Для контроля электрической проводки в квартире или доме используются специальные защитные устройства, отключающие электроэнергию при перегрузке сети. Такими характеристиками как ток нагрузки и напряжение сети определяются номиналы автоматических выключателей.
Виды устройств
Существует несколько типов устройств, которые могут контролировать работу проводки и, при необходимости, отключать электрическую энергию. Они бывают:
- Миниатюрные (мини-модели);
- Воздушные (открытое исполнение);
- Закрытые выключатели в литом корпусе;
- УЗО (Устройства защитного отключения);
- Автоматические выключатели, дополнительно оснащенные УЗО (дифференциальные).
Миниатюрные устройства рассчитаны на работу в сетях с небольшой нагрузкой, как правило, у них нет функции дополнительной регулировки. Этот модельный ряд представляют автоматы с отключающей способностью, рассчитанной на ток осечки от 4,5 до 15 кА. Поэтому их используют чаще всего в бытовой проводке, т. к. для производственных мощностей необходима более высокая сила тока.
Фото — модель с номиналом 32 АОчень популярны модели производства компании Schneider Electric. В продаже есть автоматы с номиналами от 2 до 125 А, что позволяет подобрать отдельное устройство даже для небольшой группы приборов, к примеру, для подключения освещения или другого электрооборудования (бра, электрочайник и т.д.).
Если требуются устройства с более высоким номиналом, скажем, для контроля работы электрических сетей, к которым подключаются мощные потребители, выбираются автоматические выключатели воздушного типа. Их номинал тока отсечки на порядок выше, чем у миниатюрных моделей. Как правило, они производятся в трехполюсном исполнении, но сейчас многие компании, в том числе и ИЭК, изготавливают четырехполюсные модели.
Монтаж автоматических выключателей производиться в специальном шкафу, где установлены DIN-рейки для их крепления. Распределительные шкафы с соответствующим классом защиты (не менее IP55) допускается размещать на открытом пространстве (столбы, уличные щитовые и т.д.). Влагозащищенный корпус, выполненный из тугоплавких материалов, обеспечивает должный уровень безопасности.
Модельная линия этих автоматических выключателей допускает незначительное отклонение (до 10 %) от оговоренных характеристик. Самым большим достоинством этих автоматов перед миниатюрными является возможность настройки рабочих параметров устройства.
Фото — вариант для низковольтных сетей
Для этого используются специальные вставки, при помощи которых можно контролировать силу тока на контактах. Иными словами, при установке на активный контакт калиброванной вставки появляется возможность изменить параметры выключателя, что в некоторых условиях позволяет расширить номинальные характеристики. Независимо от диапазона действия и номиналов, автоматические выключатели имеют одинаковый размер всего модельного ряда, единственным изменяющимся габаритом является ширина (модульность). Она зависит от количества полюсов (их может быть 2 и более).
Автоматические выключатели монтируются в вертикальном положении, за исключением устройств в исполнении свыше 5000 А и 6300А. Они могут использоваться для установки на открытой местности или в специальных щитовых. Преимуществом таких приборов является наличие дополнительных контактов и соединений, что значительно расширяет область использования и возможности монтажа.
Закрытые автоматические выключатели изготовлены в литом корпусе, выполненном из тугоплавкого материала. Благодаря этому они являются полностью герметичными и подходят для использования в экстремальных условиях. В среднем, модельный ряд таких автоматов используется при токе до 200 Ампер и напряжении до 750 Вольт. По принципу действия они делятся на следующие типы:
- Регулируемые;
- Тепловые;
- Электромагнитные.
В зависимости от потребностей, нужно выбрать оптимальный принцип работы приборов. Самыми точными считаются устройства электромагнитного типа, т. к. они определяют среднеквадратичное значение активных токов и срабатывают при коротком замыкании. Это позволяет заранее предупредить все негативные последствия.
Фото — цельнолитой ИЭК
Любой из перечисленных типов устройств может быть изготовлен в одном из четырех стандартных типоразмерах, с током отсечки в диапазоне от 25 до 150 А. Исполнение может быть двух, трех и четырех полюсным, что позволяет их использовать при подключении к сети электропитания как жилых, так и производственных помещений.
Автоматы в электромагнитном исполнении прекрасно зарекомендовали себя как устройства, которые могут контролировать работу двигателей станочного или другого оборудования. Отличительной чертой является способность противостоять токовым импульсам силой до 70000 Ампер. Номинальный ток срабатывания обозначен на корпусе устройства.
Фото — автомат серии АЕ
УЗО нельзя считать самостоятельными приборами для защиты сетей от перенапряжения. Их рекомендуется использовать либо в тандеме с автоматами, либо сразу покупать выключатель, оснащенный дополнительным устройством защиты (дифференциальные автоматы). При этом, во время монтажа проводки УЗО устанавливается перед автоматами, а не наоборот. В противном случае, прибор может просто сгореть при высоких импульсах тока короткого замыкания.
Видео: выключатели нагрузки
Номиналы автоматов (расчет по таблице)
Чтобы выбрать правильные номиналы для домашних и производственных автоматических выключателей, используется специальная таблица:
| Сила тока (А) | Мощность сети с 1 фазой (кВт) | Мощность 3- фазной сети (кВт) | Допустимые сечения проводов (мм 2) | |
| - | - | - | медных | алюминиевых |
| 1 | 0,2 | 0,5 | 1 | 2,5 |
| 2 | 0,4 | 1,1 | 1 | 2,5 |
| 3 | 0,7 | 1,6 | 1 | 2,5 |
| 4 | 0,9 | 2,1 | 1 | 2,5 |
| 5 | 1,1 | 2,6 | 1 | 2,5 |
| 6 | 1,3 | 3,2 | 1 | 2,5 |
| 8 | 1,7 | 5,1 | 1,5 | 2,5 |
| 10 | 2,2 | 5,3 | 1,5 | 2,5 |
| 16 | 3,5 | 8,4 | 1,5 | 2,5 |
| 20 | 4,4 | 10,5 | 2,5 | 4 |
| 25 | 5,5 | 13,2 | 4 | 6 |
| 32 | 7 | 16,8 | 6 | 10 |
| 40 | 8,8 | 21,1 | 10 | 16 |
| 50 | 11 | 26,3 | 10 | 16 |
| 63 | 13,9 | 33,2 | 16 | 25 |
| 80 | 17,6 | 52,5 | 25 | 35 |
| 100 | 22 | 65,7 | 35 | 50 |
Рассчитать номиналы автоматических выключателей также очень просто. Нужно выделить группу приборов, к примеру, это будет чайник, лампа, холодильник, после чего нужно узнать их мощность для определения номинальной силы тока. Воспользуемся законом Ома: I=P/U , где:
- I – сила тока, потребляемого оборудованием (А);
- P – мощность оборудования (Вт);
- U – напряжение электросети (В).
К примеру, чайник у нас мощностью 1,5 кВт (1500 Вт), лампа – 100 Вт, холодильник – 300 Вт; итого общее значение будет равно 1,9 кВт (1900 Вт), высчитываем номинальный ток: I=1900/220 = 8,6. Ближайший автомат по току срабатывания — 10 А. Естественно, на практике этот показатель будет больше, современная проводка должна быть рассчитана на ток нагрузки не менее 16 А.
Небольшое завышение параметров вреда не принесет, а от занижения может произойти замыкание и пожар. Специалисты рекомендуют при большом количестве ампер использовать не один мощный автомат, а несколько со средним номиналом – так обеспечивается большая надежность работы.
Собирая электрощиток или подключая новую крупную бытовую технику, домашний мастер обязательно столкнется с такой проблемой как необходимость подбора автоматических выключателей. Они обеспечивают электро и пожарную безопасность, потому правильный выбор автомата — залог безопасности вас, семьи и имущества.
Для чего служит автомат
В цепи электропитания автомат ставят для предупреждения перегрева проводки. Любая проводка рассчитана на прохождение какого-то определенного тока. Если пропускаемый ток превышает это значение, проводник начинает слишком сильно греться. Если такая ситуация сохраняется достаточный промежуток времени, начинает плавиться проводка, что приводит к короткому замыканию. Автомат защиты ставят чтобы предотвратить эту ситуацию.
Вторая задача автомата защиты — при возникновении тока короткого замыкания (КЗ) отключить питание. При замыкании токи в цепи возрастают многократно и могут достигать тысяч ампер. Чтобы они не разрушили проводку и не повредили аппаратуру, включенную в линию, автомат защиты должен отключить питание как можно быстрее — как только ток превысит определенный предел.
Чтобы защитный автоматический выключатель исправно выполнял свои функции, необходимо правильно сделать выбор автомата по всем параметрам. Их не так много — всего три, но с каждой надо разбираться.
Какие бывают автоматы защиты
Для защиты проводников однофазной сети 220 В есть отключающие устройства однополюсные и двухполюсные. К однополюсным подключается только один проводник — фазный, к двухполюсным и фаза и ноль. Однополюсные автоматы ставят на цепи 220 В внутреннего освещения, на розеточные группы в помещениях с нормальными условиями эксплуатации. Их также ставят на некоторые виды нагрузки в трехфазных сетях, подключая одну из фаз.
Для трехфазных сетей (380 В) есть трех и четырех полюсные. Вот эти автоматы защиты (правильное название автоматический выключатель) ставят на трехфазную нагрузку (духовки, варочные панели и другое оборудование которое работает от сети 380 В).
В помещениях с повышенной влажностью (ванная комната, баня, бассейн и т.д.) ставят двухполюсные автоматические выключатели. Их также рекомендуют устанавливать на мощную технику — на стиральные и посудомоечные машины, бойлеры, духовые шкафы и т.д.
Просто в аварийных ситуациях — при коротком замыкании или пробое изоляции — на нулевой провод может попасть фазное напряжение. Если на линии питания установлен однополюсный аппарат, он отключит фазный провод, а ноль с опасным напряжением так и останется подключенным. А значит, остается вероятность поражения током при прикосновении. То есть, выбор автомата прост — на часть линий ставятся однополюсные выключатели, на часть — двухполюсные. Конкретное количество зависит от состояния сети.
Для трехфазной сети существуют трехполюсные автоматические выключатели. Такой автомат ставится на входе и на потребителях, к которым подводятся все три фазы — электроплита, трехфазная варочная панель, духовой шкаф и т.д. На остальных потребителей ставят двухполюсные автоматы защиты. Они в обязательном порядке должны отключать и фазу и нейтраль.
Пример разводки трехфазной сети — типы автоматов защиты
Выбор номинала автомата защиты от количества подключаемых к нему проводов не зависит.
Определяемся с номиналом
Собственно, из функций защитного автомата и следует правило определения номинала автомата защиты: он должен срабатывать до того момента, когда ток превысит возможности проводки. А это значит, что токовый номинал автомата должен быть меньше чем максимальный ток, который выдерживает проводка.
Исходя из этого, алгоритм выбора автомата защиты прост:
- для конкретного участка.
- Смотрите, какой максимальный ток выдерживает данный кабель (есть в таблице).
- Далее из всех номиналов защитных автоматов выбираем ближайший меньший. Номиналы автоматов привязаны к допустимым длительным токам нагрузки для конкретного кабеля — они имеют немного меньший номинал (есть в таблице). Выглядит перечень номиналов следующим образом: 16 А, 25 А, 32 А, 40 А, 63 А. Вот из этого списка и выбираете подходящий. Есть номиналы и меньше, но они уже практически не используются — слишком много электроприборов у нас появилось и имеют они немалую мощность.
Пример
Алгоритм очень прост, но работает безошибочно. Чтобы было понятнее, давайте разберем на примере. Ниже приведена таблица в которой указаны максимально допустимый ток для проводников, которые используют при . Там же даны рекомендации относительно использования автоматов. Они даны в колонке «Номинальный ток автомата защиты». Именно там ищем номиналы — он немного меньше предельно допустимого, чтобы проводка работала в нормальном режиме.
| Сечение жил медных проводов | Допустимый длительный ток нагрузки | Максимальная мощность нагрузки для однофазной сети 220 В | Номинальный ток защитного автомата | Предельный ток защитного автомата | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1,5 кв. мм | 19 А | 4,1 кВт | 10 А | 16 А | освещение и сигнализация |
| 2,5 кв. мм | 27 А | 5,9 кВт | 16 А | 25 А | розеточные группы и электрический теплый пол |
| 4 кв.мм | 38 А | 8,3 кВт | 25 А | 32 А | кондиционеры и водонагреватели |
| 6 кв.мм | 46 А | 10,1 кВт | 32 А | 40 А | электрические плиты и духовые шкафы |
| 10 кв. мм | 70 А | 15,4 кВт | 50 А | 63 А | вводные линии |
В таблице находим выбранное сечение провода для данной линии. Пусть нам необходимо проложить кабель сечением 2,5 мм 2 (наиболее распространенный при прокладке к приборам средней мощности). Проводник с таким сечением может выдержать ток в 27 А, а рекомендуемый номинал автомата — 16 А.
Как будет тогда работать цепь? До тех пор, пока ток не превышает 25 А автомат не отключается, все работает в штатном режиме — проводник греется, но не до критических величин. Когда ток нагрузки начинает возрастать и превышает 25 А, автомат еще некоторое время не отключается — возможно это стартовые токи и они кратковременны. Отключается он если достаточно длительное время ток превысит 25 А на 13%. В данном случае — если он достигнет 28,25 А. Тогда электропакетник сработает, обесточит ветку, так как это ток уже представляет угрозу для проводника и его изоляции.
Расчет по мощности
Можно ли выбрать автомат по мощности нагрузки? Если к линии электропитания будет подключено только одно устройство (обычно это крупная бытовая техника с большой потребляемой мощностью), то допустимо сделать расчет по мощности этого оборудования. Так же по мощности можно выбрать вводный автомат, который устанавливается на входе в дом или в квартиру.
Если ищем номинал вводного автомата, необходимо сложить мощности всех приборов, которые будут подключены к домовой сети. Затем найденная суммарная мощность подставляется в формулу, находится рабочий ток для этой нагрузки.
После того, как нашли ток, выбираем номинал. Он может быть или чуть больше или чуть меньше найденного значения. Главное, чтобы его ток отключения не превышал предельно допустимый ток для данной проводки.
Когда можно пользоваться данным методом? Если проводка заложена с большим запасом (это неплохо, кстати). Тогда в целях экономии можно установить автоматически выключатели соответствующие нагрузке, а не сечению проводников. Но еще раз обращаем внимание, что длительно допустимый ток для нагрузки должен быть больше предельного тока защитного автомата. Только тогда выбор автомата защиты будет правильным.
Выбираем отключающую способность
Выше описан выбор пакетника по максимально допустимому току нагрузки. Но автомат защиты сети также должен отключаться при возникновении с сети КЗ (короткого замыкания). Эту характеристику называют отключающей способностью. Она отображается в тысячах ампер — именного такого порядка могут достигать токи при коротком замыкании. Выбор автомата по отключающей способности не очень сложен.
Эта характеристика показывает, при каком максимальном значении тока КЗ автомат сохраняет свою работоспособность, то есть, он сможет не только отключится, но и будет работать после повторного включения. Эта характеристика зависит от многих факторов и для точного подбора необходимо определять токи КЗ. Но для проводки в доме или квартире такие расчеты делают очень редко, а ориентируются на удаленность от трансформаторной подстанции.
Если подстанция находится недалеко от ввода в ваш дом/квартиру, берут автомат с отключающей способностью 10 000 А, для всех остальных городских квартир достаточно 6 000 А. Если же дом находится в сельской местности иди вы выбираете автомат защиты электросети для дачи, вполне может хватить и отключающей способности в 4 500 А. Сети тут обычно старые и токи КЗ большими не бывают. А так как с возрастанием отключающей способности цена возрастает значительно, можно применить принцип разумной экономии.
Можно ли в городских квартирах ставить пакетики с более низкой отключающей способностью. В принципе, можно, но никто не гарантирует, что после первого же КЗ вам не придется его менять. Он может успеть отключить сеть, но окажется при этом неработоспособным. В худшем варианте контакты расплавятся и отключиться автомат не успеет. Тогда проводка расплавится и может возникнуть пожар.
Тип электромагнитного расцепителя
Автомат должен срабатывать при повышении тока выше определенной отметки. Но в сети периодически возникают кратковременные перегрузки. Обычно они связаны с пусковыми токами. Например, такие перегрузки могут наблюдаться при включении компрессора холодильника, мотора стиральной машины и т.д. Автоматический выключатель при таких временных и краткосрочных перегрузках отключаться не должен, потому у них есть определенная задержка на срабатывание.
Но если ток возрос не из-за перегрузки а из-за КЗ, то за время, которое «выжидает» автоматический выключатель, контакты его расплавятся. Вот для этого и существует электромагнитный автоматический расцепитель. Он срабатывает при определенной величине тока, которая уже не может быть перегрузкой. Этот показатель называют еще током отсечки, так как в этом случае автоматический выключатель отсекает линию от электропитания. Величина тока срабатывания может быть разной и отображается буквами, которые стоят перед цифрами, обозначающими номинал автомата.
Есть три самых ходовых типа:
С какой же характеристикой выбрать пакетник? В данном случае выбор автомата защиты также основывается на отдаленности вашего домовладения от подстанции и состояния электросетей выбор автомата защиты проводят ползуясь простыми правилами:
- С буквой «B» на корпусе подходят для дач, домов селах и поселках, которые получают электропитание через воздушки. Также их можно ставить в квартиры старых домов, в которых реконструкция внутридомовой электросети не производилась. Эти защитные автоматы далеко не всегда есть в продаже, стоят немного дороже категории С, но могут доставляться под заказ.
- Пакетники с «C» на корпусе — это наиболее широко распространенный вариант. Они ставятся в сетях с нормальным состоянием, подходят для квартир в новостройках или после капремонта, в частных домах недалеко от подстанции.
- Класс D ставят на предприятиях, в мастерских с оборудованием, имеющим высокие пусковые токи.
То есть по сути выбор автомата защиты в этом случае прост — для большинства случаев подходит тип C. Он и есть в магазинах в большом ассортименте.
Каким производителям стоит доверять
И напоследок уделим внимание производителям. Выбор автомата нельзя считать завершенным, если вы не подумали о том, какой фирмы автоматические выключатели вы будете покупать. Точно не стоит брать неизвестные фирмы — электрика не та область, где можно ставить эксперименты. Подробно о выборе производителя в видео.
То, что с электричеством шутки плохи, известно каждому. Неправильный расчёт схемы электроснабжения может привести как минимум к двум неприятным последствиям. Первое, это когда при включении нескольких энергоёмких электроприборов (например, стиральной машины, электрочайника и утюга) срабатывают автоматические выключатели и сеть обесточивается. Неприятно, но не смертельно. Второе, это когда при включении тех же приборов автоматы не сработают, и начнёт плавиться и дымиться электропроводка. А это уже смертельная опасность: до пожара всего один шаг. Вот почему выбор автомата по мощности нагрузки – дело первостепенной важности.
Автоматический однополюсный выключатель Schneider ВА63 1П 25А С на 25 ампер.
Немного теории
Из курса физики известно, что существует зависимость между электрической мощностью, силой тока и напряжением в электрической сети. В упрощённом виде эта зависимость выражается следующей формулой для однофазной сети:
где W – мощность тока в ваттах (Вт);
I – сила тока в амперах (А);
V – напряжение в вольтах (В).
В данном случае нас будет интересовать сила тока, поскольку по этому параметру часто подбирается автомат защиты электросети и характеристики электропроводки. Для удобства преобразуем вышеприведённую формулу в выражение:
В качестве примера рассчитаем силу тока для нагрузки, которую дают на электросеть упомянутые выше энергоёмкие потребители. Их суммарная мощность составит порядка 6 кВт, и при напряжении 220 В мы получим силу тока в цепи:
I = 6000 Вт / 220 В = 27,3 А
Для трёхфазной схемы подключения формула (2) примет следующий вид:
I = W / 1,73V (3)
Это изменение вызвано тем обстоятельством, что при равной нагрузке и равномерном распределении мощности по фазам ток в трёхфазной сети будет втрое меньше. Таким образом, при той же суммарной мощности в 6 кВт, но при напряжении 380 В, сила тока в цепи будет равна:
I = 6000 Вт / (1,73 х 380 В) = 9,1 А
Получив данный показатель, можно приступать к подбору автоматического выключателя, обеспечивающего защиту сети от перегрузки.
Подбор номинала автоматического выключателя по току и мощности нагрузки
Для выбора подходящего автомата удобно рассчитать силу тока на один киловатт мощности нагрузки и составить соответствующую таблицу. Применив формулу (2) и коэффициент мощности 0.95 для напряжения 220 В, получим:
1000 Вт / (220 В х 0,95) = 4,78 А
Учитывая, что напряжение в наших электросетях нередко не дотягивает до положенных 220 В, вполне корректно принять значение 5 А на 1 кВт мощности. Тогда таблица зависимости силы тока от нагрузки будет выглядеть в таблице 1, следующим образом:
Данная таблица даёт приблизительную оценку силы переменного тока, протекающего по однофазной электрической сети при включении бытовых электроприборов. При этом следует помнить, что имеется в виду пиковая потребляемая мощность, а не средняя. Эту информацию можно найти в документации, прилагаемой к электротехническому изделию. На практике удобней пользоваться таблицей предельных нагрузок, учитывающей тот факт, что автоматы выпускаются с определённым номиналом по силе тока (таблица 2):
| Схема подключения | Номиналы автоматов по току | |||||||
| 10 А | 16 А | 20 А | 25 А | 32 А | 40 А | 50 А | 63 А | |
| Однофазная, 220 В | 2,2 кВт | 3,5 кВт | 4,4 кВт | 5,5 кВт | 7,0 кВт | 8,8 кВт | 11 кВт | 14 кВт |
| Трёхфазная, 380 В | 6,6 кВт | 10,6 | 13,2 | 16,5 | 21,0 | 26,4 | 33,1 | 41,6 |
Например, если нужно узнать, на сколько ампер нужен автомат под мощность 15 кВт при трёхфазном токе, то ищем в таблице ближайшее большее значение – оно составляет 16,5 кВт, что соответствует автомату на 25 ампер.
В реальности существуют ограничения по выделяемой мощности. В частности, в современных городских многоквартирных домах с электроплитой выделенная мощность составляет от 10 до 12 киловатт, а на входе ставится автомат на 50 А. Эту мощность разумно разбить на группы с учётом того, что самые энергоёмкие приборы концентрируются на кухне и в ванной комнате. На каждую группу ставится свой автомат, что позволяет исключить полное обесточивание квартиры в случае возникновения перегрузки на одной из линий.
В частности, под электроплиту (или варочную панель) целесообразно сделать отдельный ввод и установить автомат на 32 или 40 ампер (в зависимости от мощности плиты и духовки), а также силовую розетку с соответствующим номинальным током. Других потребителей подключать к этой группе не стоит. Отдельная линия должна быть и у стиральной машины, и у кондиционера – для них будет достаточно автомата на 25 А.
На вопрос о том, сколько розеток можно подключить на один автомат, можно ответить одной фразой: сколько угодно. Сами по себе розетки не потребляют электроэнергию, то есть не создают нагрузку на сеть. Нужно лишь позаботиться о том, чтобы суммарная мощность одновременно включаемых электроприборов соответствовала сечению провода и мощности автомата, о чём будет сказано ниже.
Для частного дома или коттеджа вводной автомат подбирается в зависимости от выделенной мощности. Далеко не всем хозяевам удаётся получить желаемое количество киловатт, особенно в регионах с ограниченными возможностями электросетей. Но в любом случае, как и для городских квартир, сохраняется принцип разделения потребителей на отдельные группы.
Вводной автомат для частного дома
Подбор номинала автоматического выключателя по сечению провода
Определив номинал автомата, исходя из мощности «подвешенной» нагрузки, необходимо убедиться в том, что электропроводка выдержит соответствующий ток. В качестве ориентира можно воспользоваться нижеприведённой таблицей, составленной для медного провода и однофазной цепи (таблица 3):
Как видим, все три показателя (мощность, сила тока и сечение провода) взаимосвязаны, поэтому номинал автомата можно, в принципе, выбирать по любому из них. В то же время необходимо убедиться, что все параметры стыкуются между собой, и при необходимости сделать соответствующую корректировку.
При любом раскладе следует помнить следующее:
- Установка чрезмерно мощного автомата может привести к тому, что до его срабатывания электрооборудование, не защищённое собственным предохранителем, выйдет из строя.
- Автомат с заниженным числом ампер способен стать источником нервных стрессов, обесточивая дом или отдельные помещения при включении электрочайника, утюга или пылесоса.
Автоматический выключатель предназначен для защиты электропроводки в вашей квартире, к которой подключаются потребители в виде электроприборов (телевизоры, чайники и пр.). При этом суммарная мощность потребителей не должна превышать мощность самого автомата. Поэтому необходимо правильно проводить выбор автомата по мощности нагрузки, во избежание перегрузки проводки, что может привести к её перегреву и последующему воспламенению.
Провода должны соответствовать нагрузке
Очень часто бывает, что в старом доме устанавливается новый электросчётчик, автоматы, 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.
Расчет потребляемой мощности
В быту часто приходится сталкиваться с вычислением потребляемой мощности, например, для проверки допустимой нагрузки на проводку перед подключением ресурсоемкого электропотребителя (кондиционера, бойлера, электрической плиты и т.д.).
Также в таком расчете есть необходимость при выборе защитных автоматов для распределительного щита, через который выполняется подключение квартиры к электроснабжению.
В таких случаях расчет мощности по току и напряжению делать не обязательно, достаточно просуммировать потребляемую энергию всех приборов, которые могут быть включены одновременно.
- Не связываясь с расчетами, узнать эту величину для каждого устройства можно тремя способами:
- обратившись к технической документации устройства;
- посмотрев это значение на наклейке задней панели;
- воспользовавшись таблицей, где указано среднее значение потребляемой мощности для бытовых приборов.
При расчетах следует учитывать, что пусковая мощность некоторых электроприборов может существенно отличаться от номинальной.
Для бытовых устройств этот параметр практически никогда не указывается в технической документации, поэтому необходимо обратиться к соответствующей таблице, где содержатся средние значения параметров стартовой мощности для различных приборов (желательно выбирать максимальную величину).
Таблица потребляемой мощности/силы тока бытовыми электроприборами
| Электроприбор | Потребляемая мощность, Вт | Сила тока, А |
|---|---|---|
| Стиральная машина | 2000 – 2500 | 9,0 – 11,4 |
| Джакузи | 2000 – 2500 | 9,0 – 11,4 |
| Электроподогрев пола | 800 – 1400 | 3,6 – 6,4 |
| Стационарная электрическая плита | 4500 – 8500 | 20,5 – 38,6 |
| СВЧ печь | 900 – 1300 | 4,1 – 5,9 |
| Посудомоечная машина | 2000 – 2500 | 9,0 – 11,4 |
| Морозильники, холодильники | 140 – 300 | 0,6 – 1,4 |
| Мясорубка с электроприводом | 1100 – 1200 | 5,0 – 5,5 |
| Электрочайник | 1850 – 2000 | 8,4 – 9,0 |
| Электрическая кофеварка | 630 – 1200 | 3,0 – 5,5 |
| Соковыжималка | 240 – 360 | 1,1 – 1,6 |
| Тостер | 640 – 1100 | 2,9 – 5,0 |
| Миксер | 250 – 400 | 1,1 – 1,8 |
| Фен | 400 – 1600 | 1,8 – 7,3 |
| Утюг | 900 –1700 | 4,1 – 7,7 |
| Пылесос | 680 – 1400 | 3,1 – 6,4 |
| Вентилятор | 250 – 400 | 1,0 – 1,8 |
| Телевизор | 125 – 180 | 0,6 – 0,8 |
| Радиоаппаратура | 70 – 100 | 0,3 – 0,5 |
| Приборы освещения | 20 – 100 | 0,1 – 0,4 |
Прежде чем прокладывать силовой кабель от распределительного щитка к группе потребителей, необходимо вычислить мощность электроприборов при их одновременной работе. Сечение любой ветви выбирают по в зависимости от типа металла проводки: меди или алюминия.
Производители проводов сопровождают выпускаемую продукцию подобными справочными материалами. Если они отсутствуют, то ориентируются на данные из справочника «Правила устройства электрооборудования».
Однако часто потребители перестраховываются и выбирают не минимально допустимое сечение, а на шаг большее. Так, например, при покупке медного кабеля для линии 5 кВт, выбирают сечение жил 6 мм2, когда по таблице достаточно значения 4 мм2.
Это бывает оправдано по следующим причинам: Более длительная эксплуатация толстого кабеля, который редко подвергается предельно допустимой для его сечения нагрузке. Заново выполнять – непростая и дорогостоящая работа, особенно если в помещении сделан ремонт.
Запас пропускной способности позволяет беспроблемно подключать к ветви сети новые электроприборы. Так, в кухню можно добавить дополнительную морозильную камеру или переместить туда стиральную машину из ванной комнаты. Начало работы устройств, содержащих электродвигатели, дает сильные стартовые токи.
В этом случае наблюдается просадка напряжения, которая выражается не только в мигании ламп освещения, но и может привести к поломке электронной части компьютера, кондиционера или стиральной машины. Чем толще кабель, тем меньше будет скачок напряжения.
К сожалению, на рынке много кабелей, выполненных не по ГОСТу, а согласно требованиям различных ТУ. Часто сечение их жил не соответствует требованиям или они выполнены из токопроводящего материала с большим сопротивлением, чем положено. Поэтому реальная предельная мощность, при которой происходит допустимый нагрев кабеля, бывает меньше чем в нормативных таблицах. Будем это учитывать при выборе автомата по сечению кабеля.
Как 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.
Устройство внутриквартирной разводки
Внутренние электрические сети имеют разветвленную структуру в виде «дерева» – графа без циклов. Это улучшает устойчивость системы при возникновении аварийной ситуации и упрощает работы по ее устранению. Также гораздо легче происходит распределение нагрузки, подключение энергоемких приборов и изменение конфигурации проводки.
В функции вводного автомата входит контроль общей перегрузки – недопущение превышения силой тока разрешенного значения для объекта. Если это произойдет, то существует риск повреждения наружной проводки.
Кроме того, вероятно срабатывание защитных устройств за пределами квартиры, которые уже относится к общедомовой собственности или принадлежит местным энергосетям. В функции групповых автоматов входит контроль силы тока по отдельным линиям.
Они защищают от перегрузки кабель на выделенном участке и подключенную к нему группу потребителей электроэнергии. Если при коротком замыкании такое устройство не срабатывает, то его страхует вводной автомат. Даже для квартир с небольшим количеством электропотребителей желательно выполнить отдельную линию на освещение.
При отключении автомата другой цепи, свет не погаснет, что позволит в более комфортных условиях устранить возникшую проблему. Практически в каждом щитке значение номинала вводного автомата меньше чем сумма на групповых.
Принцип работы автоматического выключателя
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.
Виды устройств
Существует несколько типов устройств, которые могут контролировать работу проводки и, при необходимости, отключать электрическую энергию.
- Автоматы электрические разновидности:
- миниатюрные (мини-модели);
- воздушные (открытое исполнение);
- закрытые выключатели в литом корпусе;
- УЗО (Устройства защитного отключения);
- автоматические выключатели, дополнительно оснащенные УЗО (дифференциальные).
Миниатюрные устройства рассчитаны на работу в сетях с небольшой нагрузкой, как правило, у них нет функции дополнительной регулировки. Этот модельный ряд представляют автоматы с отключающей способностью, рассчитанной на ток осечки от 4,5 до 15А.
Поэтому их используют чаще всего в бытовой проводке, т. к. для производственных мощностей необходима более высокая сила тока.
Очень популярны модели производства компании Schneider Electric. В продаже есть автоматы с номиналами от 2 до 125 А, что позволяет подобрать отдельное устройство даже для небольшой группы приборов, к примеру, для подключения освещения или другого электрооборудования (бра, электрочайник и т.д.).
Если требуются устройства с более высоким номиналом, скажем, для контроля работы электрических сетей, к которым подключаются мощные потребители, выбираются автоматические выключатели воздушного типа. Их номинал тока отсечки на порядок выше, чем у миниатюрных моделей.
Как правило, они производятся в трехполюсном исполнении, но сейчас многие компании, в том числе и ИЭК, изготавливают четырехполюсные модели.
Монтаж автоматических выключателей производиться в специальном шкафу, где установлены DIN-рейки для их крепления. Распределительные шкафы с соответствующим классом защиты (не менее IP55) допускается размещать на открытом пространстве (столбы, уличные щитовые и т.д.).
Влагозащищенный корпус, выполненный из тугоплавких материалов, обеспечивает должный уровень безопасности.
Модельная линия этих автоматических выключателей допускает незначительное отклонение (до 10 %) от оговоренных характеристик. Самым большим достоинством этих автоматов перед миниатюрными является возможность настройки рабочих параметров устройства.
Для этого используются специальные вставки, при помощи которых можно контролировать силу тока на контактах. Иными словами, при установке на активный контакт калиброванной вставки появляется возможность изменить параметры выключателя, что в некоторых условиях позволяет расширить номинальные характеристики.
Независимо от диапазона действия и номиналов, автоматические выключатели имеют одинаковый размер всего модельного ряда, единственным изменяющимся габаритом является ширина (модульность). Она зависит от количества полюсов (их может быть 2 и более).
Автоматические выключатели монтируются в вертикальном положении, за исключением устройств в исполнении свыше 5000А и 6300А. Они могут использоваться для установки на открытой местности или в специальных щитовых.
Преимуществом таких приборов является наличие дополнительных контактов и соединений, что значительно расширяет область использования и возможности монтажа.
Закрытые автоматические выключатели изготовлены в литом корпусе, выполненном из тугоплавкого материала. Благодаря этому они являются полностью герметичными и подходят для использования в экстремальных условиях.
В среднем, модельный ряд таких автоматов используется при токе до 200 Ампер и напряжении до 750 Вольт.
- По принципу действия они делятся на следующие типы:
- регулируемые;
- тепловые;
- электромагнитные.
В зависимости от потребностей, нужно выбрать оптимальный принцип работы приборов. Самыми точными считаются устройства электромагнитного типа, т. к. они определяют среднеквадратичное значение активных токов и срабатывают при коротком замыкании. Это позволяет заранее предупредить все негативные последствия.
Любой из перечисленных типов устройств может быть изготовлен в одном из четырех стандартных типоразмерах, с током отсечки в диапазоне от 25 до 150 А. Исполнение может быть двух, трех и четырех полюсным, что позволяет их использовать при подключении к сети электропитания как жилых, так и производственных помещений.
Автоматы в электромагнитном исполнении прекрасно зарекомендовали себя как устройства, которые могут контролировать работу двигателей станочного или другого оборудования. Отличительной чертой является способность противостоять токовым импульсам силой до 70000 Ампер.
Номинальный ток срабатывания обозначен на корпусе устройства. УЗО нельзя считать самостоятельными приборами для защиты сетей от перенапряжения. Их рекомендуется использовать либо в тандеме с автоматами, либо сразу покупать выключатель, оснащенный дополнительным устройством защиты (дифференциальные автоматы).
При этом, во время монтажа проводки УЗО устанавливается перед автоматами, а не наоборот. В противном случае, прибор может просто сгореть при высоких импульсах тока короткого замыкания.
Параметры автоматических выключателей
Для обеспечения правильного выбора номинала устройств отключения необходимо понимание принципов их работы, условий и времени срабатывания.
Рабочие параметры автоматических выключателей стандартизированы российскими и международными нормативными документами.
Основные элементы и маркировка
- В конструкцию выключателя входят два элемента, которые реагируют на превышение силой тока установленного диапазона значений:
- Биметаллическая пластина под воздействием проходящего тока нагревается и, изгибаясь, надавливает на толкатель, который разъединяет контакты. Это «тепловая защита» от перегрузки.
- Соленоид под воздействием сильного тока в обмотке генерирует магнитное поле, которое давит сердечник, а тот уже воздействует на толкатель. Это «токовая защита» от короткого замыкания, которая реагирует на такое событие значительно быстрее, чем пластина.
Типы устройств электрической защиты обладают маркировкой, по которой можно определить их основные параметры.
Тип времятоковой характеристики зависит от диапазона уставки (величины силы тока при которой происходит срабатывание) соленоида. Для защиты проводки и приборов в квартирах, домах и офисах используют выключатели типа «C» или, значительно менее распространенные – «B». Особенной разницы между ними при бытовом применении нет.
Тип «D» используют в подсобных помещениях или столярках при наличии оборудования с электродвигателями, которые имеют большие показатели пусковой мощности. Существует два стандарта для устройств отключения: жилой (EN 60898-1 или ГОСТ Р 50345) и более строгий промышленный (EN 60947-2 или ГОСТ Р 50030.2).
Они отличаются незначительно и автоматы обоих стандартов можно использовать для жилых помещений. По номинальному току стандартный ряд автоматов для использования в бытовых условиях содержит приборы со следующими значениями: 6, 8, 10, 13 (редко встречается), 16, 20, 25, 32, 40, 50 и 63 A.
Номиналы автоматических выключателей по току
Чтобы выбрать правильные номиналы для домашних и производственных автоматических выключателей, используется специальная таблица:
| Номинал автоматического выключателя по току (А) | Мощность в 1-фазной сети (кВт) | Мощность в 3-фазной сети (кВт) | Допустимое сечение провода (мм 2) | |
|---|---|---|---|---|
| медь | алюминий | |||
| 1 | 0,2 | 0,5 | 1 | 2,5 |
| 2 | 0,4 | 1,1 | 1 | 2,5 |
| 3 | 0,7 | 1,6 | 1 | 2,5 |
| 4 | 0,9 | 2,1 | 1 | 2,5 |
| 5 | 1,1 | 2,6 | 1 | 2,5 |
| 6 | 1,3 | 3,2 | 1 | 2,5 |
| 8 | 1,7 | 5,1 | 1,5 | 2,5 |
| 10 | 2,2 | 5,3 | 1,5 | 2,5 |
| 16 | 3,5 | 8,4 | 1,5 | 2,5 |
| 20 | 4,4 | 10,5 | 2,5 | 4 |
| 25 | 5,5 | 13,2 | 4 | 6 |
| 32 | 7 | 16,8 | 6 | 10 |
| 40 | 8,8 | 21,1 | 10 | 16 |
| 50 | 11 | 26,3 | 10 | 16 |
| 63 | 13,9 | 33,2 | 16 | 25 |
| 80 | 17,6 | 52,5 | 25 | 35 |
| 100 | 22 | 65,7 | 35 | 50 |
Рассчитать номиналы автоматических выключателей также очень просто. Нужно выделить группу приборов, к примеру, это будет чайник, лампа, холодильник, после чего нужно узнать их мощность для определения номинальной силы тока.
- Воспользуемся законом Ома: I=P/U, где:
- I – сила тока, потребляемого оборудованием (А);
- P – мощность оборудования (Вт);
- U – напряжение электросети (В).
К примеру, чайник у нас мощностью 1,5кВт (1500Вт), лампа – 100Вт, холодильник – 300Вт; итого общее значение будет равно 1,9кВт (1900Вт), высчитываем номинальный ток: I=1900/220 = 8,6. Ближайший автомат по току срабатывания – 10А. Естественно, на практике этот показатель будет больше, современная проводка должна быть рассчитана на ток нагрузки не менее 16А.
Например, рассмотрим автомат 16 ампер сколько киловатт выдерживает. По таблице выше, видим, что мощность в однофазной сети составляет 3,5 кВт. Автоматы с такими номиналами ставят на отдельные группы , которые выдержат современный масляный обогреватель (Max 2,5 кВт) или электрочайник (Max 2,0 кВт), но не оба эти электроприбора одновременно.
Небольшое завышение параметров вреда не принесет, а от занижения может произойти замыкание и пожар. Специалисты рекомендуют при большом количестве ампер использовать не один мощный автомат, а несколько со средним номиналом – так обеспечивается большая надежность работы.
Правила выбора номинала
Геометрия внутриквартирных и домовых электрических сетей индивидуальна, поэтому типовых решений по установке выключателей определенного номинала не существует.
Общие правила расчета допустимых параметров автоматов достаточно сложны и зависят от многих факторов. Необходимо учесть их все, иначе возможно создание аварийной ситуации.
Подбор автомата по мощности
Сразу же оговоримся, что способов несколько. Самый простой — расчёт автомата по мощности с помощью одного из онлайн-калькуляторов. Но какой бы вы не выбрали, в первую очередь необходимо определить суммарную нагрузку в сети. Как рассчитать этот показатель? Для этого придется разобраться со всеми бытовыми приборами, которые устанавливаются на участок питающей сети.
Удобнее рассчитывать автомат по мощности, а не производить выбор автомата по току. Чтобы не быть голословным, приведем пример такой сети, в которую обычно подключается большое количество бытовой техники. Это кухня.
- Итак, на кухне обычно располагается:
- Холодильник с потребляемой мощностью 500 Вт.
- Микроволновая печь – 1 кВт.
- Электрический чайник – 1,5 кВт.
- Вытяжка – 100 Вт.
Это практически стандартный набор, который может быть чуть больше, или чуть меньше. Складывая все эти показатели, получаем суммарную мощность участка, которая равна 3,1 кВт. А вот теперь способы определения нагрузки и сам выбор автомата.
Для увеличения безопасности, электропроводку в квартире нужно делить на несколько линий. Это отдельные автоматы для освещения, розеток кухни, остальных розеток. Бытовые приборы большой мощности с повышенной опасностью (электроводонагреватели, стиральные машины, электрические плиты), нужно включать через УЗО.
УЗО вовремя среагирует на утечку тока и отключит нагрузку. Для правильного выбора автомата важно учесть три основных параметра; - номинальный ток, коммутационную способность отключения тока короткого замыкания и класс автоматов.
Расчетный номинальный ток автомата - это максимальный ток, который рассчитан на длительную работу автомата. При токе выше номинального, происходит отключение контактов автомата. Класс автоматов означает кратковременную величину пускового тока, когда автомат еще не срабатывает.
Пусковой ток многократно превосходит номинальное значение тока. Все классы автоматов имеют разные превышения пускового тока.
- Всего имеется 3 класса для автоматов различных марок:
- класс В, где пусковой ток может быть больше номинального от 3 до 5 раз;
- класс С имеет превышение тока номинала в 5 - 10 крат;
- класс D с возможным превышением тока номинального значения от 10 до 50 раз.
В домах, квартирах используют класс С. Коммутационная способность определяет величину тока короткого замыкания при мгновенном отключении автомата. У нас используются автоматы с коммутационной способностью 4500 ампер, зарубежные автоматы имеет ток к. з. 6000 ампер. Можно использовать оба типа автоматов, российские и зарубежные.
Табличный способ
Как подобрать автомат по мощности таблица. Это самый простой вариант для правильного выбора автоматического выключателя. Для этого вам потребуется таблица, в которой по суммарному показателю можно подобрать автомат (одно- или трехфазный).
Выбор автоматов по мощности и подключению:
| Вид подключения | Однофазное | Однофазное вводный | Трехфазное треугольником | Трехфазное звездой | |
|---|---|---|---|---|---|
| Полюсность автомата | Однополюсный автомат | Двухполюсный автомат | Трехполюсный автомат | Четырехполюсный автомат | |
| Напряжение питания | 220 Вольт | 220 Вольт | 380 Вольт | 220 Вольт | |
| Автомат 1А | 0.2 кВт | 0.2 кВт | 1.1 кВт | 0.7 кВт | |
| Автомат 2А | 0.4 кВт | 0.4 кВт | 2.3 кВт | 1.3 кВт | |
| Автомат 3А | 0.7 кВт | 0.7 кВт | 3.4 кВт | 2.0 кВт | |
| Автомат 6А | 1.3 кВт | 1.3 кВт | 6.8 кВт | 4.0 кВт | |
| Автомат 10А | 2.2 кВт | 2.2 кВт | 11.4 кВт | 6.6 кВт | |
| Автомат 16А | 3.5 кВт | 3.5 кВт | 18.2 кВт | 10.6 кВт | |
| Автомат 20А | 4.4 кВт | 4.4 кВт | 22.8 кВт | 13.2 кВт | |
| Автомат 25А | 5.5 кВт | 5.5 кВт | 28.5 кВт | 16.5 кВт | |
| Автомат 32А | 7.0 кВт | 7.0 кВт | 36.5 кВт | 21.1 кВт | |
| Автомат 40А | 8.8 кВт | 8.8 кВт | 45.6 кВт | 26.4 кВт | |
| Автомат 50А | 11 кВт | 11 кВт | 57 кВт | 33 кВт | |
| Автомат 63А | 13.9 кВт | 13.9 кВт | 71.8 кВт | 41.6 кВт |
Здесь все достаточно просто. Самое важное, необходимо понимать, что расчетная суммарная мощность может оказаться не той, что в таблице. Поэтому придется расчетный показатель увеличивать до табличного.
По нашему примеру видно, что потребляемая мощность участка равна 3,1 квт. Такого показателя в таблице нет, поэтому берем ближайший больший. А это 3,5 кВт, которому соответствует автомат на 16 ампер.
Как видим из таблицы, расчет автомата по мощности 380 отличается от расчет автомата по мощности 220.
Графический способ
Это практически то же самое, что и табличный. Только вместо таблицы здесь используется график. Они также находятся в свободном доступе в интернете. Для примера приводим один из таковых.
На графике по горизонтали расположены автоматические выключатели с показателем токовой нагрузки, по вертикали потребляемая мощность участка сети.
Чтобы определить мощность выключателя, необходимо сначала на вертикальной оси найти полученную расчетным путем потребляемую мощность, после чего от него провести горизонтальную линию до зеленого столбика, определяющего номинальный ток автомата.
Вы можете самостоятельно проделать это с нашим примером, который показывает, что наш расчет и подбор был сделан правильно. То есть, такой мощности соответствует автомат с нагрузкой 16А.
Нюансы выбора
Сегодня необходимо учитывать тот факт, что количество удобной бытовой техники расчет, и каждый человек старается обзавестись новыми приборами, тем самым облегчая свой быт.
А это значит, что, увеличивая количество техники, мы увеличиваем и нагрузку на сеть. Поэтому специалисты рекомендуют при проведении расчета мощности автомата использовать повышающий коэффициент.
Вернемся к нашему примеру. Представьте себе, что хозяин квартиры приобрел кофе-машину на 1,5 кВт. Соответственно суммарный мощностной показатель будет равен 4,6 кВт. Конечно, это больше мощности выбранного нами автоматического выключателя (16А). И если одновременно все аппараты будут включены (плюс и кофе-машина), то автомат тут же сбросит и разъединит цепь.
Точно предвидеть, какая бытовая техника дополнительно может быть установлена, сложно. Поэтому самый простой вариант – увеличить суммарный расчетный показатель на 50%. То есть, использовать повышающий коэффициент 1,5. Опять возвращаемся к нашему примеру, где будет вот такой конечный результат:
3,1х1,5=4,65 кВт. Возвращаемся к одному из способов определения токовой нагрузки, в котором будет показано, что для такого показателя потребуется автомат 25 ампер.
Для некоторых случаев можно использовать понижающий коэффициент. К примеру, недостаточное количество розеток, чтобы одновременно работали сразу все приборы. Это может быть одна розетка для электрочайника и кофе-машины. То есть, одновременно эти два прибора включить нет возможности.
Когда дело касается повышения токовой нагрузки на сетевом участке, необходимо менять не только автомат, но и проверить, выдержит ли нагрузку электропроводка, для чего рассматривается сечение уложенных проводов. Если сечение не соответствует нормам, то проводку лучше поменять.Расчет автомата по сечению электропроводки
Чтобы выбрать автомат можно воспользоваться таблицей. Выбранный по сечению электропроводки ток, уменьшают до нижней величины тока автомата, для снижения нагрузки электропроводки.
Мощность нагрузки в зависимости от номинального тока
автоматического выключателя и сечения кабеля
| Сечение кабеля, кв.мм | Номинальный ток автомата, А | Мощность 1-фазной нагрузки при 220В, кВт | Мощность 3-фазной нагрузки при 380В, кВт | |
|---|---|---|---|---|
| Медь | Алюминий | |||
| 1 | 2.5 | 6 | 1.3 | 3.2 |
| 1.5 | 2.5 | 10 | 2.2 | 5.3 |
| 1.5 | 2.5 | 16 | 3.5 | 8.4 |
| 2.5 | 4 | 20 | 4.4 | 10.5 |
| 4 | 6 | 25 | 5.5 | 13.2 |
| 6 | 10 | 32 | 7 | 16.8 |
| 10 | 16 | 40 | 8.8 | 21.1 |
| 10 | 16 | 50 | 11 | 26.3 |
| 16 | 25 | 63 | 13.9 | 33.2 |
Для розеток автоматы берут на ток 16 ампер, так как розетки рассчитаны на ток 16 ампер, для освещения оптимальный вариант автомата 10 ампер. Если вы не знаете сечение электропроводки, тогда его нетрудно рассчитать по формуле:
- где:
- S – сечение провода в мм²;
- D – диаметр провода без изоляции в мм.
Метод расчета автоматического выключателя по сечению является более предпочтительным, так как он защищает схему электропроводки в помещении.
Формула расчета мощности по току и напряжению
Как рассчитать мощность по току? В цепях переменного тока расчет мощности ведется с учетом законов синусоидальных изменений напряжения и тока. В связи с этим введено понятие полной мощности (S), которая включает в себя две составляющие: реактивную (Q) и активную (P). Графическое описание этих величин можно сделать через треугольник мощностей.
Под активной составляющей (Р) подразумевается мощность полезной нагрузки (безвозвратное преобразование электроэнергии в тепло, свет и т.д.). Измеряется данная величина в ваттах (Вт), на бытовом уровне принято вести расчет в киловаттах (кВт), в производственной сфере – мегаваттах (мВт).
Реактивная составляющая (Q) описывает емкостную и индуктивную электронагрузку в цепи переменного тока, единица измерения этой величины Вар.
В соответствии с графическим представлением, соотношения в треугольнике мощностей можно описать с применением элементарных тригонометрических тождеств, что дает возможность использовать следующие формулы:
S = √P2+Q2, – для полной мощности;
и Q = U*I*cos φ , и P = U*I*sin φ – для реактивной и активной составляющих.
Эти расчеты применимы для однофазной сети (например, бытовой 220 В), для вычисления мощности трехфазной сети (380 В) в формулы необходимо добавить множитель – √3 (при симметричной нагрузке) или суммировать мощности всех фаз (если нагрузка несимметрична).
Для лучшего понимания процесса воздействия составляющих полной мощности давайте рассмотрим «чистое» проявление нагрузки в активном, индуктивном и емкостном виде.
Возьмем гипотетическую схему, в которой используется «чистое» активное сопротивление и соответствующий источник переменного напряжения. Графическое описание работы такой цепи продемонстрировано на рисунке 2, где отображаются основные параметры для определенного временного диапазона (t).
Мы можем увидеть, что напряжение и ток синхронизированы как по фазе, так и частоте, мощность же имеет удвоенную частоту. Обратите внимание, что направление этой величины положительное, и она постоянно возрастает.
Как видно на рисунке 3, график характеристик емкостной нагрузки несколько отличается от активной.
Частота колебаний емкостной мощности вдвое превосходит частоту синусоиды изменения напряжения. Что касается суммарного значения этого параметра, в течение одного периода гармоники оно равно нулю.
При этом увеличения энергии (∆W) также не наблюдается. Такой результат указывает, что ее перемещение происходит в обоих направлениях цепи. То есть, когда увеличивается напряжение, происходит накопление заряда в емкости. При наступлении отрицательного полупериода накопленный заряд разряжается в контур цепи.
В процессе накопления энергии в емкости нагрузки и последующего разряда не производится полезной работы.
Негативное воздействие реактивной нагрузки
В приведенных выше примерах рассматривались варианты, где присутствует «чистая» реактивная нагрузка. Фактор воздействия активного сопротивления в расчет не принимался. В таких условиях реактивное воздействие равно нулю, а значит, можно не принимать его во внимание. Как вы понимаете, в реальных условиях такое невозможно.
Даже, если гипотетически такая нагрузка бы существовала, нельзя исключать сопротивление медных или алюминиевых жил кабеля, необходимого для ее подключения к источнику питания.
Реактивная составляющая может проявляться в виде нагрева активных компонентов цепи, например, двигателя, трансформатора, соединительных проводов, питающего кабеля и т.д. На это тратится определенное количество энергии, что приводит к снижению основных характеристик.
- Реактивная мощность воздействует на цепь следующим образом:
- не производит никакой полезной работы;
- вызывает серьезные потери и нештатные нагрузки на электроприборы;
- может спровоцировать возникновение серьезной аварии.
Именно поэтому, производя соответствующие вычисления для электроцепи, нельзя исключать фактор влияния индуктивной и емкостной нагрузки и, если необходимо, предусматривать использование технических систем для ее компенсации.
Функция автоматического выключателя состоит в защите электропроводки, подключенной после него. Основным параметром, по которому производят расчет автоматов, является номинальный ток. Но номинальный ток чего, нагрузки или провода?
Исходя из требований ПУЭ 3.1.4, токи уставок автоматических выключателей, которые служат для защиты отдельных участков сети, выбираются по возможности меньше расчетных токов этих участков или по номинальному току приемника.
Расчет автомата по мощности (по номинальному току электроприемника) производят, если провода по всей длине на всех участках электропроводки рассчитаны на такую нагрузку. То есть допустимый ток электропроводки больше номинала автомата.
Также учитывается время токовая характеристика автомата, но про нее мы поговорим позже.
Например, на участке, где используется провод сечением 1 кв. мм, величина нагрузки составляет 10 кВт. Выбираем автомат по номинальному току нагрузки — устанавливаем автомат на 40 А. Что произойдет в этом случае?
Провод начнет греться и плавиться, поскольку он рассчитан на номинальный ток 10-12 ампер, а сквозь него проходит ток в 40 ампер. Автомат отключится лишь тогда, когда произойдет короткое замыкание. В результате может выйти из строя проводка и даже случиться пожар.
Поэтому определяющей величиной для выбора номинального тока автомата является сечение токопроводящего провода. Величина нагрузки учитывается лишь после выбора сечения провода. Номинальный ток, указанный на автомате, должен быть меньше максимального тока, допустимого для провода данного сечения.
Таким образом, выбор автомата производят по минимальному сечению провода, который используется в проводке.
Например, допустимый ток для медного провода сечением 1,5 кв. мм, составляет 19 ампер. Значит, для данного провода выбираем ближайшее значение номинального тока автомата в меньшую сторону, составляющее 16 ампер.
Если выбрать автомат со значением 25 ампер, то проводка будет греться, так как провод данного сечения не предназначен для такого тока. Чтобы правильно произвести расчет автоматического выключателя, необходимо, в первую очередь, учитывать сечение провода.
Расчет автомата по току Подсчитываем всю мощность нагрузок на автомат. Плюсуем мощности всех потребителей электричества, и по следующей формуле: I = P/U получаем расчетный ток автомата. P- суммарная мощность всех потребителей электричества U – напряжение сети Округляем расчетную величину полученного тока в большую сторону.
Когда можно снизить номинальную мощность автомата
Иногда на линию устанавливают автомат с номинальной мощностью значительно более низкой, чем необходимо для гарантированного сохранения работоспособности электрического кабеля. Снижать номинал выключателя целесообразно, если суммарная мощность всех устройств в цепи значительно меньше, чем способен выдержать кабель.
Это происходит, если исходя из соображений безопасности, когда уже после монтажа проводки часть приборов была удалена с линии. Тогда уменьшение номинальной мощности автомата оправдано с позиции его более быстрого реагирования на возникающие перегрузки.
Например, при заклинивании подшипника электродвигателя, ток в обмотке резко увеличивается, но не до значений короткого замыкания. Если автомат среагирует быстро, то обмотка не успеет оплавиться, что спасет двигатель от дорогостоящей процедуры перемотки.
Также используют номинал меньше расчетного по причинам жестких ограничений на каждую цепь. Например, для однофазной сети на входе в квартиру с электроплитой установлен выключатель 32 A, что дает 32 * 1,13 * 220 = 8,0 кВт допустимой мощности. Пусть при выполнении по квартире были организованы 3 линии с установкой групповых автоматов номинала 25 A.
Допустим, что на одной из линий происходит медленное возрастание нагрузки. Когда потребляемая мощность достигнет значения равного гарантированному расцеплению группового выключателя, на остальные два участка останется только (32 - 25) * 1,45 * 220 = 2,2 кВт. Это очень мало относительно общего потребления.
При такой схеме входной автомат будет чаще отключаться, чем устройства на линиях. Поэтому, чтобы сохранить принцип селективности, нужно поставить на участки выключатели номиналом в 20 или 16 ампер. Тогда при таком же перекосе потребляемой мощности на другие два звена будет приходиться суммарно 3,8 или 5,1 кВт, что приемлемо.
Рассмотрим возможность установки выключателя с номиналом 20A на примере выделенной для кухни отдельной линии.
- К ней подсоединены и могут быть одновременно включены следующие электроприборы:
- Холодильник, номинальной мощностью 400 Вт и стартовым током в 1,2 кВт;
- Две морозильные камеры, мощностью 200 Вт;
- Духовка, мощностью 3,5 кВт;
При работе электрической духовки разрешено дополнительно включить только один прибор, самые мощный из которых – электрочайник, потребляющий 2,0 кВт.
Двадцатиамперный автомат позволяет более часа пропускать ток с мощностью 20 * 220 * 1,13 = 5,0 кВт. Гарантированное отключение меньше чем за один час произойдет при пропуске тока в 20 * 220 * 1,45 = 6,4 кВт.
При одновременном включении духовки и электрочайника суммарная мощность составит 5,5 кВт или 1,25 части от номинала автомата. Так как чайник работает недолго, то отключения не произойдет. Если в этот момент включатся в работу холодильник и обе морозильные камеры, то мощность составит уже 6,3 кВт или 1,43 части номинала.
Это значение уже близко к параметру гарантированного расцепления. Однако вероятность возникновения такой ситуации крайне мала и длительность периода будет незначительна, так как время работы моторов и чайника невелико.
Возникающего при запуске холодильника стартового тока, даже в сумме со всеми работающими устройствами, будет недостаточно для срабатывания электромагнитного расцепителя. Таким образом, в заданных условиях можно использовать автомат на 20 A.
В этой статье я хочу коснуться такой важной темы как правильный расчет сечения кабеля электропроводки. К выбору сечения кабеля стоит отнестись со всей возможной серьезностью, ведь от этого напрямую зависит качество и безопасность всей электропроводки. При заниженном сечении кабеля ток в линии будет превышать максимально разрешенный рабочий ток. При этом рабочий ток электропроводки ограничен максимально допустимой температурой нагрева провода при протекании по нему тока. При превышении этой температуры изоляция начинает перегреваться и плавиться, что приводит к разрушению кабеля. Для скрытой электропроводки теплопроводность провода меньше, чем для открытой проводки, провод хуже охлаждается и соответственно, меньше допустимый рабочий ток.
Не стоит экономить на кабеле, так как при неправильном выборе его придется заменять, а это трудоемкий процесс, зачастую означающий начало нового ремонта.
Расчет и выбор сечения кабеля
Номинальный ток автоматического выключателя выбирается больше или равным расчетному току линии, и не должен превышать максимально допустимую нагрузку в электрической цепи или кабеле:
I расч <=I н <=I доп
Для обеспечения защиты от перегрузки по току, номинальный ток срабатывания автоматического выключателя должен быть на 45% меньше, чем максимально допустимая нагрузка для электрической цепи или кабеля:
Iтр<=1,45*I доп
где I расч – расчетный ток цепи;
I доп – допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля;
I н – номинаьный ток автоматического выключателя;
I тр – Ток срабатывания теплового расцепителя;
Максимальный ток, который может выдержать кабель, следует определять по таблице 1.3.4. (Правила устройств электроустановок). Скрытая проводка, выполненная в штробе под штукатуркой приравнивается к проводке, проложенной в трубе.
Согласно современным требованиям электробезопасности, проводка в квартирах (коттеджах, офисах) должна выполняться трехпроводным медным кабелем или проводом, но при расчетах заземляющий проводник (РЕ) не учитывается, поэтому пользуемся столбиком с параметрами двужильных проводов:
В том случае, если у Вас в доме выполнена электропроводка алюминиевым проводом, то можно воспользоваться таблицей 1.3.5. , в которой указаны значения максимально допустимые значения тока для проводов и кабелей с алюминиевыми жилами:
Выбирая сечение провода, необходимо учитывать требования к его механической прочности. Согласно ТКП 339-2011, п.8.4.4 в зданиях следует применять кабели и провода с медными жилами. Наименьшие допустимые сечения токопроводящих жил проводов и кабелей в электропроводках по ТКП 121 приведены в таблице 8.1.
Согласно этой таблице минимальное сечение проводника для силовых и осветительных цепей составляет 1,5 мм 2 . Следовательно, если в результате расчетов получается, что необходимое сечение составляет 1 мм 2 , то необходимо выбрать проводник минимум 1,5 мм 2 .
Что будет если не учесть уставку теплового расцепителя при выборе автомата? Для удобства рассмотрим пример:
Возьмем самый распространенный номинал автомата – 16 А, ток перегрузки, при котором сработает автомат в течении часа будет равен 16*1,45=23,2 А (выше была представлена таблица, из которой видно, что значение уставки теплового расцепителя равна 1,45 номинального тока). Соответственно именно под этот ток и стоит подбирать сечение кабеля. Из таблицы 1.3.4. подбираем подходящее сечение: для скрытой электропроводки из меди - это минимум 2,5 мм 2 (максимальный ток перегрузки 27 А).
Аналогичным образом можно провести расчёты и для автомата 10 А. Ток, при котором автомат выключится в течении часа будет равен 10·1,45= 14,5А. По таблице этому ток соответствует кабель сечением 1,5 мм 2 .
Очень часто монтажники пренебрегают этим правилом и для защиты линии сечением 2,5 мм 2 ставят автоматический выключатель номиналом 25А (ведь линии длительно может выдерживать ток 25 А). Но при этом забывают, что неотключаемый ток такого автомата составляет 25*1,13=28,25 А, а это уже больше длительно допустимого тока перегрузки. Ток, при котором автомат отключится в течении часа составит 25*1,45=36,25 А!!! При таком токе и за такое время кабель перегреется и сгорит.
Также не стоит забывать, что на рынке кабельной продукции большую часть составляют кабеля, произведенные не по ГОСТу, а по ТУ. Из этого следует, что их фактическое сечение будет занижено. Покупая кабель, произведенный по ТУ, вместо кабеля с сечением жил 2,5 мм 2 Вы можете получить кабель с фактическим сечением жил менее 2,0 мм 2 !
Вот пример того, что может случиться в случае пренебрежения правила выбора сечения кабеля и автомата:
Выбор автоматического выключателя
Учитывая все вышеперечисленные факторы, для увеличения безопасности, надежности и долговечности электропроводки стоит применять следующие соотношения сечения кабеля и автомата, защищающего эту линию:
- 1,5 мм ² → 10 А → 2200 Вт → преимущественно используется для линий освещения.
- 2,5 мм ² →16 А → 3520 Вт → используются в отдельных линиях для розеток мощной бытовой техники (стиральная машина, посудомоечная машина, и т.д.) или групп розеток бытового назначения.
- - 4 мм ² → 25 А → 5500 Вт → для силовых цепей (мощные электроприборы, электрическая система отопления, и т.д.).
- 6 мм ² → 32 А → 7040 Вт → для силовых цепей (электрическая плита, электрическая система отопления, и т.д.).
- 10 мм ² → 40 А → 8800 Вт → для линий ввода или силовых цепей;
После того, как выбрали сечения провода, проводят проверку на допустимую потерю напряжения. При большой протяженности проводов напряжение к потребителям может доходить существенно ниже номинального. Допустимая потеря напряжения в проводах не должна превышать 5% номинального напряжения. Если она окажется больше допустимой, то необходимо выбрать провод большего сечения. В рамках этой статьи мы проверку по потере напряжения рассматривать не будем.
Загрузка...