Выбор и расчет автомата по мощности и нагрузки

Выбор и расчет автомата по мощности и нагрузки

Действие коротких замыканий пагубно влияет на электрическую проводку, приводит к ее разрушениям и служит частой причиной возгораний. С целью предупреждения подобных ситуаций устанавливаются различные средства защиты. В настоящее время широко используются автоматические выключатели, заменившие фарфоровые пробки с плавкими вставками. Эти приборы являются более надежными и совершенными. В связи с этим нередко возникает вопрос, как правильно выбрать автомат по мощности и нагрузки.

Принцип работы защитного автомата

Основной функцией автоматических выключателей является защита изоляции проводов и силовых кабелей от разрушений под действием токов коротких замыканий. Эти приборы не способны защитить людей от поражения электротоком, они оберегают только сеть и оборудование. Действие автоматических выключателей обеспечивает нормальный режим функционирования проводки, полностью устраняя угрозу возгорания.

При выборе автомата нужно обязательно учитывать, что завышенные характеристики прибора будут способствовать пропуску токов, критических для проводки. В этом случае не произойдет отключения защищаемого участка, что приведет к оплавлению или возгоранию изоляции. В случае заниженных характеристик автомата линия будет постоянно разрываться при запуске мощной техники. Автоматы очень быстро выходят из строя вследствие залипания контактов под воздействием слишком высоких токов.

Основными рабочими элементами автоматов являются расцепители, непосредственно разрывающие цепь в критических ситуациях. Они разделяются на следующие виды:

• Электромагнитные расцепители. Они практически мгновенно реагируют на токи короткого замыкания и отсекают нужный участок в течение 0,01 или 001 секунды. Конструкция включает в себя катушку с пружиной и сердечник, втягивающийся под воздействием высоких токов. Во время втягивания сердечник приводит в действие пружину, связанную с расцепляющим устройством.
• Тепловые биметаллические расцепители. Обеспечивают защиту сетей от перегрузок. Они обеспечивают разрыв цепи при прохождении тока, не соответствующего предельным рабочим параметрам кабеля. Под действием высокого тока биметаллическая пластина изгибается и вызывает срабатывание расцепителя.

В большинстве автоматов, используемых в быту, используется электромагнитный и тепловой расцепитель. Слаженная комбинация этих двух элементов обеспечивает надежную работу защитной аппаратуры.

Номиналы автоматов по току таблица

Необходимость выбора автоматических выключателей возникает во время проектирования электрических сетей в новых домах, а также при подключении приборов и оборудования с более высокой мощностью. Таким образом, в процессе дальнейшей эксплуатации обеспечивается надежная электрическая безопасность объектов.

Халатное отношение к выбору устройства с необходимыми параметрами приводит к серьезным негативным последствиям. Поэтому перед выбором автоматического защитного устройства нужно обязательно убедиться, что установленная проводка выдержит запланированную нагрузку. В соответствии с ПУЭ автоматический выключатель должен обеспечивать защиту от перегрузки наиболее слабого участка цепи. Его номинальный ток должен соответствовать току подключаемого устройства. Соответственно и проводники выбираются с требуемым сечением.

Чтобы рассчитать мощность автомата по току, необходимо воспользоваться формулой: I=P/U, где Р является суммарной мощностью всех электрических приборов, имеющихся в квартире. Вычислив необходимый ток, можно выбрать наиболее подходящий автомат. Существенно упрощает проведение расчетов таблица, с помощью которой можно выбрать автоматический выключатель в зависимости от конкретных условий эксплуатации. Расчет автомата по мощности тока осуществляется в основном для электроустановок – электродвигателей, трансформаторов и других устройств, имеющих реактивную нагрузку.

Таблица зависимости мощности автомата от сечения провода

В каждой электрической проводке происходит разделение на определенные группы. Соответственно каждая группа использует электрический провод или кабель с определенным сечением, а защита обеспечивается автоматом с наиболее подходящим номиналом.

Таблица поможет выбрать автоматический выключатель и сечение кабеля в зависимости от предполагаемой нагрузки электрической сети, рассчитанной заранее. Таблица помогает сделать правильный выбор автомата по мощности нагрузки. При расчете токовых нагрузок следует помнить, что расчеты нагрузки одного потребителя и группы бытовых приборов различаются между собой. При расчетах необходимо учитывать и разницу между однофазным и трехфазным питанием.

Выбор автоматического выключателя

Автоматические выключатели одновременно выполняют функции защиты и управления: защищают кабели, провода, электрические сети и потребителей от перегрузки и короткого замыкания (сверхтоков короткого замыкания), а также обеспечивают нормальный режим протекания электротока в цепи и осуществляют управление участками электроцепей.

Автоматические выключатели выполняют одновременно функции защиты и управления, бывают однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные.

Автоматы имеют защитные (спусковые) устройства двух типов: тепловое реле с выдержкой времени для защиты от перегрузки и электромагнитное реле для защиты от короткого замыкания.

Основные конструктивные узлы автоматических выключателей : главная контактная система, дугогасительная система, привод, расцепляющее устройство, расцепители и вспомогательные контакты. Расцепители представляют собой реле прямого действия, служащее для отключения автоматического выключателя (без выдержки времени или с выдержкой) через механизм свободного расцепления, который в свою очередь состоит из рычагов, защелок, коромысел и отключающих пружин.

Автоматический выключатель Hager с самозажимными клеммами в разрезе

Только правильно выбранный автоматический выключатель сможет защитить Вас и сработает в случае аварии или при опасной нагрузке на вашу электропроводку. Неверный выбор может привести к пожару или поражению электрическим током.

Не рекомендуется применять «автомат» с видимыми повреждениями корпуса, а также устанавливать автоматические выключатели с завышенным номинальным током срабатывания. Нужно выбирать автоматический выключатель строго под параметры вашей электропроводки и потребителей, только известных производителей и желательно в специализированных магазинах.

Выбираются автоматические выключатели по номинальному току, напряжению и по условиям эксплуатации (исходя из типа исполнения). Если необходимо выбрать автомат для подключения известных нагрузок необходимо рассчитать ток. Автоматический выключатель также должен отключить напряжение при коротком замыкании.

Характеристики срабатывания (отключения) и эксплуатации установлены в европейских стандартах на автоматические выключатели: DIN VDE 0641 часть 11/8.92, EN 60 898, IEC 898 (DIN – Немецкий промышленный стандарт, VDE – Технические правила Общества немецких электриков, EN – Европейский стандарт, IEC – Международная электротехническая комиссия) и в российском стандарте ГОСТ Р 50345-99.

Согласно данным стандартам защитные устройства могут быть трех характеристик срабатывания:

• Автоматический выключатель с характеристикой срабатывания B рекомендуется применять преимущественно для защиты оборудования, кабелей и цепей в жилых домах (как правило, цепи освещения и розеток)
• Автоматический выключатель с характеристикой срабатывания C рекомендуется применять для защиты оборудования, кабелей и цепей в жилых домах (цепи освещения и розеток), а также для защиты цепей с потребителями, обладающими большим пусковым током (группы ламп, электродвигатели и т.д.)
• Автоматические выключатели с характеристикой срабатывания D преимущественно применяются для защиты кабелей и цепей с потребителями с очень большим пусковым током (сварочные трансформаторы, электродвигатели и т.д.)

Стоит отметить, что подавляющее большинство автоматов на российском рынке предлагается с характеристикой С, с характеристикой B продаются как правило автоматы на малые токи, остальные поставляются в основном под заказ.

Линейка автоматических выключателей Sassin серии 3SB1-63

Согласно стандарту DIN VDE 0100 часть 430/11.91 и его приложений (для устройств защиты кабелей и электрических цепей от перегрузки), защита от чрезмерного нагрева (тепловая защита) в случае перегрузки обеспечивается, если выполняются следующие условия:

• Потребляемый ток цепи должен быть меньше или равным номинальному току автоматического выключателя, который в свою очередь должен быть не больше, чем максимально допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля (Ib<=In<=Iz)
• Номинальный ток срабатывания автоматического выключателя (для защиты от перегрузки по току) должен быть примерно в 1,5 раза меньше, чем максимально допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля (In<=1,45*Iz)

где Ib – потребляемый ток цепи, нагрузка
Iz – допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля
In – номинальный или заданный ток устройств защиты от чрезмерного тока

Определить максимальный ток, который выдерживает проводка можно с помощью программы по выбору сечения провода по нагреву и потерям напряжения или по таблицам ПУЭ (Правил устройства электроустановок).

Характеристики срабатывания автоматических выключателей B и C согласно DIN VDE 0641 и D согласно IEC 947-2

Параметры срабатывания линейных защитных автоматов согласно DIN VDE 0641 и IEC 60 898

Характеристика срабатывания	Тепловое реле			Электромагнитное реле
	Малый испытательный ток	Большой испытательный ток	Время срабатывания	Удерживание	Срабатывание	Время срабатывания
B	1,13*In	> 1час	3*In	> 0,1 с
	1,45*In	< 1час	5*In	< 0,1 с
C	1,13*In	> 1час	5*In	> 0,1 с
	1,45*In	< 1час	10*In	< 0,1 с
D	1,13*In	> 1час	10*In	> 0,1 с
	1,45*In	< 1час	20*In	< 0,1 с

То есть при перегрузке до 13% номинального тока, автоматический выключатель должен отключиться не ранее, чем через час (т.е. выдерживать перегрузку 13% минимум в течение часа), а при перегрузке до 45%, тепловое реле должно отключить «автомат» в течение часа.

Трехкратную перегрузку автоматический выключатель с характеристикой B должен как минимум выдерживать 0,1 секунду, а при пятикратной перегрузке встроенное электромагнитное реле должно отключить автоматический выключатель менее чем за 0,1 секунду.

Из всего этого видно, что номинальный ток выбранного Вами автоматического выключателя, как минимум, не должен превышать допустимых токовых нагрузок для Вашей электропроводки, поэтому, приобретая автоматические выключатели, будьте внимательны с выбором тока. Если Вам продавец советует выбрать автоматический выключатель с током не менее 25А, чтобы при включенном холодильнике, обогревателе, стиральной машине и т.п. его не выбивало, то помните, что в большинстве квартир проводка выполнена из алюминия сечением 2.5 мм 2 , а такой провод выдерживает максимум 24А. В этом случае единственным разумным решением будет не включать одновременно, например, микроволновую печь и электрочайник или стиральную машину, а не заменять автомат 16А на 25А. Не забывайте, что автоматический выключатель должен выполнять свое основное предназначение — защищать Вашу сеть от перегрузок.

Аналогичным образом подбирается и номинальный ток для дифференциального автомата (так как он объединяет в себе УЗО и автоматический выключатель) — выбор дифференциального автоматического выключателя .

При использовании в цепи постоянного тока характеристики срабатывания теплового расцепителя остаются теми же, что и в сетях переменного напряжения. А характеристики максимального испытательного тока электромагнитного расцепителя изменятся.

Значения максимального испытательного тока электромагнитного расцепителя.

6 важных критериев выбора автоматического выключателя



Итак, рассмотрим, как правильно подобрать наиболее важные параметры устройства для защиты проводки в доме и квартире.



1. Ток КЗ. Чтобы выбрать автоматический выключатель по току короткого замыкания, необходимо учитывать важное условие – правилами ПУЭ автоматы с наибольшей отключающей способностью менее 6 кА запрещаются. На сегодняшний день устройства могут иметь номиналы 3; 4,5; 6 и 10 кА. Если Ваш дом размещен рядом с трансформаторной подстанцией, нужно выбрать автоматический выключатель, срабатывающий при предельном коротком замыкании в 10 кА. В остальных случаях вполне достаточно подобрать коммутационный аппарат номиналом 6000 Амер.
2. Номинальный ток (рабочий). Следующий, не менее важный критерий выбора автомата для дома – по номинальному току. Данная характеристика отображает значение тока, свыше которого произойдет разъединение цепи и, соответственно, защита электропроводки от перегрузок. Чтобы выбрать подходящее значение (оно может быть 10, 16, 32, 40А и т.д.), необходимо опираться на сечение кабеля домашней проводки и мощность потребителей электроэнергии. Именно от того, насколько большой ток способны пропустить жилы через себя и в то же время, какая суммарная мощность всей бытовой техники, будет зависеть рабочий ток устройства коммутации. В данном случае для выбора подходящей характеристики автоматического выключателя рекомендуем сначала определить сечение кабеля в Вашем доме либо квартире, после чего руководствоваться данными таблицами:



Рекомендуем также просмотреть видео инструкцию, в которой предоставлены все необходимые таблицы и формулы для выбора автоматического выключателя по току, мощности и сечению кабеля:

Перечисленные критерии выбора автоматического выключателя являются основными, и первым делом обращайте внимание на данные параметры. Следует отметить, что экономить на автоматах очень глупо! Разница между качественным изделием (от производителя ABB либо Schneider Electric) и подделкой не слишком велика, если учитывать, что на кону стоит Ваш дом и, что более важно – жизнь!

Недопустимые ошибки при покупке

Существует несколько ошибок, которые могут допустить электрики-новички при выборе автоматического выключателя по силе тока и нагрузке. Если Вы неправильно выберите защитную автоматику, даже немного «промахнувшись» с номиналом, это может повлечь за собой множество неблагоприятных последствий: срабатывание автомата при включении электроприбора, электропроводка не выдержит токовые нагрузки, срок службы выключателя быстро сократиться и т.д.

• Первое и самое важное, что вы должны знать — во время заключения договора новые абоненты заказывают энергетическую мощность своего присоединения. От этого технический отдел производит расчет и выбирает в каком месте будет происходить подключение и сможет ли оборудование, линии, ТП выдержать нагрузку. Также по заявленной мощности рассчитывается сечение кабеля и номинал защитного автомата. Для квартирных абонентов недопустимо самовольное увеличение нагрузки на ввод без его модернизации, поскольку по проекту уже заявлена мощность и проложен питающей кабель. В общем номинал вводного автомата выбираете не вы, а технический отдел. Если в итоге вы захотите выбрать более мощный автоматический выключатель, все должно согласовываться.
• Всегда ориентируйтесь не на мощность бытовой техники, а на электропроводку. Не стоит осуществлять выбор автомата только по характеристикам электроприборов, если проводка старая. Опасность в том, что если, к примеру, для защиты электроплиты Вы выберите модель на 32А, а сечение старого алюминиевого кабеля способно выдержать только ток в 10А, то Ваша проводка не выдержит и быстро расплавиться, что станет причиной короткого замыкания в сети. Если же Вам нужно выбрать мощный коммутационный аппарат для защиты, первым делом замените электропроводку в квартире на новую, более мощную.
• Если, к примеру, при расчете подходящего номинала автомата по рабочему току у Вас вышло среднее значение между двумя характеристиками – 13,9А (не 10 и не 16А), отдавайте предпочтение большему значению только в том случае, если Вы знаете, что проводка выдержит токовую нагрузку в 16А.
• Для дачи и гаража лучше выбрать автоматический выключатель помощнее, т.к. здесь могут использоваться сварочный аппарат, мощный погружной насос, асинхронный двигатель и т.д. Лучше заранее предусмотреть подключение мощных потребителей, чтобы потом не переплачивать на покупке коммутационного аппарата большего номинала. Как правило, 40А вполне хватает для защиты линии в бытовых условиях применения.
• Желательно подобрать всю автоматику от одного, качественного производителя. В этом случае вероятность какого-либо несоответствия сводится к минимуму.
• Покупайте товар только в специализированных магазинах, а еще лучше – у официального дистрибьютора. В этом случае Вы вряд ли выберите подделку и к тому же, стоимость изделий у прямого поставщика, как правило, немного ниже, чем у посредников.

Вот и вся методика правильного выбора автомата для собственного дома, квартиры и дачи! Надеемся, что теперь Вы знаете, как выбрать автоматический выключатель по току, нагрузке и остальным, не менее важным характеристикам, а также какие ошибки не следует допускать при покупке!

Расчёт автомата по мощности и другим параметрам



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.

Автоматические выключатели



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.

Предназначение устройства

Любой современный автомат имеет две степени защиты. Это означает, что помочь он сможет в двух, наиболее распространённых ситуациях.



1. Первая, подразумевает перегрев проводки в результате прохождения по ней токов, больше номинальных. К чему это может привести, догадаться несложно: перегорание кабеля, а в итоге короткое замыкание или вообще возгорание.
2. Вторая ситуация, предотвратить которую способен автоматический выключатель, это короткое замыкание, вследствие которого сила тока в цепи может увеличиваться на огромные значения, а это чревато в лучшем случае выходом из строя всего электрооборудования. В худшем — возгоранием электротехники, а от неё и всего помещения. Говорить же о целостности проводки и вовсе не приходится.

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:

1. 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.
2. 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.

Виды АВ и их особенности

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.

Выбор защитного устройства



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.

Сечение кабеля

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.

голоса
Рейтинг статьи