Расчет вводного автоматического выключателя

Подбор автоматического выключателя по мощности

Выбор защитных автоматических выключателей производится не только в ходе установки новой электрической сети, но и при модернизации электрощита, а также при включении в цепь дополнительных мощных приборов, повышающих нагрузку до такого уровня, с которым старые устройства аварийного отключения не справляются. И в этой статье речь пойдет о том, как правильно производить подбор автомата по мощности, что следует учитывать в ходе этого процесса и каковы его особенности.

Непонимание важности этой задачи может привести к очень серьезным проблемам. Ведь зачастую пользователи не утруждают себя, производя выбор автоматического выключателя по мощности, и берут в магазине первое попавшееся устройство, пользуясь одним из двух принципов – «подешевле» или «помощнее». Такой подход, связанный с неумением или нежеланием рассчитать суммарную мощность устройств, включенных в электросеть, и в соответствии с ней подобрать защитный автомат, зачастую становится причиной выхода дорогостоящей техники из строя при коротком замыкании или даже пожара.

Для чего нужны защитные автоматы и как они работают?

Современные АВ имеют две степени защиты: тепловую и электромагнитную. Это позволяет обезопасить линию от повреждения в результате длительного превышения протекающим током номинальной величины, а также короткого замыкания.

Основным элементом теплового расцепителя является пластина из двух металлов, которая так и называется – биметаллической. Если на нее в течение достаточно длительного времени воздействует ток повышенной мощности, она становится гибкой и, воздействуя на отключающий элемент, вызывает срабатывание автомата.

Наличием электромагнитного расцепителя обусловлена отключающая способность автоматического выключателя при воздействии на цепь сверхтоков короткого замыкания, выдержать которые она не сможет.

Расцепитель электромагнитного типа представляет собой соленоид с сердечником, который при прохождении сквозь него тока высокой мощности моментально сдвигается в сторону отключающего элемента, выключая защитное устройство и обесточивая сеть.

Это позволяет обеспечить защиту провода и приборов от потока электронов, величина которого намного выше расчетной для кабеля конкретного сечения.

Чем опасно несоответствие кабеля сетевой нагрузке?

Правильный подбор защитного автомата по мощности – очень важная задача. Неверно выбранное устройство не защитит линию от внезапного возрастания силы тока.

Но не менее важно правильно подобрать по сечению кабель электропроводки. В противном случае, если суммарная мощность превысит номинальную величину, которую способен выдерживать проводник, это приведет к значительному росту температуры последнего. В итоге изоляционный слой начнет плавиться, что может привести к возгоранию.

Чтобы более наглядно представить, чем грозит несоответствие сечения проводки суммарной мощности включенных в сеть устройств, рассмотрим такой пример.

Новые хозяева, купив квартиру в старом доме, устанавливают в ней несколько современных бытовых приборов, дающих суммарную нагрузку на цепь, равную 5 кВт. Токовый эквивалент в этом случае будет составлять около 23 А. В соответствии с этим в цепь включается защитный автомат на 25 А. Казалось бы, выбор автомата по мощности сделан верно, и сеть готова к эксплуатации. Но через некоторое время после включения приборов в доме появляется задымление с характерным запахом горелой изоляции, а через некоторое время возникает пламя. Автоматический выключатель при этом не будет отключать сеть от питания – ведь номинал тока не превышает допустимого.

Если хозяина в этот момент не окажется поблизости, расплавленная изоляция через некоторое время вызовет короткое замыкание, которое, наконец, спровоцирует срабатывание автомата, но пламя от проводки может уже распространиться по всему дому.

Причина в том, что хотя расчет автомата по мощности был сделан правильно, кабель проводки сечением 1,5 мм² был рассчитан на 19 А и не мог выдержать имеющейся нагрузки.

Чтобы вам не пришлось браться за калькулятор и самостоятельно высчитывать сечение электропроводки по формулам, приведем типовую таблицу, в которой легко найти нужное значение.

Защита слабого звена электроцепи

Итак, мы убедились, что расчет автоматического выключателя должен производиться, исходя не только из суммарной мощности включенных в цепь устройств (независимо от их количества), но и из сечения проводов. Если этот показатель неодинаков на протяжении электрической линии, то выбираем участок с наименьшим сечением и производим расчет автомата, исходя из этого значения.

Требования ПУЭ гласят, что выбранный автоматический выключатель должен обеспечивать защиту наиболее слабого участка электроцепи, или иметь номинал тока, который будет соответствовать аналогичному параметру включенных в сеть установок. Это также означает, что для подключения должны использоваться провода, поперечное сечение которых позволит выдержать суммарную мощность подключенных устройств.

Как выполняется выбор сечения провода и номинала автоматического выключателя – на следующем видео:

Если нерадивый хозяин проигнорирует это правило, то в случае аварийной ситуации, возникшей из-за недостаточной защиты наиболее слабого участка проводки, ему не стоит винить выбранное устройство и ругать производителя – виновником сложившейся ситуации будет только он сам.

Как рассчитать номинал автоматического выключателя?

Допустим, что мы учли все вышесказанное и подобрали новый кабель, соответствующий современным требованиям и имеющий нужное сечение. Теперь электропроводка гарантированно выдержит нагрузку от включенных бытовых приборов, даже если их достаточно много. Теперь переходим непосредственно к выбору автоматического выключателя по номиналу тока. Вспоминаем школьный курс физики и определяем расчетный ток нагрузки, подставляя в формулу соответствующие значения: I=P/U.

Здесь I – величина номинального тока, P – суммарная мощность включенных в цепь установок (с учетом всех потребителей электричества, в том числе и лампочек), а U – напряжение сети.

Чтобы упростить выбор защитного автомата и избавить вас от необходимости браться за калькулятор, приведем таблицу, в которой указаны номиналы АВ, которые включаются в однофазные и трехфазные сети, и соответствующие им мощности суммарной нагрузки.

Эта таблица позволит легко определить, сколько киловатт нагрузки какому номинальному току защитного устройства соответствуют. Как мы видим, автомату 25 Ампер в сети с однофазным подключением и напряжением 220 В соответствует мощность 5,5 кВт, для АВ на 32 Ампера в аналогичной сети – 7,0 кВт (в таблице это значение выделено красным цветом). В то же время для электрической сети с трехфазным подключением «треугольник» и номинальным напряжением 380 В автомату на 10 Ампер соответствует мощность суммарной нагрузки 11,4 кВт.

Наглядно про подбор автоматических выключателей на видео:

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.

При выборе автоматов постоянно допускается одна и та же ошибка — не учитывается температура окружающей среды.Номинальный ток автомата назначается по ПУЭ при температуре в + 30 градусов Цельсия,а номинальный ток кабеля или провода назначается по ПУЭ при температуре в + 25 ,а эксплуатироваться автомат и кабель будут при комнатной температуре,допустим в + 18 градусов Цельсия.Если номинальный ток двухжильного или трехжильного, с защитным проводником, кабель — провода сечением 2.5 миллиметра квадратного по меди в однофазной сети равно 25 ампер ( 27 ампер это для кабелей с дополнительной изоляцией в виде ПЭТ ленты или композитного стекломиканита или стеклоленты,заполнением пространства под общей оболочкой мелованной резиной и т. д.),то при + 18 градусов Цельсия это уже номинальный ток в 27 ампер,а номинальный ток автомата на 16 ампер уже фактически равен 18.3 ампера,если учесть что при токах в 1.13 номинального тока автомат не отключается гарантированного в течении более одного часа,то реальный предельный рабочий ток провода уже 20.7 амер,то есть автомат на 16 ампер превращается уже в автомат на 20 ампер,при этом ,согласно DIN стандарту на модульные автоматы ,изготовленные по этому стандарту,номинальный ток кабеля или провода должен быть в полтора раза больше номинального тока автомата или 20.7 * 1.5 = 31 ампер,а номинальный ток кабеля 27 ампер,значит автомат на 16 ампер не годится и нужен автомат на 13 ампер.При температуре в + 35 градусов Цельсия опять же автомат на 16 ампер превращается в автомат на 15 ампер,а номинальный ток провода снижается до 22 ампер,то есть 15 * 1.13 * 1.5 = 25.5 ампера ,а номинальный ток кабеля — 22 ампера .И опять автомат на 16 ампер не годится и нужен автомат на 13 ампер.А вообще кабель всегда нужно проверять по термическому уравнению Tкабеля = t окружающей среды + к * ( I ) ^ 2 ,где T кабеля — температура кабеля в градусах Цельсия, t окружающей среды — температура окружающей среды в градусах Цельсия ,I — ток протекающий по кабелю в амперах,нагрев провода током пропорционален квадрату этого тока, к — температурный коэффициент провода,безразмерная величина, для его определения используют формулу к = (65 — 25 ) /( i ^ 2) номинальный,где 65 — максимальная рабочая температура кабеля по ПУЭ в + 65 градусов Цельсия ,25 — температура кабеля при которой назначается его номинальный ток в + 25 градусов Цельсия и i номинальный ток кабеля при температуре в + 25 градусов Цельсия.Для сечения в 2.5 миллиметра квадратного по меди при + 18 градусах Цельсия уравнение принимает вид T кабеля = 18 + 0.064 ( I) ^ 2.

Какой автоматический выключатель ставить на ввод в квартиру и частный дом?

При устройстве электрической сети в частном доме или квартире важно правильно подобрать автоматические выключатели на каждую линию исходя из мощности подключаемых электроприборов. Все эти защитные устройства обычно монтируются в электрощите и обеспечивают защиту от перегрузки или короткого замыкания. Но если все эти приборы защищают линии к потребителю электроэнергии, то необходимо устройство, которое защитит группу автоматов в щите. Таким прибором является так называемый «вводной» автомат.

Назначение вводного автомата

Чтобы понять для чего же все-таки нужен «вводной «автомат», кратко разберемся что же такое автоматический выключатель в общем случае и для чего он нужен.

Автоматический защитный выключатель – контактный коммутационный прибор, который способен отключать электрические сети при возникновении внештатной ситуации (перегрузки или короткого замыкания).

Вводной автомат по внешнему виду, механизму работы и конструкции ничем не отличается от обычного защитного устройства, контролирующего какую-либо электрическую линию. Единственное и самое важное отличие – это его номинал, который на определенный (рассчитанный) порядок выше, с учётом селективности, чем у любого линейного защитного выключателя в электрощите.

Вводной автомат обязательно устанавливают при вводе электрического кабеля в квартиру или частный дом. Он защищает в целом всю электрическую сеть жилого помещения от перегрузки, а также служит для отключения питания на всем объекте (например, для проведения электротехнических и других ремонтных работ). Также он обеспечивает правильную работу подводящего электрокабеля и не позволяет превышать нагрузку, установленную для данного помещения.

Основные критерии выбора

Для того чтобы правильно подобрать вводной автомат (ВА) нужно знать на какие характеристики стоит обратить внимание при покупке.

Номинальный ток

Это самая важная характеристика при выборе вводного защитного устройства. Это свойство прибора обозначает максимальный ток, при превышении которого произойдёт отключение питания, за определённое время.

Обратите внимание! Автоматические выключатели служат для защиты кабеля от перегрева и номинал должен быть подобран с учётом площади сечения проводников!

Вне зависимости от того, является автомат вводным или обеспечивающим защиту конкретной линии (провода), его расчёт производится по максимальной мощности потребителей электроэнергии. Номинал вводного устройства выбирают, рассчитывая мощность (или ток) всех потребителей при одновременном включении в сеть, для большей безопасности уменьшая полученное число на 10-15%, округляя в сторону меньшего значения.

Количество полюсов

Существуют автоматы с разным количеством полюсов. Однополюсные применяют для защиты отдельных линий. Функции вводного автомата обычно выполняют двух, трех или четырехполюсные автоматические выключатели.

Важное правило, которое поможет выбрать количество полюсов заключается в том, что для однофазных сетей применяют двухполюсные автоматы, а для трехфазных – трех или четырехполюсник.

Двухполюсные выключатели выполнены с общим для обоих полюсов рычагом и механизмом отключения. То есть при аварийной ситуации происходит отключение сразу двух полюсов (обычно к одной клемме подключают фазу, ко второй — ноль). Такие приборы часто применяются в однофазных сетях жилых помещений многоквартирных домов.

Трехполюсный (или четырёхполюсный) автомат используют при вводе электрического кабеля в частные дома при трехфазной сети, а также в промышленных зданиях и даже в некоторых квартирах. К каждой клемме прибора подключают по фазе (и ноль, если это четырехполюсник). Он также, как и двухполюсник имеет один общий рычаг для всех полюсов и при перегрузке отключает питание по всем фазам.

Времятоковая характеристика

Характеризует ток мгновенного расцепления и чаще всего обозначается на приборе латинскими буквами B, C или D. От времятоковой характеристики зависит чувствительность защитного устройства к пусковым токам электроприборов и оборудования. Для вводного автоматического выключателя это свойство является важным, так как оно влияет на срабатывание нижестоящих групп автоматов.

Чаще всего используют следующие типы автоматов по времятоковой характеристике:

• B – при значении тока в 3 — 5 раз выше номинального сработает электромагнитный выключатель устройства и оно мгновенно отключится;
• C – электромагнитный расцепитель отключит устройство при превышении тока в 5-10 раз;
• D – сработает при превышении тока в 10-20 раз от номинального.

Для вводного автомата в жилые помещения применяют устройства с времятоковой характеристикой типа C, так как большинство приборов в домашних условия не имеют больших пусковых токов и не будут оказывать негативного влияния на электрическую сеть квартиры или дома.

Характеристики срабатывания каждого устройства указываются в паспорте и инструкции завода-изготовителя автоматического выключателя.

Способ крепления

Все автоматические выключатели имеют стандартное крепление и помещаются на дин-рейку в электрощите. Это же правило относится и к вводным автоматам. Исключение составляют специальные устройства для промышленных целей, которые могут закрепляться без дин-рейки на специальные крепления.

Бренд выключателя

При выборе вводного защитного выключателя, также как и в случае выбора любых электротехнических устройств важно ориентироваться на известного производителя, заслужившего признание. Такие производители дают гарантию качества на свои устройства и изготавливают надежные, долговечные и безопасные автоматические выключатели. К самым популярным на сегодняшний момент относятся автоматы следующих производителей:

• ABB – шведско-швейцарский бренд, выпускающий высококачественную электротехническую продукцию. Автоматические выключатели этой фирмы являются компактными, качественно собранными приборами, обеспечивающими надежную защиту электрической сети от аварийных ситуаций.
• Schneider Electric – французская компания, продукция которой широко представлена в России. Автоматические выключатели этой фирмы имеют доступную цену, надёжны и долговечны, моментально срабатывают при превышении номинального тока.
• Legrand – также является французской компанией с мировым именем. Часто фигурирует в рейтингах электротехнической продукции и заслуженно является одним из лучших производителей автоматических выключателей в Европе.
• IEK – российская компания, автоматические выключатели которой выгодно отличаются по цене и являются устройствами приемлемого качества. Автоматы этой фирмы из отечественных устройств являются самыми популярными ввиду доступности и используются во многих квартирах и частных домах.

Расчёт номинала вводного автоматического выключателя

Работоспособность устройств и безопасность электрической сети в жилом доме или квартире напрямую зависит от правильного выбора автоматических выключателей, в том числе вводного устройства. Чтобы рассчитать номинал вводного автомата нужно обладать некоторыми электротехническими знаниями.

Для частного дома 380 В 15 кВт

Чтобы произвести расчет вводного автомата для частного дома, необходимо учесть следующие значения: напряжение в сети (U), мощность (P) всех электрических приборов, которые будут работать в сети, поправочный коэффициент, который учитывает одновременное включение электроприборов и качество электропроводки.

Пример расчета:

Допустим, что сумма мощностей всех электроприборов в жилом доме составляет 15 кВт (эта же мощность в России обычно подводится к частным жилым зданиям) при напряжении 380 В. Чтобы рассчитать ток, используем Закон Ома для электрической цепи:

I=15000/380 = 39, 47 A.

Вводим поправочный коэффициент. Так как все электрические приборы в доме одновременно включаться не будут и, учитывая старую электропроводку, принимаем значение поправочного коэффициента равное 0,85.

Iн=39,47х0,85 = 33,55.

Ближайшие по номиналу значения автоматов: на 32 А и на 40А. Выбираем номинал в наименьшую сторону. И получаем, что для нашего частного дома необходим вводной трехполюсный или четырехполюсный автомат на 32 А.

Для квартиры 220 В

Для квартир с напряжением 220 В расчет вводного автомата аналогичен выбору автомата для частного дома. Единственное различие заключается в том, что изменится мощность и напряжение сети.

Пример расчета:

Допустим, что сумма мощностей будет равняться 10 кВт, поправочный коэффициент примем 0,85, а напряжение, как мы уже знаем, равно 220 В. Тогда:

Iн=10000/220*0,85= 45,45х0,85 = 38,63.

Исходя из полученного значения и округляя номинал к наименьшему, выбираем автоматический выключатель 32 А.

Схема подключения вводного автомата

Принципиально, монтаж и подключение вводного автомата практически ничем не отличается от установки обычного автоматического выключателя. Такой автомат монтируется на дин- рейку и подключается до счетчика (с обязательным опломбированием) или после. Далее от него уже монтируются остальные автоматы для защиты каждой линии жилого помещения.

Недопустимые ошибки при покупке

Самыми распространенными ошибками при выборе и покупке вводного автоматического выключателя являются незнание принципов его работы и выбор номинала автомата ниже или выше требуемого значения. Если выбрать автомат ниже номиналом, то возможно ложное срабатывание защиты и отключение всей квартиры из-за одного прибора. При выборе номинала выше необходимого значения, он может сработать уже после того, как изоляция проводов, либо устройства внутри электрощитка перегреются и начнут плавиться или гореть.

Также находятся «профессионалы», которые подключают вместо двухполюсника два однополюсных автомата, не зная о том, что это нарушает требования электробезопасности и ПУЭ запрещает такое подключение.

Если есть сомнения в выборе и монтаже такого прибора, стоит обратиться к профессиональному электрику и быть спокойным за правильный выбор и безопасный монтаж.

Как выбрать автоматический выключатель по мощности и току нагрузки?

Чем отличается УЗО от дифавтомата

Что такое дифференциальный автомат?

Почему при включении или во время работы стиральной машины выбивает пробки, УЗО или дифавтомат

Как выбрать автоматический выключатель по току и сечению.

Автоматический выключатель — коммутационный аппарат, назначение которого заключается в быстром и безопасном отключении участка цепи от электросети. Работает только на автоматическое выключение при превышении показателей. Снова восстановить подачу электричества придется вручную. И делать это без знания причины отключения не рекомендуется.

Важно в выборе учитывать сечение вводного кабеля. Например, медный 4 мм 2 — сечение одной жилы в кабеле. По таблице ниже смотрим максимально допустимый этим проводником ток.

Он составляет 36 Ампер. Соответственно, если провода не пропустят выше 36А, то нельзя ставить автомат на 40 Ампер на мощную электроплиту или на ввод. Некоторые слепо следуют рекомендациям, не видя свои реалии.

Придется ставить на 25А и не использовать одновременно более 2 горелок, а вводной на 32А максимум. Такие вот костыли, но если дом старый, то придется делать электрику с тем что имеем.

Как рассчитать автоматический выключатель

Если вы не знаете ничего про тепловой и электромагнитный расцепители, что это и для чего, то вам стоит прочитать сначала другую нашу статью — расцепители автоматического выключателя.

Сначала стоит упомянуть, что существуют стандартные значения характеристики теплового расцепителя (таблица выше), которые обычно ставят в щиток. О выборе характеристик ниже.

Если подбирается автоматический выключатель под конкретную установку или несколько, то сначала нужно рассчитать номинальный ток. Для группы — сложить их вместе по окончанию расчета. Формулы очень простые:

1) Сила тока: I=P/U, (Мощность, Вт/ напряжение, В).

2) Сила тока для двигателей: Iн=Pн/(√3*Uн*cosφ*η).

Мощность нужно перевести из килоВатт в Ватты, если указано в кВт. Косинус Фи и КПД для каждого двигателя свой, и для каждого есть значения в справочной литературе и просторах интернета.

Когда мы узнали силу тока, приступаем к выбору автомата. Цифра указывает ток теплового расцепителя, а буква рядом означает значение токов короткого замыкания, при котором автомат отработает. Это значение, при котором автомат отключится, чтобы не допустить дальнейшего роста токов КЗ, защищая вашу сеть.

• A: 1. Ставятся для защиты дорогой микроэлектроники, не имеющей пусковых нагрузок.
• B: Гарантировано отработает при токах в 3-5 больше номинального. Выбор для освещения.
• C: 5-10. Самая распространенная характеристика для домашних проводок.
• D: 10-20. Чаще всего используется для двигателей с большими пусковыми токами.

Грубо говоря это коэффициенты. Если написано в маркировке «С16», это означает что гарантировано отключится при кратковременном превышении номинала в 160 Ампер (16*10). Указывается диапазон от 5, потому что существуют погрешности, и качество сборки, которые влияют на скорость отключения.

Правильный подбор этой характеристики важен, так как если это будет B для стиральной машины, то при первом запуске автомат будет каждый раз отключать сеть. Ибо это будет превышать пропускное значение, сигнализируя ему о КЗ.

Итак, когда вы рассчитали силу тока вам следует взять небольшой запас.

А теперь небольшой пример, как совместить всё вышесказанное.

Пример рассчета

На практике все просто. Возьмем для примера двигатель стиральной машины мощностью 2 300 Вт. Рассчитываем по второй формуле с кпд и косинусом фи.

Кратность пускового тока у стиралки примем за 5. То есть 11,2*5 = 56 А. Это ток, который будет проходить в цепи не более 5 сек при запуске агрегата. Дальше берем небольшой запас в 10 и 20%.

Теперь смотрим какой автомат нам выбрать под эти значения. Стандартная линейка автоматов по току от производителей:

Нам подходит аппарат на 16. Далее выберем характеристику. Собственно кратность пускового тока была 5, то есть нам нужен автомат с характеристикой «С». Итог: Берем автоматический выключатель марки — ВА47-29 1Р 16А 4,5кА х-ка С. Или просто «С16».

Производители

На данный момент самыми хорошими можно считать аппараты марок:

• ABB (Германия);
• Legrand (Франция).

Если вы хотите получить высочайшее качество и чувствительность элементов, то стоит присмотреться к их домашних сериям. Из среднего сегмента могу порекомендовать — Schneider Electric. А большинство застройщиков ставят нам дешевые IEK, EKF, TDM и так далее.

Конечно, они могут стоить раз в 5 дешевле. Но стоит ли экономить на безопасности и квартире, стоимостью превышающей этот автомат в тысячи раз?