток рассчитывается по формуле I=P/220 , где 220 – номинальное напряжение, I – ток в амперах, Р – мощность в ваттах. Например, для нагревателя мощностью 2,2 кВт ток будет 10 А.
- Выбираем провод по таблице . Для нашего нагревателя подойдет кабель с жилой сечением 1,5 мм². Он в самых худших условиях в однофазной сети держит ток до 19А.
- Выбираем автомат, чтобы он гарантированно защищал наш провод от перегруза. Для нашего случая – 13А. Если поставить автомат с таким номинальным тепловым током, то при токе 19А (превышение в полтора раза) автомат сработает примерно через 5-10 минут, судя по время-токовым характеристикам.
Много это или мало? Учитывая, что кабель тоже имеет тепловую инерцию, и не может мгновенно расплавиться, то нормально. Но учитывая то, что нагрузка не может просто так увеличить свой ток в полтора раза, и за эти минуты может произойти пожар – это много.
Поэтому, для тока 10 А лучше использовать провод сечением 2,5 мм² (ток при открытой прокладке – 27А), а автомат 13А (при превышении в 2 раза сработает примерно через минуту). Это для тех, кто хочет перестраховаться.
При этом главное правило будет таким:
Ток провода должен быть больше тока автомата, а ток автомата – больше тока нагрузки
Iнагр < Iавт < Iпров
Имеются ввиду максимальные токи.
И если есть такая возможность, номинал автомата должен быть смещён в сторону тока нагрузки. Например, макс.ток нагрузки 8 Ампер, макс.ток провода – 27А (2,5мм2). Автомат следует выбирать не на 13 или 16, а на 10 Ампер.
Привожу таблицу выбора автомата:
Таблица выбора защитного автомата по сечению кабеля
Выбор защитного автомата однозначно зависит от сечения кабеля. Если ток автомата выбран больше, чем надо, то возможен перегрев кабеля из-за протекания большого тока. Если же автомат выбран правильно, то при превышении тока он выключится, и кабель не повредится.
Обратите внимание на способы прокладки кабеля (тип установки). От того, где проложен кабель, ток выбранного защитного автомата может отличаться в 2 раза!
По таблице – имеем исходно сечение кабеля, и под него выбираем защитный автомат. Для нас, как для электриков, наиболее важны первые три столбца таблицы.
Теперь – как выбрать защитный автомат, если известна мощность приборов?
Таблица выбора защитного автомата по мощности нагрузки
Таблица потребления и ток защитного автомата по мощности приборов
Видно, что производитель рекомендует разные время-токовые характеристики для разных электроприборов. Там, где нагрузка чисто активная (разные типы нагревателей), рекомендована характеристика автомата “B”. Там, где есть электродвигатели – “С”. Ну а там, где используются мощные двигатели с тяжелым запуском – “D”.
Таблица зависимости тока защитного автомата (предохранителя) от сечения
А вот как к току автоматического выключателя в зависимости от площади сечения провода относятся немцы.
При проектировании электросети нового дома, для подключения новых мощных приборов, в процессе модернизации электрощита приходится осуществлять выбор автоматического выключателя для надёжной электрической безопасности.
Некоторые пользователи небрежно относятся к данной задаче, и могут не задумываясь подключить любой имеющийся автомат, лишь бы работало, или при выборе ориентируются по таким критериям: подешевле, чтоб не сильно по карману било, или по мощней, чтобы лишний раз не выбивало.
Очень часто такая халатность и незнание элементарных правил выбора номинала предохранительного устройства приводит к фатальным последствиям. Данная статья ознакомит с основными критериями защиты электропроводки от перегрузки и короткого замыкания, для возможности правильного выбора защитного автомата соответственно мощности потребления электроэнергии.
Коротко принцип работы и предназначение защитных автоматов
Автоматический выключатель при коротком замыкании срабатывает практически моментально благодаря электромагнитному расцепителю. При определённом превышении номинального значения тока нагревающаяся биметаллическая пластина отключит напряжение спустя некоторое время, которое можно узнать из графика время токовой характеристики.
Данное предохранительное устройство защищает проводку от КЗ и сверх токов, превышающих расчётное значение для данного сечения провода, которые могут разогреть токопроводящие жилы до температуры плавления и возгорания изоляции. Чтобы этого не произошло, нужно не только правильно подобрать защитный выключатель, соответствующий мощности подключаемых устройств, но и проверить, выдержит ли имеющаяся сеть такие нагрузки.
Внешний вид трех полюсного автоматического выключателя
Провода должны соответствовать нагрузке
Очень часто бывает, что в старом доме устанавливается новый электросчётчик, автоматы, УЗО, но проводка остаётся старой. Покупается много бытовой техники, суммируется мощность и под неё подбирается автомат, который исправно держит нагрузку всех включённых электроприборов.
Вроде всё правильно, но вдруг изоляция проводов начинает выделять характерный запах и дым, появляется пламя, а защита не срабатывает. Это может случиться, если параметры электропроводки не рассчитаны на такой ток.
Допустим, поперечное сечение жилы старого кабеля — 1,5мм², с максимально допустимым пределом по току в 19А. Принимаем, что одновременно к нему подключили несколько электроприборов, составляющих суммарную нагрузку 5кВт, что в токовом эквиваленте составляет приблизительно 22,7А, ему соответствует автомат 25А.
Провод будет разогреваться, но данный автомат будет оставаться включённым все время, пока не произойдёт расплавление изоляции, что повлечёт короткое замыкание, а пожар уже может разгораться полным ходом.
Защитить самое слабое звено электропроводки
Поэтому, прежде чем сделать выбор автомата соответственно защищаемой нагрузке, нужно удостовериться, что проводка данную нагрузку выдержит.
Согласно ПУЭ 3.1.4 автомат должен защищать от перегрузок самый слабый участок электрической цепи, или выбираться с номинальным током, соответствующим токам подключаемых электроустановок, что опять же подразумевает их подключение проводниками с требуемым поперечным сечением.
При игнорировании этого правила не стоит нарекать на неправильно рассчитанный автомат и проклинать его производителя, если слабое звено электропроводки вызовет пожар.
Расплавленная изоляция проводов
Расчет номинала автомата
Допускаем, что проводка новая, надёжная, правильно рассчитанная, и соответствует всем требованиям. В этом случае выбор автоматического выключателя сводится к определению подходящего номинала из типичного ряда значений, исходя из расчетного тока нагрузки, который вычисляется по формуле:
где Р – суммарная мощность электроприборов.
Подразумевается активная нагрузка (освещение, электронагревательные элементы, бытовая техника). Такой расчет полностью подходит для домашней электросети в квартире.
Допустим расчет мощности произведён: Р=7,2 кВт. I=P/U=7200/220=32,72 А. Выбираем подходящий автомат на 32А из ряда значений: 1, 2, 3, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100.
Данный номинал немного меньше расчётного, но ведь практически не бывает одновременного включения всех электроприборов в квартире. Также стоит учитывать, что на практике срабатывание автомата начинается со значения в 1,13 раза больше от номинального, из-за его времятоковой характеристики, то есть 32*1,13=36,16А.
Для упрощения выбора защитного автомата существует таблица, где номиналы автоматов соответствуют мощности однофазной и трёхфазной нагрузки:
Таблица выбора автомата по току
Найденный по формуле в вышеприведённом примере номинал наиболее близок по значению мощности, которое указано в выделенной красном ячейке. Также, если вы хотите рассчитать ток для трехфазной сети, при выборе автомата, ознакомьтесь со статьей про
Подбор защитных автоматов для электрических установок (электродвигателей, трансформаторов) с реактивной нагрузкой, как правило, не производится по мощности. Номинал и тип время токовой характеристики автоматического выключателя подбирается соответственно рабочему и пусковому току, указанному в паспорте данного устройства.
