Любая электрическая цепь в квартире и доме, должна защищаться автоматом защиты от перегрузок и сверхтоков короткого замыкания. Эту нехитрую истину можно наглядно продемонстрировать в любом электрическом щите квартиры, этажном щите, вводно-распределительном щите дома и т.п. электрическим шкафам и боксам.
Вопрос не в том, ставить автомат защиты или нет, вопрос, как рассчитать автомат защиты, чтобы он правильно выполнял свои задачи, срабатывал, когда нужно и не мешал стабильной работе электроприборов.
Примеры расчета автоматических выключателей
Теорию расчетов автоматических выключателей вы можете почитать в статье: . Здесь несколько практических примеров расчета автоматических выключателей в электрической цепи дома и квартиры.
Пример 1. Расчет вводного автомата дома
Примеры расчета автоматических выключателей начнем с частного дома, а именно рассчитаем вводной автомат. Исходные данные:
- Напряжение сети Uн = 0,4 кВ;
- Расчетная мощность Рр = 80 кВт;
- Коэффициент мощности COSφ = 0,84;
1-й расчет:
Чтобы выбрать номинал автоматического выключателя считаем номинал тока нагрузки данной электросети:
Iр = Рр / (√3 × Uн × COSφ) Iр = 80 / (√3 × 0,4 × 0,84) = 137 А
2-й расчет
Чтобы избежать, ложное срабатывание автомата защиты, номинальный ток автомата защиты (ток срабатывания теплового расцепителя) следует выбрать на 10% больше планируемого тока нагрузки:
- Iток.расцепителя = Iр × 1,1
- Iт.р = 137 × 1,1 = 150 А
Итог расчета: По сделанному расчету выбираем автомат защиты (по ПУЭ-85 п. 3.1.10) с током расцепителя ближайшим к расчетному значению:
- I ном.ав = 150 Ампер (150 А).
Такой выбор автомата защиты позволит стабильно работать электрической цепи дома в рабочем режиме и срабатывать, только в аварийных ситуациях.
Пример 2. Расчет автоматического выключателя групповой цепи кухни
Во втором примере посчитаем, какой автоматический выключатель нужно выбрать для кухонной электропроводки, которую правильно называть розеточная электропроводки кухни. Это может быть кухня квартиры или дома, разницы нет.
Аналогично первому примеру расчет состоит из двух расчетов: расчет тока нагрузки электрической цепи кухни и расчет тока теплового расцепителя.
Расчет тока нагрузки
Исходные данные:
- Напряжение сети Uн = 220 В;
- Расчетная мощность Рр = 6 кВт;
- Коэффициент мощности COSφ = 1;
То есть, если на кухне установлено 10 розеток для 10 бытовых приборов (стационарных и переносных), нужно учесть, что все 10 приборов одновременно работать не будут.
Коэффициент использования
- Выпишите на листок планируемые бытовые приборы.
- Рядом с прибором поставьте его мощность по паспорту.
- Просуммируйте все мощности приборов по паспорту. Это Pрасчет .
- Подумайте, какие приборы могут работать одновременно: чайник+ тостер, микровоновка+блендер, чайник+микроволновка+тостер, и т.д.
- Посчитайте суммарные мощности этих групп. Рассчитайте среднюю суммарную мощность групп одновременно включаемых приборов. Это будет Pноминал (номинальная мощность).
- Разделите Pрасчет на Pноминал , получите коэффициент использования кухни.
На самом деле , в теории расчетов коэффициент использования внутри дома (без инженерных сетей) и квартиры принимается равным, единице, если количество розеток не больше 10. Это так, но на практике, именно коэффициент использования позволяет работать современным бытовым приборам кухни на старой электропроводке.
Примечание:
В теории расчетов 1 бытовая розетка планируется на 6 кв. метров квартиры (дома). При этом:
- коэффициент использования=0,7 –для розеток от 50 шт.;
- коэффициент использования=0,8 –розеток 20-49 шт.;
- коэффициент использования=0,9 –розеток от 9 до 19шт.;
- коэффициент использования=1,0 –розеток ≤10шт.
Вернемся к автоматическому выключателю кухни. Считаем номинал тока нагрузки кухни:
- Iр = Рр / 220В;
- Iр = 6000 / 220= 27,3 А.
Ток расцепителя:
- Iрасчет.= Iр×1,1=27,3×1,1=30А
По сделанному расчету выбираем для кухни в 32 Ампер.
Вывод
Приведенный пример расчета кухни получился несколько завышенным, обычно для хватает 16 ампер если учесть, что плиту, стиральную машину, посудомоечную машину выводят в отдельные группы.
Эти примеры расчета автоматических выключателей для групповых цепей, лишь показывают общий принцип расчетов, причем не включают расчет инженерных цепей включающий работу насосов, станков и других двигателей частного дома.
Фотогалерея автоматов защиты
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.
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.
Любой современный автомат имеет две степени защиты. Это означает, что помочь он сможет в двух, наиболее распространённых ситуациях .
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:
- 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.
- 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.
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.
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.
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.
Для организации безотказно действующего внутридомового электроснабжения необходимо выделить отдельные ветки. Каждую линию нужно оснастить собственным прибором защиты, оберегающим изоляцию кабеля от оплавления. Однако не все знают, какое устройство приобрести. Согласны?
Все про выбор автоматов по мощности нагрузки вы узнаете из представленной нами статьи. Мы расскажем, как определить номинал для поиска выключателя необходимого класса. Учет наших рекомендаций гарантирует покупку требующихся устройств, способных исключить угрожающие ситуации при эксплуатации проводки.
Электроснабжающие организации осуществляют подключение домов и квартир, выполняя работы по подведению кабеля к распредщиту. Все мероприятия по монтажу разводки в помещении выполняют его владельцы, либо нанятые специалисты.
Чтобы подобрать автомат для защиты каждой отдельной цепи необходимо знать его номинал, класс и некоторые другие характеристики.
Основные параметры и классификация
Бытовые автоматы устанавливают на входе в низковольтную электрическую цепь и предназначены они для решения следующих задач:
- ручное или электронное включение или обесточивание электрической цепи;
- защита цепи: отключение тока при незначительной длительной перегрузке;
- защита цепи: мгновенное отключение тока при коротком замыкании.
Каждый выключатель имеет характеристику, выраженную в амперах, которую называют (I n ) или “номинал”.
Суть этого значения проще понять, используя коэффициент превышения номинала:
K = I / I n ,
где I – реальная сила тока.
- K < 1.13: отключение (расцепление) не произойдет в течение 1 часа;
- K > 1.45: отключение произойдет в течение 1 часа.
Эти параметры зафиксированы в п. 8.6.2. ГОСТ Р 50345-2010. Чтобы узнать за какое время произойдет отключение при K>1.45 нужно воспользоваться графиком, отражающим времятоковую характеристику конкретной модели автомата.
При длительном превышении током значения номинала выключателя в 2 раза, размыкание произойдет за период от 8 секунд до 4-х минут. Скорость срабатывания зависит от настройки модели и температуры среды
Также у каждого типа автоматического выключателя определен диапазон тока (I a ), при котором срабатывает механизм мгновенного расцепления:
- класс “B”: I a = (3 * I n .. 5 * I n ];
- класс “C”: I a = (5 * I n .. 10 * I n ];
- класс “D”: I a = (10 * I n .. 20 * I n ].
Устройства типа “B” применяют в основном для линий, которые имеют значительную длину. В жилых и офисных помещениях используют автоматы класса “С”, а приборы с маркировкой “D” защищают цепи, где есть оборудование с большим пусковым коэффициентом тока.
Стандартная линейка бытовых автоматов включает в себя устройства с номиналами в 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 и 63 A.
Конструктивное устройство расцепителей
В современном присутствуют два вида расцепителей: тепловой и электромагнитный.
Биметаллический расцепитель имеет форму пластины, созданной из двух токопроводящих металлов с различным тепловым расширением. Такая конструкция при длительном превышении номинала приводит к нагреву детали, ее изгибу и срабатыванию механизма размыкания цепи.
У некоторых автоматов с помощью регулировочного винта можно изменить параметры тока, при котором происходит отключение. Раньше этот прием часто применяли для “точной” настройки устройства, однако эта процедура требует углубленных специализированных знаний и проведения нескольких тестов.
Вращением регулировочного винта (выделен красным прямоугольником) против часовой стрелки можно добиться большего времени срабатывания теплового расцепителя
Сейчас на рынке можно найти множество моделей стандартных номиналов от разных производителей, у которых времятоковые характеристики немного отличаются (но при этом соответствуют нормативным требованиям). Поэтому есть возможность подобрать автомат с нужными “заводскими” настройками, что исключает риск неправильной калибровки.
Электромагнитный расцепитель предотвращает перегрев линии в результате короткого замыкания. Он реагирует практически мгновенно, но при этом значение силы тока должно в разы превышать номинал. Конструктивно эта деталь представляет собой соленоид. Сверхток генерирует магнитное поле, которое сдвигает сердечник, размыкающий цепь.
Соблюдение принципов селективности
При наличии разветвленной электрической цепи можно организовать защиту таким образом, чтобы при коротком замыкании произошло отключение только той ветви, на которой возникла аварийная ситуация. Для этого применяют принцип селективности выключателей.
Наглядная схема, показывающая принцип работы системы автоматических выключателей с реализованной функцией селективности (выборочности) срабатывания при возникновении короткого замыкания
Для обеспечения выборочного отключения на нижних ступенях устанавливают автоматы с мгновенной отсечкой, размыкающие цепь за 0.02 – 0.2 секунды. Выключатель, размещенный на вышестоящей ступени, или имеет выдержку по срабатыванию в 0.25 – 0.6 с или выполнен по специальной “селективной” схеме в соответствии со стандартом DIN VDE 0641-21.
Для гарантированного обеспечения лучше использовать автоматы от одного производителя. Для выключателей единого модельного ряда существуют таблицы селективности, которые указывают возможные комбинации.
Простейшие правила установки
Участок цепи, который необходимо защитить выключателем может быть одно- или трехфазным, иметь нейтраль, а также провод PE (“земля”). Поэтому автоматы имеют от 1 до 4 полюсов, к которым подводят токопроводящую жилу. При создании условий для расцепления происходит одновременное отключение всех контактов.
Автоматы в щитке крепят на специально отведенную для этого DIN-рейку. Она обеспечивает компактность и безопасность подключения, а также удобный доступ к выключателю
Автоматы устанавливают следующим образом:
- однополюсные на фазу;
- двухполюсные на фазу и нейтраль;
- трехполюсные на 3 фазы;
- четырехполюсные на 3 фазы и нейтраль.
При этом запрещено делать следующее:
- устанавливать однополюсные автоматы на нейтраль;
- заводить в автомат провод PE;
- устанавливать вместо одного трехполюсного автомата три однополюсных, если в цепь подключен хотя бы один трехфазный потребитель.
Все эти требования прописаны в ПУЭ и их необходимо соблюдать.
В каждом доме или помещении, к которому подведено электричество, устанавливают вводной автомат. Его номинал определяет поставщик и это значение прописано в договоре на подключение электроэнергии. Предназначение такого выключателя – защита участка от трансформатора до потребителя.
После вводного автомата к линии подключают счетчик (одно- или трехфазный) и , функции которого отличаются от работы автоматического и дифференциального выключателя.
Если в помещении выполнена разводка на несколько контуров, то каждый из них защищают отдельным автоматом, мощность которого . Их номиналы и классы определяет владелец помещения с учетом существующей проводки или мощности подключаемых приборов.
Счетчик электроэнергии и автоматические выключатели устанавливают в распределительном щите, который отвечает всем требованиям безопасности и легко может быть вписан в интерьер помещения
При выборе места для размещения необходимо помнить, что на свойства теплового расцепителя влияет температура воздуха. Поэтому желательно располагать рейку с автоматами внутри самого помещения.
Расчет необходимого номинала
Основная защитная функция автоматического выключателя распространяется на проводку, поэтому подбор номинала осуществляют по сечению кабеля. При этом вся цепь должна обеспечить штатную работу подключенных к ней приборов. Расчет параметров системы несложен, но надо учесть много нюансов, чтобы избежать ошибок и возникновения проблем.
Определение суммарной мощности потребителей
Один из главных параметров электрического контура – максимально возможная мощность подключенных к ней потребителей электроэнергии. При расчете этого показателя нельзя просто суммировать паспортные данные устройств.
Активная и номинальная компонента
Для любого прибора, работающего от электричества, производитель обязан указать активную мощность (P ). Эта величина определяет количество энергии, которая будет безвозвратно преобразована в результате работы аппарата и за которую пользователь будет платить по счетчику.
Но для приборов с наличием конденсаторов или катушки индуктивности есть еще одна мощность с ненулевым значением, которую называют реактивной (Q ). Она доходит до устройства и практически мгновенно возвращается обратно.
Реактивная компонента не участвует при подсчете использованной электроэнергии, но совместно с активной формирует так называемую “полную” или “номинальную” мощность (S ), которая дает нагрузку на цепь.
cos(f) – параметр, с помощью которого можно определить полную (номинальную мощность) по активной (потребляемой). Если он не равен единице, то его указывают в технической документации к электроприбору
Повышенные стартовые токи
Следующей особенностью некоторых типов бытовой техники является наличие трансформаторов, электродвигателей или компрессоров. Такие устройства при начале работы потребляют пусковой (стартовый) ток.
Его значение может в несколько раз превышать стандартные показатели, но время работы на повышенной мощности невелико и обычно составляет от 0.1 до 3 секунд. Такой кратковременный всплеск не приведет к срабатыванию теплового расцепителя, но вот электромагнитный компонент выключателя, отвечающий за сверхток КЗ, может среагировать.
Особенно эта ситуация актуальна для выделенных линий, к которым подключают оборудование типа деревообрабатывающих станков. В этом случае нужно посчитать ампераж и, возможно, имеет смысл использовать автомат класса “D”.
Учет коэффициента спроса
Для цепей, к которым подключено большое количество оборудования и отсутствует устройство, которое потребляет наибольшую часть тока, используют коэффициент спроса (ks ). Смысл его применения заключается в том, что все приборы не будут работать одновременно, поэтому суммирование номинальных мощностей приведет к завышенному показателю.
Коэффициент спроса на группы электропотребителей установлен в п. 7 СП 256.1325800.2016. На эти показатели можно опираться и при самостоятельном расчете максимальной мощности
Этот коэффициент может принимать значение равное или меньшее единице. Вычисления расчетной мощности (P r ) каждого прибора происходит по формуле:
P r = ks * S
Суммарную расчетную мощность всех приборов применяют для вычисления параметров цепи. Использование коэффициента спроса целесообразно для офисных и небольших торговых помещений с большим числом компьютеров, оргтехники и другой аппаратуры, запитанной от одного контура.
Для линий с незначительным количеством потребителей этот коэффициент не применяют в чистом виде. Из подсчета мощности убирают те устройства, чье включение одновременно с более энергозатратными приборами маловероятно.
Так, например, мало шансов на единовременную работу в жилой комнате с утюгом и пылесосом. А для мастерских с небольшим числом персонала в расчет берут только 2-4 наиболее мощных электроинструмента.
Вычисление силы тока
Выбор автомата производят по максимальному значению силы тока, допустимому на участке цепи. Необходимо получить этот показатель, зная суммарную мощность электропотребителей и напряжение в сети.
Согласно ГОСТ 29322-2014 с октября 2015 года значение напряжения должно быть равным 230 В для обыкновенной сети и 400 В – для трехфазной. Однако в большинстве случаев, до сих пор действуют старые параметры: 220 и 380 В соответственно. Поэтому для точности расчетов необходимо провести замеры с применением вольтметра.
Еще одной проблемой, особенно актуальной для , является предоставление электроснабжения с недостаточным напряжением. Замеры на таких проблемных объектах могут показывать значения, выходящие за определенный ГОСТом диапазон.
Более того, в зависимости от уровня потребления соседями электричества, значение напряжения может сильно меняться в течение короткого времени.
Это создает проблему не только для функционирования приборов, но и для . При падении напряжения некоторые устройства просто теряют в мощности, а некоторые, у которых присутствует входной стабилизатор, увеличивают потребление электричества.
Качественно провести расчеты необходимых параметров цепи в таких условиях сложно. Поэтому либо придется прокладывать кабели с заведомо большим сечением (что дорого), либо решать проблему через установку входного стабилизатора или подключение дома к другой линии.
Стабилизатор устанавливают рядом с распределительным щитом. Часто бывает, что это единственный способ получить нормативные значения напряжения в доме
После того как была найдена общая мощность электроприборов (S ) и выяснено значение напряжения (U ), расчет силы тока (I ) проводят по формулам, являющихся следствием закона Ома:
I f = S / U f для однофазной сети
I l = S / (1.73 * U l) для трехфазной сети
Здесь индекс “f ” означает фазные параметры, а “l ” – линейные.
Большинство трехфазных устройств используют тип подключения “звезда”, а также именно по этой схеме функционирует трансформатор, выдающий ток для потребителя. При симметричной нагрузке линейная и фазная сила будут идентичны (I l = I f ), а напряжение рассчитывают по формуле:
U l = 1.73 * U f
Нюансы подбора сечения кабеля
Качество и параметры проводов и кабелей регулирует ГОСТ 31996-2012. По этому документу для выпускаемой продукции разрабатывают ТУ, где допускается некоторый диапазон значений базовых характеристик. Изготовитель обязан предоставить таблицу соответствия сечения жил и максимальной безопасной силы тока.
Максимально допустимая сила тока зависит от сечения жил проводов и способа монтажа. Они могут быть проложены скрытым (в стене) или открытым (в трубе или коробе) способом
Выбирать кабель необходимо так, чтобы обеспечить безопасное протекание тока, соответствующего расчетной суммарной мощности электроприборов. Согласно ПУЭ (правила устройства электроустановок) минимальное , используемых в жилых помещениях, должно быть не менее 1,5 мм 2 .
Стандартные размеры имеют следующие значения: 1,5; 2,5; 4; 6 и 10 мм 2 .
Иногда есть резон использовать провода с сечением на шаг больше, чем минимально допустимое. В этом случае существует возможность подключения дополнительных приборов или замена уже существующих на более мощные без дорогостоящих и длительных работ по прокладке новых кабелей.
Расчет параметров автомата
Для любой цепи должно быть выполнено следующее неравенство:
I n <= I p / 1.45
Здесь I n – номинальный ток автомата, а I p – допустимый ток для проводки. Это правило обеспечивает гарантированное расцепление при длительном превышении допустимой нагрузки.
Неравенство “In <= Ip / 1.45” является основным условием при комплектовании пары “автомат – кабель”. Пренебрежение этим правилом может привести к возгоранию проводки
В этом случае последовательность действий следующая:
- Вычисление суммарной силы тока подключенных к сети электроприборов.
- Выбор автомата с номиналом не меньше, чем вычисленная величина.
- Подбор сечения кабеля по номиналу автомата.
- S = 4 кВт; I = 4000 / 220 = 18 A;
- I n = 20 A;
- I p >= I n * 1.45 = 29 A; D = 4 мм 2 .
Если проводка уже проложена, то последовательность действий другая:
- Определение допустимого тока при известном сечении и способе прокладки проводки по предоставленной производителем таблице.
- Подбор автоматического выключателя.
- Вычисление мощности подключаемых устройств. Комплектование группы приборов таким образом, чтобы суммарная нагрузка на цепь была меньше номинала.
Пример. Пусть проложены два одножильных кабеля открытым способом, D = 6 мм 2 , тогда:
- I p = 46 A;
- I n <= I p / 1.45 = 32 A;
- S = I n * 220 = 7.0 кВт.
В пункте 2 последнего примера есть незначительное допустимое приближение. Точное значение I n = I p / 1.45 = 31.7 A округлено до значения 32 A.
Выбор между несколькими номиналами
Иногда возникает ситуация, когда можно выбрать несколько автоматов с разными номиналами для защиты контура. Например, при суммарной мощности электроприборов 4 кВт (18 A) была с запасом выбрана проводка с сечением медных жил 4 мм 2 . Для такой комбинации можно поставить выключатели на 20 и 25 A.
Если схема разводки электрики предполагает наличие многоярусной защиты, то нужно выбирать автоматы так, чтобы значение номинала вышестоящего (на рисунке он справа – 25 A) было больше, чем у выключателей более низких уровней
Плюсом выбора выключателя с наивысшим номиналом является возможность подключения дополнительных приборов без изменения элементов контура. Чаще всего так и поступают.
В пользу выбора автомата с меньшим номиналом говорит тот факт, что его тепловой расцепитель быстрее среагирует на повышенный показатель силы тока. Дело в том, что у некоторых приборов может возникнуть неисправность, которая приведет к росту потребления энергии, но не до значения короткого замыкания.
Например, поломка подшипника двигателя стиральной машины приведет к резкому увеличению тока в обмотке. Если автомат быстро среагирует на превышение разрешенных показателей и произведет отключение, то мотор не сгорит.
Выводы и полезное видео по теме
Конструкция автоматического выключателя и его классификация. Понятие времятоковой характеристики и подбор номинала по сечению кабеля:
Расчет мощности приборов и выбор автомата с использованием положений ПУЭ:
К выбору автоматического выключателя нужно отнестись ответственно, так как от этого зависит безопасность работы электросистемы дома. При всем множестве входных параметров и нюансов расчета необходимо помнить, что основная защитная функция автомата распространяется на проводку.
Пишите, пожалуйста, комментарии, задавайте вопросы, размещайте фото по теме статьи в расположенном ниже блоке. Делитесь полезной информацией, которая может пригодиться посетителям сайта. Расскажите о собственном опыте в выборе автоматических выключателей для защиты дачной или домашней электропроводки.
Проектируя электропроводку в помещении, начинать надо с расчета силы тока в цепях. Ошибка в этом расчете может потом дорого обойтись. Электрическая розетка может расплавиться под действием слишком сильного для нее тока. Если ток в кабеле больше расчетного для данного материала и сечения жилы, проводка будет перегреваться, что может привести к расплавлению провода, обрыва или короткого замыкания в сети с неприятными последствиями, среди которых необходимость полной замены электропроводки – еще не самое плохое.
Знать силу тока в цепи надо и для подбора автоматических выключателей, которые должны обеспечивать адекватную защиту от перегрузки сети. Если автомат стоит с большим запасом по номиналу, к моменту его срабатывания оборудование может уже выйти из строя. Но если номинальный ток автоматического выключателя меньше тока, возникающего в сети при пиковых нагрузках, автомат будет доводить до бешенства, постоянно обесточивая помещение при включении утюга или чайника.
Формула расчета мощности электрического тока
Согласно закону Ома, сила тока(I) пропорциональна напряжению(U) и обратно пропорциональна сопротивлению(R), а мощность(P) рассчитывается как произведение напряжения и силы тока. Исходя из этого, ток в участке сети рассчитывается: I = P/U.
В реальных условиях в формулу добавляется еще одна составляющая и формула для однофазной сети приобретает вид:
а для трехфазной сети: I = P/(1,73*U*cos φ),
где U для трехфазной сети принимается 380 В, cos φ – это коэффициент мощности, отражающий соотношение активной и реактивной составляющих сопротивления нагрузки.
Для современных блоков питания реактивная компонента незначительна, величину cos φ можно принимать равной 0,95. Исключение составляют мощные трансформаторы (например, сварочные аппараты) и электродвигатели, они имеют большое индуктивное сопротивление. В сетях, где планируется подключение подобных устройств, максимальную силу тока следует рассчитывать с использованием коэффициента cos φ, равного 0,8 или рассчитать силу тока по стандартной методике, а потом применить повышающий коэффициент 0,95/0,8 = 1,19.
Подставив действующие значения напряжения 220 В/380 В и коэффициента мощности 0,95, получаем I = P/209 для однофазной сети и I = P/624 для трехфазной сети, то есть в трехфазной сети при одинаковой нагрузке ток втрое меньше. Никакого парадокса тут нет, так как трехфазная проводка предусматривает три фазных провода, и при равномерной нагрузке на каждую из фаз она делится натрое. Поскольку напряжение между каждым фазным и рабочим нулевым проводами равно 220 В, можно и формулу переписать в другом виде, так она нагляднее: I = P/(3*220*cos φ).
Подбираем номинал автоматического выключателя
Применив формулу I = P/209, получим, что при нагрузке с мощностью 1 кВт ток в однофазной сети будет 4,78 А. Напряжение в наших сетях не всегда равно в точности 220 В, поэтому не будет большой ошибкой силу тока считать с небольшим запасом как 5 А на каждый киловатт нагрузки. Сразу же видно, что в удлинитель, промаркированный «5 А», утюг мощностью 1,5 кВт включать не рекомендуется, так как ток будет в полтора раза превышать паспортную величину. А еще сразу можно «проградуировать» стандартные номиналы автоматов и определить, на какую нагрузку они рассчитаны:
- 6 А – 1,2 кВт;
- 8 А – 1,6 кВт;
- 10 А – 2 кВт;
- 16 А – 3,2 кВт;
- 20 А – 4 кВт;
- 25 А – 5 кВт;
- 32 А – 6,4 кВт;
- 40 А – 8 кВт;
- 50 А – 10 кВт;
- 63 А – 12,6 кВт;
- 80 А – 16 кВт;
- 100 А – 20 кВт.
С помощью методики «5 ампер на киловатт» можно оценить силу тока, возникающую в сети при подключении бытовых устройств. Интересуют пиковые нагрузки на сеть, поэтому для расчета следует использовать максимальную потребляемую мощность, а не среднюю. Эта информация содержится в документации на изделия. Вряд ли стоит самому рассчитывать этот показатель, суммируя паспортные мощности компрессоров, электродвигателей и нагревательных элементов, входящих в устройство, так как есть еще такой показатель, как коэффициент полезного действия, который придется оценивать умозрительно с риском сильно ошибиться.
При проектировании электропроводки в квартире или загородном доме не всегда доподлинно известны состав и паспортные данные электрооборудования, которое будет подключаться, но можно воспользоваться ориентировочными данными обычных для нашего быта электроприборов:
- электросауна (12 кВт) - 60 А;
- электроплита (10 кВт) - 50 А;
- варочная панель (8 кВт) - 40 А;
- электроводонагреватель проточный (6 кВт) - 30 А;
- посудомоечная машина (2,5 кВт) - 12,5 А;
- стиральная машина (2,5 кВт) - 12,5 А;
- джакузи (2,5 кВт) - 12,5 А;
- кондиционер (2,4 кВт) - 12 А;
- СВЧ-печь (2,2 кВт) - 11 А;
- электроводонагреватель накопительный (2 кВт) - 10 А;
- электрочайник (1,8 кВт) - 9 А;
- утюг (1,6 кВт) - 8 А;
- солярий (1,5 кВт) - 7,5 А;
- пылесос (1,4 кВт) - 7 А;
- мясорубка (1,1 кВт) - 5,5 А;
- тостер (1 кВт) - 5 А;
- кофеварка (1 кВт) - 5 А;
- фен (1 кВт) - 5 А;
- настольный компьютер (0,5 кВт) - 2,5 А;
- холодильник (0,4 кВт) - 2 А.
Потребляемая мощность осветительных приборов и бытовой электроники невелика, в целом суммарную мощность осветительных приборов можно оценить в 1,5 кВт и автомата на 10 А на группу освещения достаточно. Бытовая электроника подключается к тем же розеткам, что и утюги, дополнительные мощности резервировать для нее нецелесообразно.
Если просуммировать все эти токи, цифра получается внушительная. На практике, возможности подключения нагрузки ограничивает величина выделенной электрической мощности, для квартир с электрической плитой в современных домах она составляет 10 -12 кВт и на квартирном вводе стоит автомат номиналом 50 А. И эти 12 кВт надо распределить, учитывая то, что самые мощные потребители сосредоточены на кухне и в ванной комнате. Проводка будет доставлять меньше поводов для беспокойства, если разбить ее на достаточное количество групп, каждая со своим автоматом. Для электроплиты (варочной панели) делается отдельный ввод с автоматом на 40 А и устанавливается силовая розетка с номинальным током 40 А, ничего больше туда подключать не надо. Для стиральной машины и другого оборудования ванной комнаты делается отдельная группа, с автоматом соответствующего номинала. Эту группу обычно защищают УЗО с номинальным током на 15% большим, чем номинал автоматического выключателя. Отдельные группы выделяют для освещения и для настенных розеток в каждой комнате.
На расчет мощностей и токов придется потратить некоторое время, но можно быть уверенным, что труды не пропадут даром. Грамотно спроектированная и качественно смонтированная электропроводка – залог комфорта и безопасности вашего жилища.
Друзья приветствую всех на сайте «Электрик в доме». Мне на почту часто приходят письма с просьбой разъяснить правильно ли выбран автомат. Я понял, что для вас этот вопрос актуален, поэтому в данной статье будет таблица автоматов по мощности и току, по которой Вы с легкостью сможете выбрать автоматический выключатель под свою нагрузку и сечение кабеля.
Главной функцией автомата является защита электропроводки от перегрузки, которая приводит к разрушению изоляции электрического кабеля, короткому замыканию и пожару. Для того чтобы избежать проблем с электропроводкой в обязательном порядке устанавливают автоматические выключатели.
Конструктивно такой аппарат состоит из теплового и электромагнитного механизмов отключения (расцепителей).
Главной задачей электромонтажника является грамотный расчет характеристик автомата для его долговечной, стабильной работы и выполнения тех функций, которые на него возложены.
Ремонтные работы вследствие выхода из строя электропроводки – сложное и очень дорогое дело. Более того, от правильного выбора защитных устройств зависит жизнь и здоровье человека, поэтому важно подойти к этому вопросу очень ответственно.
В этой статье будет представлен правильный алгоритм выбора автоматических выключателей в зависимости от номинала и других характеристик.
Шкала номинальных токов автоматических выключателей
На корпусе автоматических выключателей производителем всегда указываются главные характеристики устройства, его модель, серийный номер и бренд.
Главной и самой важной характеристикой автомата является значение номинального тока. Она показывает максимально допустимый ток, который может долго проходить через автоматический выключатель без его нагрева и отключения. Значение тока измеряется и указывается в Амперах (А). Если номинальный ток, протекающий через устройство, будет превышен, то защитный автомат отключится и разомкнет цепь.
Модели автоматов имеют стандарт значений номинального тока и бывают 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100А. Бывают и более мощные приборы, но в быту они не используются и предназначены только для специальных задач в промышленности.
Согласно нормативно-технической документации номинальный ток для любого автоматического выключателя указывается для работы прибора при температуре окружающей среды +30 градусов Цельсия.
Устанавливают автоматы в электрощитах на дин-рейку по несколько штук в зависимости от количества защищаемых линий. При одновременном расположении нескольких устройств вплотную друг к другу они «подогревают» друг друга, это приводит к уменьшению значения тока, который они могут пропустить без отключения. В связи с этим в каталогах и инструкциях к приборам защиты производители часто указывают поправочные коэффициенты для размещения групп выключателей.
Важность время-токовой характеристики
Некоторые электрические приборы имеют высокий пусковой ток при включении. Его значение бывает выше номинального тока автомата, но действует он краткое время. Для электрического кабеля такой ток не представляет опасности (если его величина в разумных пределах соотносится с типом кабеля), но автомат может срабатывать при пусковом токе, воспринимая это как перегрузку.
Для того чтобы не происходило постоянных отключений из-за запуска устройств с высокими пусковыми токами, автоматы имеют разделение на типы по время-токовой характеристике.
Конструктивно автоматический выключатель состоит из двух расцепителей: электромагнитного и теплового.
Электромагнитный расцепитель предназначен для отключения устройства при коротком замыкании. Для работы такого механизма отключения в автомате используется электромагнитная катушка и соленоид. При многократном превышении значения электрического тока появляется магнитное поле в катушке, та задействует соленоид и он отключает автомат.
Автоматические выключатели имеют характеристику по току короткого замыкания (предельный ток отключения), которая по номиналу бывает в 3, 4,5, 6 и 10кА. Для бытовых целей при устройстве защиты в квартире или доме чаще всего применяют автоматы с номиналом тока КЗ 6кА.
Тепловой расцепитель – это пластина, состоящая из двух различных металлов. При длительной нагрузке, превышающей номинальный ток, эта пластина нагревается, выгибается, воздействует на рычаг расцепителя и устройство отключается. Главная задача такого механизма – защищать линию от долговременных перегрузок выше номинального тока автомата .
Чтобы не думать о том, какую нагрузку включить в розетку , не рассчитывать постоянно суммарную мощность приборов и не думать о пусковых токах была придумана характеристика по времени-току.
Данная характеристика показывает время и ток, которые влияют на отключение аппарата. На автоматах она указывается буквой В, С или D.
Автоматические выключатели с одинаковыми номиналами и различной время–токовой характеристикой будут отключаться в разное время и с разным током превышения.
Такое разделение автоматов является очень удобным и позволяет уменьшить количество ложных отключений.
В соответствии с ГОСТ Р 50345-2010 существует три стандарта время-токовых характеристик :
- B – превышение в 3 - 5 раз от номинального тока , самые чувствительные автоматы имеют такую характеристику и применяются в сетях с приборами не имеющими больших пусковых токов.
- C – превышение в 5 - 10 раз от номинального тока , самая популярные автоматы с такой характеристикой, они используются в квартирах и частных домах.
- D – превышение в 10 - 20 раз от номинального тока , используется для защиты сетей с оборудованием имеющим высокие пусковые токи и кратковременные перегрузки.
Почему автомат С16 не отключится при токе 16 Ампер?
Теперь давайте попробуем понять, почему при сечении электрического кабеля 2,5 кв.мм, который выдерживает ток 25А (ПУЭ таблица 1.3.6) должен защищать автоматический выключатель на 16А, а не на 25А.
Все дело в тепловом расцепителе, который нагревается со временем при воздействии нагрузки и защищает от длительного превышения тока. Длительность этого времени может занимать и 10 минут и 1 час.
Автоматические выключатели имеют такую характеристику, как «ток неотключения», он рассчитан и составляет 1,13 от номинального тока (смотри ГОСТ Р 50345-2010 п.8.6.2). Эта характеристика означает, что автомат не отключится при этом значении тока в течение часа.
Например, автомат на 16А не отключится, при протекании через него тока в 18,08 А в течение часа, это заложено в работу теплового расцепителя устройства.
Еще одной характеристикой автоматов является «условный ток отключения» и он тоже стандартен для всех защитных автоматов и равен 1,45 от номинального тока. При токе, например, 36,25А автомат на 25А обязательно отключится в течение часа. Это правило действует только при условии, что изначально автоматы были холодными.
Поэтому нужно иметь в виду, что автоматические выключатели не отключаются при достижении значения тока их номинала. Они могут работать и дольше, поэтому всегда выбирают защитное устройство с номиналом ниже, чем пропускающая способность кабеля.
Номиналы автоматов по току таблица
Для того, чтобы защитить линию от перегрузки и короткого замыкания нужно тщательно и правильно выбрать номинал автомат по току. Вот, например, если вы защищаете линию с кабелем 2,5 кв.мм. автоматом на 25А и одновременно включили несколько мощных бытовых приборов, то ток может превысить номинал автомата, но при значении меньше 1,45 автомат может работать около часа.
Если тока будет 28 А, то изоляция кабеля начнет плавиться (так как допустимый ток только 25А), это приведет к выходу из строя, пожару и другим печальным последствиям.
Поэтому таблица автоматов по мощности и току выглядит следующим образом:
ВАЖНО! Обязательно следуйте значениям таблицы и указаниям нормативной электротехнической документации!
Какой автомат выбрать для кабеля 2.5 мм2?
Для потребителей, суммарная мощность которых не будет превышать 3,5 кВт рекомендуем использовать медный кабель сечением 2,5кв.мм и защищать эти линии автоматом на 16А.
Для медного кабеля сечением 2,5 кв.мм согласно таблице 1.3.6 ПУЭ длительный допустимый ток 27А. Исходя из этого, можно подумать, что к такому кабелю подойдет автомат на 25А. Но это не так. Кстати кто не знает где искать публикую данную таблицу:
Согласно ПУЭ, п. 1.3.10 значение тока 25А разогреет кабель 2,5 кв.мм до 65 градусов Цельсия. Это достаточно высокая температура для постоянных режимов работы.
Еще важно понимать, что не все производители изготавливают кабель согласно ГОСТ и его сечение может быть ниже заявленного. Так что сечение может быть 2,0 кв.мм вместо 2,5 кв.мм. Качество меди у разных заводов тоже отличается и вы не сможете гарантировано точно сказать о том, какое качество кабеля имеете.
Поэтому очень важен запас в защите кабеля для избегания проблем в процессе эксплуатации электропроводки. Выбор автомата по сечению кабеля осуществляют следующим образом:
- кабель 1,5 кв.мм применяю при монтаже сигнализации и освещения, ему соответствует автомат 10А ;
- кабель 2,5 кв.мм часто используется для отдельных розеток и розеточных групп, где суммарная мощность потребителей не будет превышать 3,5 кВт. Ему соответствует номиналы автоматов по току 16А ;
- кабель 4 кв.мм используют в быту для подключения духовых шкафов, стиральных и посудомоечных машин, обогревателей и водонагревателей, к нему покупают автомат номиналом 25А ;
- кабель 6 кв.мм нужен для подключения серьезных мощных потребителей: электрических плит, электрических котлов отопления. Номинал автомата 32А ;
- кабель 10 кв.мм обычно максимальное сечение используемое в быту, предназначено для ввода питания в квартиры и частные дома к электрощитам. Автомат на 40А .
Для расчета электрической сети у себя дома смело и строго руководствуйтесь предоставленной выше таблицей и руководством. При правильном расчете силовых линий и защитных устройств всё будет работать долговечно и не принесет вам неудобств и проблем.
Выбор автомата по сечению кабеля таблица для 220 В и 380 Вольт
Многие путают и думают, что автоматические выключатели защищают электрические приборы. Это ошибка.
Задача автомата – уберечь кабель от повреждения, перегрева и последствий. Поэтому выбирать автомат нужно руководствуясь следующими советами:
1. Сначала вычисляем максимальную нагрузку на каждую линию (суммируем максимальную мощность потребителей), по закону Ома I=P/U вычисляем максимальный ток.
Например, имея на кухне чайник 1кВт, холодильник 0,5 кВт, мультиварку 0,8 кВт и микроволновую печь 1,2 кВт суммируем их максимальные мощности:
1+0,5+1,2+0,8 = 3,5 кВт;
вычисляем силу тока:
I=3500/220=15,9А
2. Исходя из мощности и тока, рассчитываем сечение кабеля или выбираем его из таблицы. Для дома обычно выбирают 1,5 – 10 кв.мм. в зависимости от нагрузки.
Для нашего примера выбираем кабель с жилами 2,5кв.мм.
3. Далее выбираем номинал автоматического выключателя , опять же по таблице в соответствии с выбранным сечение кабеля. Автомат должен отключаться раньше, чем перегреется кабель. В нашем случае это автомат номиналом 16А.
4. Подключаем все в правильной последовательности и пользуемся.
Если электрическую проводку вы будете использовать старую, то учитывайте состояние кабеля и его сечение и подбирайте автомат под него, но номиналом не более 16А! Лучшим решением при ремонте является полная замена всей проводки и защитных устройств.
Автоматические выключатели лучше всего выбирать известных производителей, тогда вы будете уверены в надежности и долговечности их работы.
Самыми распространенными и качественными импортными устройствами на данный момент считают: ABB, Legrand, Shneider Electric, hager.
Единственный их минус – высокая цена, но, конечно, она соответствует качеству продукции. Отечественные приборы фирм IEK и КЭАЗ уступают по качеству, но имеют доступную цену. Желательно покупать автоматические выключатели в электрический щиток одного производителя, чтобы система работала однородно и не было несоответствий в характеристиках защитных устройств.
Важно! Выбирайте электрические компоненты и защитные устройства в специализированных магазинах и проверяйте сертификаты на продукцию!
Монтаж и разводка электропроводки в доме – это сложный и ответственный процесс, в котором важны все тонкости и нюансы, и которые требуют правильного расчета всех составляющих. Именно поэтому если вы не уверены в том, что вам такая работу будет по плечу, то лучше наймите профессионального электрика.
На этом все друзья, надеюсь данная статья помогла вам с решением такой проблемы как выбрать автомат по сечению кабеля, если остались вопросы задавайте в их в комментариях.