Выбор автоматических выключателей по току.

Автоматические выключатели для отключения электричества при перегрузках и коротких замыканиях монтируют на входе каждой домашней сети. Необходимо правильно рассчитать номиналы автоматических выключателей по току, чтобы работа была эффективной.

В статье описан расчет параметров автомата и подбора защитного устройства. Узнайте, как выбрать прибор для защиты электросети.
Советы помогут приобрести устройство, которое точно сработает в случае опасности для проводки.

Параметры автоматических выключателей

Чтобы правильно подобрать номинал выключателей, нужно знать, как работают устройства отключения, в каких условиях и когда срабатывают.

Параметры работы автоматических выключателей регламентируются российскими и международными нормативными актами.

Основные элементы и маркировка

Выключатель состоит из двух элементов, отвечающих за срабатывание при переходе силы тока за пределы заданного диапазона.

  • Под действием тока биметаллическая пластина нагревается и изогнувшись, прижимает толкатель, размыкающий контакты. Это тепловая защита от перегрузки.
  • Сильный ток в обмотке соленоида создает магнитное поле, сжимающее сердечник, который затем действует на толкатель. Такая «токовая защита» от короткого замыкания срабатывает быстрее, чем пластина.

Маркировка электрических защитных устройств указывает на основные параметры.

На каждом автоматическом выключателе указаны основные характеристики. Это помогает не перепутать устройства при их размещении в щитке.

Характеристика работы времявого реле зависит от диапазона срабатывания соленоида. Для защиты проводки и электроприборов в жилых помещениях применяют выключатели типа «C» или, реже – «B». В быту разницы между ними практически нет.

Тип «D» применяют в служебных и столярных мастерских, где есть оборудование с двигателями мощными в момент запуска.

Существуют два стандарта для устройств отключения: жилой (EN 60898-1 или ГОСТ Р 50345) и промышленный (EN 60947-2 или ГОСТ Р 50030.2). Автоматы обоих стандартов можно применять в жилых помещениях.

При номинальном токе стандартные ряды автоматов для бытовых условий включают приборы с характеристиками 6, 8, 10, 13 (редко), 16, 20, 25, 32, 40, 50 и 63 А.

Время-токовые характеристики срабатывания

Чтобы узнать скорость срабатывания автоматического выключателя при перегрузке, используют таблицы. В этих таблицах показана зависимость времени отключения от коэффициента превышения номинала, рассчитываемого как отношение действующего тока к номинальному.

K = I / In.

График резко падает при коэффициенте диапазона 5-10 единиц из-за срабатывания электромагнитного расцепителя. Для выключателей типа «B» это происходит при значении 3-5 единиц, а для типа «D» – 10-20.

Диапазон времени срабатывания автоматов типа «C» зависит от соотношения силы тока и установленного значения для данного выключателя.

При значении К равном 1,13 автомат не отключает линию в течение часа, а при K = 1,45 – гарантированно отключает за час. Эти значения указаны в п. 8.6.2 ГОСТ Р 50345-2010.

Чтобы узнать, через какое время срабатывает защита при К=2, нужно провести вертикальную линию от этого значения. График показывает, что отключение наступит между 12 и 100 секундами.

Большой диапазон времени срабатывания автомата связан с тем, что нагревание пластины зависит не только от силы тока, протекающего через неё, но и от характеристик окружающей среды. При более высокой температуре срабатывание происходит быстрее.

Правила выбора номинала

Электросети в квартирах и домах различаются, поэтому универсальных схем подключения выключателей с определенным номиналом нет. Расчет допустимых параметров автоматов – сложный процесс, зависящий от множества факторов. Необходима точная оценка всех условий, чтобы исключить риск аварийных ситуаций.

Принцип устройства внутриквартирной разводки

Внутренние электрические сети построены по принципу «дерево» — графа без циклов. селективностью автоматовНормы, устанавливающие защиту всех видов электрических цепей с помощью защитных устройств.

Это повышает устойчивость системы в случае аварии и упрощает процесс её восстановления. Кроме того, значительно легче распределять нагрузку, подключать энергоемкие приборы и изменять разводку проводов.

В основании графа установлен вводной автомат, а после разветвления для каждой электрической цепи располагают групповыми выключателями. Эта схема применяется давно и считается стандартом.

Вводной автомат контролирует общий ток, не давая превысить разрешенное значение для объекта. Перегрузка может повредить наружную проводку и вызвать срабатывание защит за пределами квартиры, относящихся к общедомовой собственности или местным энергосетям.

Функции групповых автоматов включают контроль силы тока по отдельным линиям.
Это предохранение от перегрузки кабеля на выделенном участке и подключенной к нему группе потребителей электроэнергии. При коротком замыкании, если такое устройство не срабатывает, его страхует вводной автомат.

Для квартир с небольшим количеством электроприборов рекомендуется установить отдельную линию для освещения. При отключении автомата другой цепи свет останется включенным, что позволит устранить проблему в более комфортных условиях. В большинстве щитков номинал вводного автомата меньше суммы на групповых.

Суммарная мощность электроприборов

Наибольшая нагрузка на сеть случается при работе всех бытовых приборов одновременно. В большинстве ситуаций общая мощность определяется суммой мощностей каждого устройства. Но иногда этот показатель может быть меньше.

В некоторых случаях работа всех подключенных к линии электроприборов одновременно маловероятна, а порой и невозможна.
Чтобы избежать проблем, в домах устанавливают ограничения на работу мощных устройств: исключают одновременное включение или используют ограниченное число розеток.

В связи с малой вероятностью одновременной работы всей офисной техники, освещения и дополнительного оборудования (чайники, холодильники, вентиляторы, обогреватели и так далее), при расчете максимальной мощности применяют поправочный коэффициент.

При электрификации офисных зданий для расчетов используют эмпирический коэффициент одновременности, значение которого находится в диапазоне от 0,6 до 0,8. Максимальная нагрузка рассчитывается путем умножения суммы мощностей всех электроприборов на этот коэффициент.

При подсчётах следует помнить о разнице между полной и действующей мощностью, их соотношение определяется косинусом фи. f)).

Для функционирования устройства требуется ток мощностью, равный потребляемому тока делимому на этот коэффициент.

Ip = I / cos (f)

Где:

  • Ip– величина номинального тока, используемая при расчёте нагрузки.
  • I – сила потребляемого прибором тока;
  • cos (f) <= 1.

В характеристиках электрического устройства обычно указывается номинальный ток, либо сразу, либо с уточнением величины cos(φ).

Значение коэффициента для люминесцентных источников света равно 0,9; для светодиодных ламп – около 0,6; для обычных ламп накаливания – 1. При отсутствии документации, но при известной мощности бытовых устройств, для гарантии принимают cos(f) = 0,75.

Рекомендуемые значения коэффициента мощности, представленные в таблице, применимы для расчета электрических нагрузок при отсутствии данных о номинальном токе.

Информация о выборе автоматического выключателя по величине нагрузки содержится в… следующей статье, с содержанием которой мы советуем ознакомиться.

Выбор сечения жил

Перед укладкой силового кабеля от щитка к группам потребителей нужно определить суммарную мощность работающих электроприборов одновременно. Размеры каждой ветви подбирают по табличным данным, учитывая материал проводки — медную или алюминиевую.

Производители проводов снабжают выпускаемую продукцию соответствующими справочниками. В отсутствие таковых пользуются данными из справочника «Правила устройства электрооборудования» или производят… расчет сечения кабеля.

Потребители зачастую предпочитают кабель с большим сечением, чем минимально необходимое. К примеру, при приобретении медного кабеля для 5 кВт, покупатели выбирают сечение жил 6 мм вместо более скромного варианта. 2, когда по таблице достаточно значения 4 мм2.

Таблица в ПУЭ помогает подобрать подходящее сечение медного кабеля из стандартного ряда для разных условий работы.

Это бывает оправдано по следующим причинам:

  • Длительный срок службы толстого кабеля при редком превышении допустимого тока. Повторная прокладка электрических проводников – трудоемкая и затратная операция, особенно после ремонта помещения.
  • Избыточная пропускная способность позволяет без затруднений подключать к сети новые электроприборы. Например, в кухню можно установить дополнительную морозильную камеру или перенести стиральную машину из ванной комнаты.
  • При запуске устройств с электродвигателями возникают сильные стартовые токи, вызывающие просадку напряжения. Это проявляется не только мерцанием ламп, но и может повредить электронную начинку компьютера, кондиционера или стиральной машины. Толстый кабель снижает скачок напряжения.

На рынке представлено множество кабелей, изготовленных не по стандарту ГОСТ, а по техническим условиям ТУ.

Иногда поперечное сечение жил не отвечает стандартам или выполнено из материала с высоким сопротивлением. Из-за этого реальная максимальная мощность, при которой кабель допускается нагреваться, может быть ниже указанной в нормативной документации.

Фотография демонстрирует различия кабелей, изготовленных по ГОСТу (слева) и техническим условиям (справа). Разница видна в сечении жил и плотности изоляции.

Определение расчетного номинала выключателя для кабельной линии.

Вводящийся в распределительный щит автомат обязан прекращать подачу электроэнергии по линии при превышении силы тока, допускаемого электрическим кабелем. Для этого выключателю требуется определить максимальный допустимый ток.

Согласно ПУЭ допустимую длительную нагрузку проложенных в коробах или по воздуху (например, над натяжным потолком) медных кабелей следует принимать из приведенной выше таблицы. Эти значения рассчитаны на аварийные ситуации с перегрузкой по мощности.

При сравнении номинальной мощности выключателя с длительным допустимым током по ГОСТ Р 50571.4.43-2012, могут возникнуть некоторые сложности.

В пункте 433.1 ГОСТ Р 50571.4.43-2012 содержится формула «2», где допущена неточность. Для точного определения переменной In необходимо обратиться к Приложению «1».

Первое заблуждение возникает при расшифровке переменной I. nМощность может быть обозначена как номинальная, если не учитывать Приложение «1» к настоящему пункту ГОСТа. Во-вторых, в формуле «2» обнаружена опечатка: коэффициент 1,45 добавлен неправильно, что подтверждают многие специалисты.

По ГОСТ Р 50345-2010 для бытовых выключателей с напряжением до 63 А условное время составляет один час. Ток расцепления равен значению номинала, умноженному на коэффициент 1,45.

Следовательно, исходя из первоначальной и изменённой формул, номинальный ток выключателя определяется следующим уравнением.

In <= IZ / 1,45

Где:

  • In – номинальный ток автомата;
  • IZ – длительный допустимый ток кабеля.

Определим номиналы выключателей для типовых сечений кабелей при однофазной схеме с двумя медными жилами (220 В). Для этого поделим длительный допустимый ток (при прокладке в воздухе) на коэффициент расцепления 1,45.

Выберем автомат с номиналом ниже этого значения.

  • Сечение 1,5 мм2: 19 / 1,45 = 13,1. Номинал: 13 A;
  • Сечение 2,5 мм2: 27 / 1,45 = 18,6. Номинал: 16 A;
  • Сечение 4,0 мм2: 38 / 1,45 = 26,2. Номинал: 25 A;
  • Сечение 6,0 мм2: 50 / 1,45 = 34,5. Номинал: 32 A;
  • Сечение 10,0 мм2: 70 / 1,45 = 48,3. Номинал: 40 A;
  • Сечение 16,0 мм2: 90 / 1,45 = 62,1. Номинал: 50 A;
  • Сечение 25,0 мм2: 115 / 1,45 = 79,3. Номинал: 63 A.

В продаже реже встречаются автоматические выключатели на 13 ампер, потому что предпочтение отдается устройствам на 10 ампер.

Алюминиевые кабели для внутренней электропроводки применяют нечасто. Для них также существует таблица расчета сечения кабеля по нагрузке.

Для проводов из алюминия вычислим номиналы автоматических выключателей таким же образом.

  • Сечение 2,5 мм2: 21 / 1,45 = 14,5. Номинал: 10 или 13 A;
  • Сечение 4,0 мм2: 29 / 1,45 = 20,0. Номинал: 16 или 20 A;
  • Сечение 6,0 мм2: 38 / 1,45 = 26,2. Номинал: 25 A;
  • Сечение 10,0 мм2: 55 / 1,45 = 37,9. Номинал: 32 A;
  • Сечение 16,0 мм2: 70 / 1,45 = 48,3. Номинал: 40 A;
  • Сечение 25,0 мм2: 90 / 1,45 = 62,1. Номинал: 50 A.
  • Сечение 35,0 мм2: 105 / 1,45 = 72,4. Номинал: 63 A.

В случае заявления производителем силовых кабелей иной зависимости допустимой мощности от площади сечения требуется пересчет значения для выключателей.

Зависимость силы тока от мощности для однофазных и трехфазных сетей разная. Люди, у которых есть приборы, работающие от напряжений 380 вольт, могут допустить ошибку на данном этапе.

Как с помощью маркировки узнать технические характеристики автомата. изложено здесь. Рекомендуем ознакомиться с познавательным материалом.

Предупреждение перегрузки от работы потребителей

Иногда на линию устанавливают автоматы с меньшей, чем требуется для обеспечения бесперебойной работы кабеля, номинальной мощностью.

Рекомендуется уменьшить номинал выключателя, когда общая мощность подключенных устройств существенно ниже предельной для кабеля. Такая ситуация может возникнуть при монтаже проводки, если часть приборов со временем демонтирована из цепи по соображениям безопасности.

В случае снижения номинальной мощности автомат быстрее реагирует на перегрузки.

При заедании подшипника двигателя ток в катушке резко возрастает, но не достигает величин короткого замыкания. Быстрая реакция автомата предотвращает перегорание катушки, сохраняя двигатель от ремонта с большой стоимостью.

Использование номинала меньше расчетного обусловлено жесткими ограничениями на каждую цепь. Например, для однофазной сети входной выключатель в квартиру с электроплитой установлен на 32 А, что обеспечивает допустимую мощность 8,0 кВт (32 * 1,13 * 220). При разводке квартиры организовано 3 линии с установкой групповых автоматов номинала 25 А.

При большом количестве групповых автоматов в распределительном щите их нужно подписать и пронумеровать.

Предположим, что нагрузка на одной из линий медленно увеличивается. При достижении мощности, равной гарантированному расцеплению группового выключателя, на оставшиеся два участка останется всего 2,2 кВт.

Это существенно меньше, чем общее потребление. При таком распределении, входной автомат щитка выключится чаще, чем устройства на линиях.

Для сохранения селективности следует установить на участки выключатели номиналом 20 или 16 ампер. При таком перекосе потребляемой мощности на другие два звена приходилось бы суммарно 3,8 или 5,1 кВт, что приемлемо.

Рассмотрим возможность установки выключателяЛиния, отведенная для кухни, имеет номинал 20А.

К ней можно подключить и одновременно задействовать следующие электроприборы:

  • Холодильник с потребляемой мощностью 400 Вт и начальным током 1,2 кВт.
  • Две морозильные камеры, мощностью 200 Вт;
  • Духовка, мощностью 3,5 кВт;
  • Во время работы электрической духовки можно подключить ещё один прибор, наиболее мощным из которых является электрочайник с потреблением 2,0 кВт.

Двадцатиамперный автомат выдерживает более часа ток мощностью пять киловатт. Отключение произойдет за менее часа при токе в шесть с половиной киловатт.

Холодильное оборудование и плита на кухне должны постоянно получать электропитание. При возможности перегрузки электрической сети рекомендуется избегать одновременной работы других приборов, установив им всего два контакта.

При включении духовки и электрочайника суммарная мощность достигнет 5,5 кВт, что равно 1,25 частям от номинала автомата. Чайник работает недолгое время, поэтому отключения не будет. Включение холодильника и морозильных камер дополнительно увеличит мощность до 6,3 кВт, составляющей 1,43 части от номинала.

Данное значение почти совпадает с нормой гарантированного разрыва. Но риск такого развития событий минимален, а продолжительность такого состояния будет краткой из-за ограниченного времени работы двигателей и чайника.

Ток, возникающий при запуске холодильника, даже вместе со всеми работающими приборами, не хватит для активации электромагнитного расцепителя. В этих обстоятельствах допустимо применение автоматического выключателя на 20 А.

Возможно увеличить напряжение до 230 В, что допустимо нормативными документами. ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009) устанавливает стандартное напряжение в 230 В с возможностью применения 220 В.

В большинстве электросетей используется напряжение 220 В. При приведении параметра тока к международному стандарту 230 В, можно пересчитывать номиналы.

Выводы и полезное видео по теме

Схема работы выключателя. Таблица выбора автоматического выключателя по мощности нагрузки. Нормы распределения электропитания.

Выбор автоматического выключателя исходя из сечения кабеля.

Расчёт номинального тока выключателя – это сложное задание, требующее учёта множества факторов.

Если у Вас возникают сомнения, сможете ли Вы сделать правильный выбор, обратитесь к опытным электротехникам.

Оставьте свои комментарии ниже. Расскажите о своем опыте выбора автоматических выключателей. Делитесь полезной информацией и фотографиями из темы статьи, задавайте вопросы.