Выбор автоматического выключателя по току, мощности и сечению кабеля – СамЭлектрик.ру

Содержание
  1. Активная нагрузка
  2. Виды устройств
  3. Выбор автомата в зависимости от мощности нагрузки
  4. Выбор автомата по току короткого замыкания кз
  5. Графический способ
  6. Емкостная нагрузка
  7. Защита самого слабого участка кабельной проводки
  8. Какой автомат подойдет на 15 квт
  9. Количество полюсов
  10. Конструкция защитного модуля
  11. Критерии выбора трехфазного коммутатора
  12. Место установки
  13. Нюансы при расчёте
  14. Нюансы, которые нужно учитывать
  15. Определение зависимости мощности от сечения по формуле
  16. Параметры автоматических выключателей
  17. Подбор автоматического коммутатора по мощности
  18. Правила выбора номинала
  19. Принцип работы автоматического выключателя
  20. Принципы расчета автомата по сечению кабеля
  21. Разновидности и расчет трезфазных автоматических выключателей
  22. Разновидности по току
  23. Расчет мощности онлайн-калькулятором
  24. Соответствие проводов нагрузке
  25. Способы подбора дифавтомата
  26. Ток автоматического выключателя
  27. Ток утечки
  28. Фаза и напряжение
  29. Функции трехфазных автоматов
  30. Характеристики устройства
  31. Заключение

Активная нагрузка

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.

Виды устройств

    Автоматы электрические разновидности:
  • миниатюрные (мини-модели);
  • воздушные (открытое исполнение);
  • закрытые выключатели в литом корпусе;
  • УЗО (Устройства защитного отключения);
  • автоматические выключатели, дополнительно оснащенные УЗО (дифференциальные).
    1. По принципу действия они делятся на следующие типы:

    Выбор автомата в зависимости от мощности нагрузки

    Для квартир и домов с новой электропроводкой выбор автомата производится на основании расчетного тока нагрузки.

    Рассчитать прибор трехфазного типа можно по номинальному току нагрузки или по скорости срабатывания в условиях превышения токового значения. Для вычислений требуется сложить мощность всех потребителей и вычислить ток, проходящий через линию. Работы выполняются по формуле:

     I=Р/U, где:

    • Р – суммарная мощность всей бытовой техники;
    • U – напряжение сети.

    К примеру, мощность равняется 7,2 кВт, вычислена по формуле 7200/220=32,72 А. В таблице указаны номиналы 16, 20, 32, 25 и 40 А. Величину 32,72 А с учетом срабатывания устройства при значении в 1,13 раз больше номинала, умножаем: 32х1,13=36,1 А. По таблице видно, что лучше поставить модель на 40 А.

    Выбор автомата по току короткого замыкания кз

    Выбор автоматического выключателя для защиты от КЗ (короткого замыкания) осуществляется на основании расчетного значения тока КЗ в конце линии. Расчет относительно сложен, величина зависит от мощности трансформаторной подстанции, сечении проводника и длинны проводника и т.п.

    Из опыта проведения расчетов и проектирования электрических сетей, наиболее влияющим параметром является длинна линии, в нашем случае длинна кабеля от щитка до розетки или люстры.

    Т.к. в квартирах и частных домах эта длинна минимальна, то такими расчетами обычно пренебрегают и выбирают автоматические выключатели с характеристикой «C», можно конечно использовать «В», но только для освещения внутри квартиры или дома, т.к. такие маломощные светильники не вызывают высокого значения пускового тока, а уже в сети для кухонной техники имеющей электродвигатели, использование автоматов с характеристикой В не рекомендуется, т.к. возможно срабатывание автомата при включении холодильника или блендера из-за скача пускового тока.

    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.

    Емкостная нагрузка

    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.

    Защита самого слабого участка кабельной проводки

    На основании п. 3.1.4 ПУЭ задачей автоматического устройства является предотвращение перегрузки на самом слабом звене электроцепи. Его номинальный ток подбирается по току подсоединенных бытовых приборов.

    Если автомат выбран неправильно, незащищенный участок станет причиной возгорания.

    Какой автомат подойдет на 15 квт

    Назначение трехфазного автомата – защита от перегрузок

    Назначение 3-фазного автомата – защита от сверхтоков и перегрузок. Модификация на 15 кВт работает в сети с напряжением 380 В, то есть на ввод понадобится прибор на 25А. При выборе нужно учитывать, что в условиях коротких замыканий сила тока повышается и может стать причиной возгорания электропроводки.

    Подбирая модель автомата на 15 кВт для трехфазной нагрузки, понадобится учесть параметры допустимого напряжения и тока при коротком замыкании. Стоит ориентироваться на вычисленные показатели тока кабеля с минимальным сечением, который защищает выключатель и номинальный ток приемника.

    При расчетах вводного коммутационного автомата по параметрам мощности в сети 380 В учитывают:

    • электрическую мощность – фактическую и добавочную;
    • интенсивность загрузки кабеля;
    • наличие свободной мощности в проектном показателе жилого дома;
    • удаленность хозяйственных построек и нежилых помещений от точки ввода кабеля.

    В сети на 15 киловатт при добавочной мощности устанавливается прибор ВРУ.

    Количество полюсов

    По количеству полюсов автоматы бывают:

    1. Однополюсные (1п, 1p). Это самой распространенный тип. Он стоит в цепи и защищает один провод, одну фазу. Такой изображен в начале статьи.
    2. Двухполюсные (2п, 2p). В данном случае – это два однополюсных автомата, с объединенным выключателем (ручкой). Как только ток через один из автоматов превысит допустимое значение, отключатся оба. Применяются такие в основном для полного отключения однофазной нагрузки, когда рвется и ноль, и фаза. Именно двухполюсные автоматы применяются на вводе в наши квартиры.
    3. Трехполюсные (3п, 3p). Применяются для разрыва и защиты трехфазных цепей. Так же, как и в случае с двухполюсными, фактически это три однополюсных автомата, с общей ручкой включения/выключения.
    4. Четырехполюсные (4п, 4p). Встречаются редко, устанавливаются в основном на вводе трехфазных РУ (распределительных устройств) для разрыва не только фаз (L1, L2, L3), но и рабочего нуля (N). Внимание! Провод защитного заземления (РЕ) ни к коем случае разрывать нельзя!

    Конструкция защитного модуля

    Несмотря на широкий ассортимент продукции, предлагаемый различными производителями, конструкции автоматических выключателей подобны друг другу. Корпус прибора выполняется из диэлектрика, устойчивого к температурам, и не поддерживает горение. На передней панели располагается рычажок ручного управления, а также наносятся основные технические характеристики.

    Конструктивно корпус состоит из двух половинок, скрученных между собой болтами. В середине его находятся следующие элементы:

    1. Клеммы подключения — предназначены для обеспечения надёжного соединения с входящей и выходящей электрической линией.
    2. Подвижный и неподвижный силовой вывод — эти контакты служат для замыкания или размыкания нагрузочной цепи с силовой.
    3. Искрогасительная камера — при резком размыкании контактов между ними образуется дуга достаточно большой мощности, способная привести к повреждению элементов модуля. Поэтому для её гашения используется специальная камера, состоящая из вертикальных пластин, установленных в шахматном порядке. Искра, проходя через них, теряет свою мощность, а затем полностью гасится.
    4. Тепловой и электромагнитный расцепитель — именно их реакция на изменения параметров электрической линии и приводит к срабатыванию прибора защиты.
    5. Рычажный переключатель — используется ручной рычаг, взведение которого замыкает входящую и выходящую линию.
    6. Регулировочный винт — устанавливает порог срабатывания модуля. Настраивается в заводских условиях.
    7. Канал для выхода газов — при гашении искры тепловая энергия преобразуется в газ, который и выводится из устройства через специально сконструированный лабиринт.

    Именно конструкции расцепителей обеспечивают почти моментальное срабатывание автоматического выключателя. Электромеханический контакт реагирует на возникновение в защищаемой им цепи тока, параметры которого превышают номинальное значение.

    В конструкцию расцепителя входит катушка индуктивности с сердечником, положение которой фиксируется пружиной, а уже она связана с подвижным силовым контактом. Обмотки соленоида включаются последовательно нагрузке.

    Тепловой расцепитель представляет собой спрессованную полоску из двух металлов с разной теплопроводностью (биметаллическая пластина).

    Критерии выбора трехфазного коммутатора

    Перед покупкой стоит учесть все параметры, которые будет иметь входной аппарат.

    Место установки

    Для бытового использования предназначен электрический автомат на 3 фазы с маркировкой С на 25 А. На вводе в этом случае лучше устанавливать изделия С50, С65, С85, С95. Для розеток или иных точек – С 25 и С 15, для освещения – С 12 или С 17, для электроплиты – С 40. Они будут срабатывать, когда показатели тока в 5-10 раз превышают номинал.

    Нюансы при расчёте

    Для упрощения нахождения мощности в качестве запаса принято использовать не процентное содержание, а умножение на коэффициент. Это дополнительное число принято считать равным 1,52.

    На практике же редко получается нагрузить все три фазы одинаково, поэтому, когда одна из линий потребляет большую энергию, расчёт номинала автоматического выключателя выполняется по мощностям именно этой фазы. В таком случае берётся во внимание наибольшее значение потребляемой энергии и умножается на коэффициент 4,55, и тогда можно будет обойтись без использования таблиц.

    Таким образом, при расчёте мощности в первую очередь учитываются параметры электропроводки, а затем и энергия, потребляемая защищаемым автоматом электрооборудования. Здесь берётся во внимание и верное замечание из правил устройства электроустановок (ПУЭ), указывающее, что установленный автоматический выключатель должен обеспечить защиту самого слабого участка цепи.

    Нюансы, которые нужно учитывать

    Таблица потребления мощности различных электроприборов

    Точно знать, какие бытовые приборы будут в доме или квартире, не может никто. По этой причине следует:

    • повысить суммарную расчетную мощность трехфазного дифавтомата на 50 %, или применять коэффициент повышения 1,5;
    • понижающий коэффициент учитывается, когда в помещении не хватает розеток для одновременного подключения техники;
    • для простоты расчетов нагрузку стоит разделить на группы;
    • мощные приборы стоит подключить отдельно с учетом маломощной нагрузки;
    • для вычисления маломощной нагрузки мощность понадобится разделить на напряжение;
    • проводка – основной фактор, на который ориентируются при выборе автоматического 3-фазного выключателя; старые алюминиевые провода выдерживают 10 А, но если их взять для розеток на 16 А, могут расплавиться;
    • в бытовых условиях чаще всего применяются модели с токовым номиналом 6, 16, 25, 32 и 40 А.

    При покупке трехфазного дифференциального автомата нужно учитывать, что основные маркировки есть на корпусе или в паспорте. Использование формул и таблиц поможет подобрать модель в соответствии с проводкой в квартире и мощностью бытовой техники.

    Определение зависимости мощности от сечения по формуле

    Таблица выбора сечения кабеля в зависимости от мощности

    Если сечение кабеля неизвестно, можно использовать формулу:

    Iрасч=P/Uном, где:

    • Iрасч – расчетный ток,
    • P – мощность приборов,
    • Uном – номинал напряжения.

    В качестве примера можно рассчитать, автомат, который понадобится ставить на бойлер с нагрузкой 3 кВт и напряжением сети 220 В:

    1. Перевести 3 кВт в Ватты – 3х1000=3000.
    2. Разделить величину на напряжение: 3000/220=13,636.
    3. Округлить расчетный ток до 14 А.

    В зависимости от условий окружающей среды и способу прокладки кабеля нужно учесть поправочный коэффициент для сети 220 В. Среднее значение равно 5 А. Его понадобится прибавить к расчетному показателю тока Iрасч=14 5=19 А. Далее по таблице ПУЭ выбирается сечение медного провода.

    Сечение, мм2 Ток нагрузки, А
    Одножильный кабель Двухжильный кабель Трехжильный кабель
    Одинарный провод 2 провода вместе 3 провода вместе 4 провода вместе Одиночная укладка Одиночная укладка
    1 17 16 15 14 15 14
    1,5 23 19 17 16 18 15
    2,5 30 27 25 25 25 21
    4 41 38 35 30 32 27
    6 50 46 42 40 40 34

    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.

    Подбор автоматического коммутатора по мощности

    Таблица мощности электроприборов на кухне

    Подобрать защитный переключатель поможет вычисление суммарной мощности бытовой техники. Понадобится посмотреть значение в паспорте устройства. Например, на кухне в розетку включаются:

    • кофеварка – 1000 Вт;
    • электродуховка – 2000 Вт;
    • печка СВЧ – 2000 Вт;
    • электрический чайник – 1000 Вт;
    • холодильник – 500 Вт.

    Суммируя показатели, получаем 6500 Вт или 6,5 киловатт. Далее понадобится обратиться к таблице автоматов в зависимости от мощности подключения.

    Однофазное подключение 220 В Трехфазное подключение Мощность автомата
    Схема «треугольник» 380 В Схема звезда, 220 В
    3,5 кВт 18,2 кВт 10,6 кВт 16 А
    4,4 кВт 22,8 кВт 13,2 кВт 20 А
    5,5 кВт 28,5 кВт 16,5 кВт 25 А
    7 кВт 36,5 кВт 21,1 кВт 32 А
    8,8 кВт 45,6 кВт 26,4 кВт 40 А

    На основании таблицы для проводки со стандартным напряжением можно подобрать прибор на 32 А, который подходит для суммарной мощности 7 кВт.

    Если планируется подключение дополнительной техники, используется коэффициент повышения. Среднее значение 1,5 умножается на мощность, полученную при вычислениях. Понижающий коэффициент применяется при невозможности одновременной эксплуатации нескольких электроприборов. Он равен 1 или минус 1.

    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.

    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.

    Принципы расчета автомата по сечению кабеля

    Вычисления 3-фазного дифавтомата осуществляются на основании сечения кабеля. Для модели на 25 А понадобится обратиться к таблице.

    Сечение провода, мм2 Допустимый ток нагрузки по материалу кабеля
    Медь Алюминий
    0,75 11 8
    1 15 11
    1,5 17 13
    2,5 25 19
    4 35 28

    Модификацию на 25 Ампер можно применять для защиты проводки или установить на ввод.

    Например, для проводки используется медный провод с сечением 1,5 мм2 с допустимым током нагрузки 19 А. Чтобы кабель не нагревался, понадобится выбрать меньшее значение – 16 А.

    Разновидности и расчет трезфазных автоматических выключателей

    Для предотвращения короткого замыкания и перегрузки электросети применяется трехфазный автомат. Коммутационное устройство можно использовать для линии с постоянным и переменным током. Конструкция стандартной модели представлена расширителями с переключением в зависимости от частоты цепи.

    Разновидности по току

    На автомате имеются индексы А (срабатывание при утечке постоянного тока) и АС (срабатывание при утечке переменного тока).

    Расчет мощности онлайн-калькулятором

    В первую очередь необходимо ввести исходные данные в соответствующие графы. На калькуляторе эти показатели включают количество фаз, напряжение сети и мощность нагрузки. Первые два пункта известны заранее, а вычисления мощности приборов и оборудования осуществляются вручную.

    Напряжение для однофазной сети выставляется 220 вольт, для трехфазной – 380 В и выше. После ввода параметров остается лишь нажать на кнопку «Рассчитать» и получить требуемый результат. В соответствующем окне появятся данные о номинальном токе автоматического выключателя, наиболее подходящего для данной сети.

    Соответствие проводов нагрузке

    Проблема характерна для домов старой застройки, в которых на существующую линию ставятся новые автоматы, счетчик, УЗО. Автоматы подбираются под общую мощность техники, но иногда они не срабатывают – кабель дымиться или горит.

    К примеру, у жил старого кабеля с сечением 1,5 мм2 токовый предел составляет 19 А. При единовременном включении оборудования с суммарным током 22,7 А защиту обеспечит только модификация на 25 Ампер.

    Провода нагреются, но коммутатор останется включенным до момента оплавления изоляции. Предотвратить пожар может полная замена проводки на медный кабель с сечением 2,5 мм2.

    Способы подбора дифавтомата

    Номинал дифавтомата и его времятоковая характеристика

    Для примера рассмотрим кухню, где подключается большое количество оборудования.

    Вначале требуется установить номинал общей мощности для помещения с холодильником (500 Вт), микроволновкой (1000 Вт), чайником (1500 Вт) и вытяжкой (100 Вт). Общий показатель мощности – 3,1 кВт.

    На его основании применяются различные способы выбора автомата на 3 фазы.

    Ток автоматического выключателя

    Токи автоматов бывают из следующего ряда:

    0,5, 1, 1,6, 2, 3,15, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63.

    https://www.youtube.com/watch?v=Ygk8QcOffME

    Жирным выделены номиналы, наиболее часто применяющиеся в быту. Есть и другие номиналы, но о них сейчас не будем.

    Данный ток для автоматического выключателя является номинальным. При его превышении выключатель выключится. Правда, не сразу, о чем сказано ниже:

    Ток утечки

    На корпусе имеется маркировка – греческая буква «дельта». Токовая утечка частного дома составляет около 350 мА, отдельной группы приборов – 30 мА, светильников и розеток – 30 мА, одиночных звеньев – 15 мА, бойлера – 10 мА.

    Фаза и напряжение

    Однофазные модели на 220 В подключаются к одной клемме, трехфазные на 380 В – к трем.

    Функции трехфазных автоматов

    Трехфазник одновременно обслуживает несколько однофазных зон цепи

    Перед тем как подобрать автоматический коммутатор, следует разобраться с его функционалом. Пользователи часто заблуждаются, думая, что устройство защищает бытовую технику. На ее электропоказатели автомат не реагирует, срабатывая исключительно при коротком замыкании либо перегрузке. К функциям трехфазника относятся:

    • одновременное обслуживание нескольких однофазных зон цепи;
    • предотвращение образования сверхтоков на линии;
    • совместная работа с выпрямителями сети переменного тока;
    • защита высокомощного оборудования;
    • повышенная мощность за счет установки специального преобразователя;
    • быстрое срабатывание в режиме КЗ на линии с большим количеством потребителей;
    • возможность отключения в ручном режиме при помощи рубильника или выключателя;
    • совместимость с дополнительными защитными клеммами.

    Без дифавтомата повышаются риски возгорания кабеля.

    Характеристики устройства

    Правильный подбор 3-фазного автомата заключается не только в определении условий его эксплуатации, но и по мощности и типу нагрузки, которая будет к нему подключаться. Неверно подобранная мощность модуля приводит к ухудшению защиты электропровода, при этом такое устройство и само может стать источником аварийной ситуации.

    Но всё же, как бы ни было важно правильно подобрать мощность, автоматические приборы характеризуются и другими техническими параметрами, влияющими на их работу. К основным из них относят:

    • рабочее напряжение — определяет величину, при которой автомат защиты работает без ухудшения своих параметров (обычно разрешается перепад в диапазоне 15%);
    • номинальный ток — параметр, непосредственно связанный с мощностью, обозначает пограничное значение тока, при котором происходит срабатывание защитного модуля;
    • потребляемая мощность — автоматические приборы относятся к устройствам с низким энергопотреблением;
    • износостойкость — обозначает количество гарантируемых циклов включения и отключения автомата;
    • минимальная и максимальная рабочая температура — диапазон, в котором технические параметры защитного модуля не изменяются;
    • номинальная отключающая способность — наибольшее значение нагрузки, при котором выключатель сможет разорвать линию с сохранением своей работоспособности;
    • время срабатывания — определяет интервал, в течение которого происходит отключение нагрузки от силовой линии;
    • времятоковая характеристика — разделяется на классы, каждый из которых соответствует току мгновенного расцепления (например, тип С применяется для тока, превышающего значение номинального 5-10 раз).

    Кроме технических параметров, автоматические приборы характеризуются и качественными показателями. К наиболее распространённым относят тип привода, способ присоединения внешних проводников, исполнение отсечки и другие.

    Заключение

    В представленном материале мы рассказали о том, для чего нужны и как работают устройства защиты электрической цепи. Кроме того, учитывая изложенную информацию и приведенные табличные данные, у вас не вызовет затруднения вопрос, как выбрать автоматический выключатель.

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    MoskvaTeplo.ru