Как выбрать автоматический выключатель
Есть мнение, что самый надежный вариант автоматического выключателя – это устройство, которое может выдержать максимальную нагрузку и обеспечить помещение максимально эффективной защитой. Если следовать такой логике, можно использовать в любых сетях воздушные автоматы, и таким образом избавить себя от большинства проблем, но на практике дело обстоит несколько иначе. В зависимости от параметров конкретной цепи будет зависеть и тип выключателя, который лучше в нее установить. Если ошибиться в выборе автоматического выключателя, в конечном итоге это может обернуться крайне негативно.
Если к обыкновенной бытовой сети электроснабжения будет подключен прибор, который рассчитан на работу в условиях повышенных мощностей, он не будет выключать питание даже тогда, когда сила тока будет существенно превышать все допустимые нормы. При этом температура изоляционного слоя значительно возрастет и станет разрушительной для кабеля, но номинальные показатели выключателя не будут превышены, поэтому автомат будет воспринимать такую ситуацию как рядовую. Отключение произойдет только после того, как вследствие плавления изоляции в сети произойдет короткое замыкание, но эта ситуация уже чревата пожаром.
Если допустимая мощность автомата, наоборот, не будет достигать той, которую выдерживает линия электропитания, нормальной работы цепи добиться практически невозможно. После подключения нескольких приборов электричество сразу выбьет, в итоге из-за постоянного воздействия большого тока он сломается по причине «залипания» контактов.
Как правильно выбирать автоматические выключатели
При выборе устройств стоит обратить на внимание на три критерия
Количество
Чтобы разобраться с количеством выключателей, нужно знать число силовых цепей в квартире.
Номиналы автоматов
Силовая цепь — это провод, идущий от электрощитка в квартиру вместе с подключенными к нему приборами-потребителями электроэнергии. Как правило, в квартирах в одну цепь объединены осветительные приборы, в другую — розетки.
Обратите внимание! Каждый из бытовых приборов, например, посудомойка, водонагреватель, кондиционер, получает электричество по отдельному проводу, а значит включен в свою электрическую цепь
Полюсность и рабочее напряжение
Электрическое подключение в доме может быть однофазным или трехфазным. С точки зрения выбора автомата эти подключения отличаются количеством жил в проводе, которые выключатель должен обесточить, когда будет срабатывать. На каждую жилу нужна своя секция выключателя. Полюсность — это фактически количество секций в автомате, их может быть от одной до четырех.
Щиток с предохранителем
Безопасный для проводки номинальный показатель
Номинальный ток — это самая важная характеристика автоматов.
Она говорит о том, какую энергию автомат пропускает через себя в течение длительного времени и не размыкает цепь. От правильного выбора номинального тока зависит, сможет ли автомат защитить проводку.
К сведению! Распространенные классы номинального показателя бытовых автоматов: 6, 10, 16, 25, 32, 50 А.
Проверка работоспособности расцепителя
Основным параметром при проверке является соответствие заявленных параметров механизма с его техническими показателями в момент испытания. Первое, что проверяют при оценке работоспособности, — время, прошедшее от начала подачи критической нагрузки на автомат до расцепления цепи. Параметры нормального временного диапазона указываются производителем в приложенных к устройству технических документах. В случае несоответствия нормам выключатели заменяются на новые.
Такие проверки необходимы, для того чтобы обеспечить стабильную и безопасную работу устройства, и пренебрежение ими может стать фатальным.
Основные характеристики автоматических выключателей
К основным характеристикам, на которые необходимо обращать внимание при выборе, можно отнести:
- Количество полюсов
- Рабочее напряжение
- Класс токоограничения
- Номинальный ток
- Отключающая способность (ток короткого замыкания)
- Время-токовая характеристика
Количество полюсов
Я думаю, с этим параметром все понятно. В случае однофазной цепи устанавливаются автомат однополюсной или двухполюсной. Для трехфазных цепей применяют трех и четырехполюсные автоматы.
Единственное, что здесь можно отметить, что конструктивно двух и четырехполюсные автоматы могут быть выполнены с защитой всех полюсов, либо только фазных.
Рабочее напряжение
Следующий параметр — рабочее напряжение автомата. Этот параметр должен быть равным или больше номинального напряжения сети.
Класс токоограничения
Данный параметр указывает на время гашения дуги, или если говорить более развернуто, время от момента начала размыкания силовых контактов автоматического выключателя до момента полного гашения электрической дуги в дугогасительной камере.
Современные выключатели имеют третий класс, то есть дуга в них гасится за 3-5 миллисекунд.
Номинальный ток (In)
Этот параметр показывает значение допустимого тока автомата, при превышении которого он отключится и разомкнет цепь. Номинальный ток автомата выбирается в зависимости от сечения кабеля и мощности потребителей.
Например, нам надо подобрать автоматический выключатель для комнаты. Для начала определим общую суммарную мощность. Для этого необходимо суммировать мощность всех электроприборов, которые находятся в комнате. Предположим, общая мощность составляет 4000 Вт. Далее рассчитаем силу тока по формуле:
I = P/U
где Р — суммарная мощность всех электроприборов, Вт; U — напряжение сети.
В нашем случае, разделив 4000 на 220 получим 18,18 А. Зная величину тока, подбираем сечение провода. Для 18,18 А, выбираем сечение провода 2,5 кв.мм. Для данного сечения подбираем ближайшее значение номинального тока автомата и округляем в меньшую сторону. Значение номинального тока автомата будет составлять 16 А.
Отключающая способность
Данная характеристика показывает величину максимального тока, которую может выдержать автомат без последствий, то есть подвижные контакты автомата не приварятся к неподвижным в следствии возникновения и гашения дуги при размыкании.
Чем выше будет отключающая способность автомата, тем больше вероятность, что он прослужит дольше, но при этом и цена будет выше, причем иногда значительно.
Необходимость использования автоматического выключателя, с тем или иным максимальным током срабатывания, зависит от места подключения их в цепи по отношению к источнику электроэнергии, протяженности трассы, качества поставляемой электроэнергии. Вообще, при выборе данной характеристики автомата, руководствуются расчетными токами короткого замыкания.
У нас, в жилых помещениях используются автоматы с током срабатывания 4,5 или 6 кА, хотя, насколько мне известно, в Европе запрещено использование автоматических выключателей с отключающей способностью менее 6 кА.
Время-токовые характеристики отключения
Этот параметр показывает, за какой промежуток времени автомат отключится при прохождении через него тока, превышающего номинальный ток.
Существует несколько типов время-токовых характеристик, в зависимости от назначения.
На практике распространение получили только три типа – B, C, D.
- Тип B (кратковременное увеличение тока в 3-5 раз от номинального) применяются для защиты потребителей с преимущественно активной нагрузкой (цепи освещения, обогреватели, печи). Применяются в основном в квартирах и жилых помещениях.
- Тип C (кратковременное увеличение тока в 5-10 раз от номинального) наиболее широко применяемые. Предназначены для защиты цепей установок с небольшими пусковыми токами — розетки, холодильники, кондиционеры, газоразрядные лампы.
- Тип D (кратковременное увеличение тока в 10-50 раз от номинального) применяются в основном для защиты электродвигателей с частым запуском и большим пусковым током. Используются чаще всего на промышленных производствах.
Остальные типы характеристик можно не рассматривать, так как применяются они очень редко и в продаже их найти проблематично.
В завершении статьи хотел бы сказать, что автоматический выключатель устройство хоть и простое, но очень важное, поэтому выбор автоматического выключателя — дело ответственное, так как в случае возникновения аварийной ситуации правильно выбранный автоматический выключатель защищает не только имущество, электрооборудование, но и вас
Условия и значения ВТХ
ВТХ автоматов определяются следующими значениями:
1) Ток мгновенного расцепления — минимальное значение тока, вызывающее автоматическое срабатывание выключателя без преднамеренной выдержки времени. (ГОСТ Р 50345-2010, п. 3.5.17)
Примечание: срабатывание без преднамеренной выдержки времени обеспечивается электромагнитным расцепителем автомата.
Ток мгновенного расцепления определяется так называемой «характеристикой расцепления» или как ее еще называют — характеристика срабатывания.
Согласно ГОСТ Р 50345-2010 существуют следующие типы характеристик срабатывания автоматических выключателей:
Примечание: существуют так же и другие, нестандартные типы характеристик, о них мы говорили в статье «автоматические выключатели«.
Как видно из таблицы выше ток мгновенного расцепления указывается в виде диапазона значений, например характеристика «B» предполагает, что автомат обеспечит мгновенное расцепление при протекании через него тока в 3 — 5 раз превышающего его номинальный ток, т.е. если автоматический выключатель с данной характеристикой имеет номинальный ток 16 Ампер, то он обеспечит мгновенное расцепление при токе от 48 до 80 Ампер.
Определить характеристику срабатывания автоматического выключателя, как правило, можно по маркировке нанесенной на его корпусе.
2) Условный ток нерасцепления — установленное значение тока, который автоматический выключатель способен проводить, не срабатывая, в течение заданного (условного) времени*. (ГОСТ Р 50345-2010, п. 3.5.15) Согласно пункту 8.6.2.2 ГОСТ Р 50345-2010 условный ток нерасцепления равен 1,13 номинального тока автомата.
3) Условный ток расцепления — установленное значение тока, которое вызывает срабатывание автоматического выключателя в течение заданного (условного) времени*. (ГОСТ Р 50345-2010, п. 3.5.16) Согласно пункту 8.6.2.3 ГОСТ Р 50345-2010 условный ток расцепления равен 1,45 номинального тока автомата.
* Условное время равно 1 ч для выключателей с номинальным током до 63 А включительно и 2 ч с номинальным током свыше 63 А. (ГОСТ Р 50345-2010, п.8.6.2.1)
Время-токовая характеристика автоматического выключателя определяется условиями и значениями приведенными в таблице 7 ГОСТ Р 50345-2010:
In — номинальный ток автоматического выключателя
Номинальный ток и времятоковая характеристика
Далее следует одна из главных надписей — номинальный ток автомата. Например С25 или С16.
Первая буква обозначает времятоковую характеристику «С». Цифра после буквы — значение номинального тока.
Самые распространенные характеристики — «B, C, D, Z, K». Они определяют время отключения, в зависимости от тока короткого замыкания, проходящего через автомат. Если коротко, то:
B
автомат отключится «условно мгновенно» при токе КЗ в 3-5 раз больше номинала
В основном их ставят в цепях освещения.
C
при токе КЗ в 5-10 раз больше номинала
Универсальное применение в сетях со смешанной нагрузкой.
D
в 10-20 раз больше Iном
Используются для подключения электродвигателей.
Z
в 2-3 раза
Актуально в схемах с электронными устройствами.
K
в 8-12 раз
Подходит только для оборудования с индуктивной нагрузкой.
Все подобные устройства имеют тепловую и электромагнитную защиту. Хотя тепловая иногда может и не ставится. Но об это чуть позже.
Электромагнитная — в диапазоне вышеприведенных параметров в зависимости от типа характеристики.
Обратите внимание, что при значении С25, автомат не отключит нагрузку в 26 Ампер. Это случится только при величине тока в 1,13 раз большую от 25А
Да и то, через довольно длительный промежуток времени (более 1 часа).
Есть такое понятие как:
ток срабатывания – 1,45*Iном
Автомат гарантировано сработает в течение часа.
ток не срабатывания – 1,13*Iном
Автомат не должен сработать в течение часа, а только по истечении этого времени.
Еще не забывайте, что значение номинального тока на корпусе указано для окружающей температуры в +30С. Если вы поставите аппарат в бане или на фасаде дома, прямо под лучами солнца, то 16 Амперный автомат, знойным летним деньком может сработать при токе, даже меньше номинального!
Зачем нужны автоматические выключатели
Автоматические выключатели Существует множество причин, по которым ток в сети может превысить нормальные показатели. В основном это происходит из-за чрезмерной нагрузки, когда суммарная мощность подключенных приборов превышает величину, которую может выдержать сечение кабеля. В этом случае автомат выключается не сразу, а только после того как температура провода достигнет установленного уровня.
Если в сети происходит короткое замыкание, это приводит к многократному увеличению мощности тока в мгновение, поэтому автоматический выключатель сразу реагирует на ситуацию и блокирует подачу электроэнергии.
Независимый расцепитель для автоматических выключателей
Наибольшее распространение они получили при создании вентиляционных шахт, обеспечивая выключение вентиляционной системы при задымлении или пожаре. Они подключаются к автоматам в щитах, обеспечивающих функционирование вентиляции. При возникновении внештатной ситуации устройства централизованно блокируют поступление электропитания на распределительные щиты вентиляции, предотвращая распространение задымления и угарного газа по этажам здания.
Параметры автоматических выключателей
К основным параметрам автоматических выключателей относятся:
- номинальное напряжение автоматического выключателя;
- номинальный ток максимального расцепителя;
- уставка по току срабатывания максимального расцепителя;
- уставка по времени срабатывания максимального расцепителя (только для селективных автоматов).
Автоматы разных моделей
Номинальным АВ считается ток, на который рассчитаны его главные контакты в продолжительном режиме работы. Для отключения токов КЗ в АВ устанавливают максимальные расцепители (реле максимального напряжения). Номинальные токи максимальных расцепителей могут отличаться от номинальных токов АВ.
Уставкой по току срабатывания максимального расцепителя считается такой, при котором максимальный расцепитель отключит автомат. Уставка по току срабатывания АВ обычно приводится в относительных единицах.
К сведению! Уставка по времени срабатывания максимального расцепителя — это время между моментом обнаружения короткого замыкания и моментом отключения автоматического выключателя.
Принцип работы автоматов
Что показано на графике время токовой характеристики
На примере 16-Амперного автомата, имеющего время токовую характеристику C, попробуем рассмотреть характеристики срабатывания автоматических выключателей .
На графике можно увидеть, как протекающий через автоматический выключатель ток влияет на зависимость времени его отключения. Кратность тока протекающего в цепи к номинальному току автомата (I/In) изображает ось Х, а время срабатывания, в секундах – ось У.
Выше говорилось, что в состав автомата входит электромагнитный и тепловой расцепитель. Поэтому график можно разделить на два участка. Крутая часть графика показывает защиту от перегрузки (работа теплового расцепителя), а более пологая часть защиту от КЗ (работа электромагнитного расцепителя).
Как видно на графике если к автомату С16 подключить нагрузку 23 А то он должен отключится за 40 сек. То есть при возникновении перегрузки на 45 % автомат отключится через 40 сек.
На токи большой величины, которые могут привести к повреждению изоляции электропроводки автомат способен реагировать мгновенно благодаря наличию электромагнитного расцепителя.
При прохождении через автомат С16 тока 5×In (80 А) он должен сработать через 0.02 сек (это если автомат горячий). В холодном состоянии, при такой нагрузке, он отключится в пределах 11 сек. и 25 сек. (для автоматов до 32 А и выше 32 А соответственно).
Если через автомат будет протекать ток равный 10×In, то он отключается за 0,03 секунды в холодном состоянии или меньше чем за 0,01 секунду в горячем.
К примеру, при коротком замыкании в цепи, которая защищена автоматом С16, и возникновении тока в 320 Ампер, диапазон времени отключения автомата будет составлять от 0,008 до 0,015 секунды. Это позволит снять питание с аварийной цепи и защитить от возгорания и полного разрушения сам автомат, закоротивший электроприбор и электропроводку.
Автоматы с какими характеристиками предпочтительнее использовать дома
В квартирах по возможности необходимо обязательно применять автоматы категории B, которые являются более чувствительными. Данный автомат отработает от перегрузки так же, как и автомат категории С. А вот о случае короткого замыкания?.
Если дом новый, имеет хорошее состояние электросети, подстанция находится рядом, а все соединения качественные, то ток при коротком замыкании может достигать таких величин, что его должно хватить на срабатывание даже вводного автомата.
Ток может оказаться малым при коротком замыкании, если дом является старым, а к нему идут плохие провода с огромным сопротивлением линии (особенно в сельских сетях, где большое сопротивление петли фаза-нуль) – в таком случае автомат категории C может не сработать вообще. Поэтому единственным выходом из этой ситуации является установка автоматов с характеристикой типа В.
Следовательно, время токовая характеристика типа В является определенно более предпочтительной, в особенности в дачной или сельской местности или в старом фонде.
В быту на вводной автомат вполне целесообразно ставить именно тип С, а на автоматы групповых линий для розеток и освещения – тип В. Таким образом будет соблюдена селективность, и где-нибудь в линии при коротком замыкании вводной автомат не будет отключаться и «гасить» всю квартиру.
Похожие материалы на сайте:
Коротко принцип работы и предназначение защитных автоматов
Автоматический выключатель при коротком замыкании срабатывает практически моментально благодаря электромагнитному расщепителю. 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.
Внешний вид трех полюсного автоматического выключателя
Провода должны соответствовать нагрузке
Очень часто бывает, что в старом доме устанавливается новый электросчётчик, автоматы, УЗО, но проводка остаётся старой. Покупается много бытовой техники, суммируется мощность и под неё подбирается автомат, который исправно держит нагрузку всех включённых электроприборов.
Вроде всё правильно, но вдруг изоляция проводов начинает выделять характерный запах и дым, появляется пламя, а защита не срабатывает. Это может случиться, если параметры электропроводки не рассчитаны на такой ток .
Допустим, поперечное сечение жилы старого кабеля — 1,5мм², с максимально допустимым пределом по току в 19А. Принимаем, что одновременно к нему подключили несколько электроприборов, составляющих суммарную нагрузку 5кВт, что в токовом эквиваленте составляет приблизительно 22,7А, ему соответствует автомат 25А.
Провод будет разогреваться, но данный автомат будет оставаться включённым все время, пока не произойдёт расплавление изоляции, что повлечёт короткое замыкание, а пожар уже может разгораться полным ходом.
кабель силовой NYM
Защитить самое слабое звено электропроводки
Поэтому, прежде чем сделать выбор автомата соответственно защищаемой нагрузке, нужно удостовериться, что проводка данную нагрузку выдержит.
Согласно ПУЭ 3.1.4 автомат должен защищать от перегрузок самый слабый участок электрической цепи, или выбираться с номинальным током, соответствующим токам подключаемых электроустановок, что опять же подразумевает их подключение проводниками с требуемым поперечным сечением.
При игнорировании этого правила не стоит нарекать на неправильно рассчитанный автомат и проклинать его производителя, если слабое звено электропроводки вызовет пожар.
Расплавленная изоляция проводов
Расчет номинала автомата
Допускаем, что проводка новая, надёжная, правильно рассчитанная, и соответствует всем требованиям. В этом случае выбор автоматического выключателя сводится к определению подходящего номинала из типичного ряда значений, исходя из расчетного тока нагрузки, который вычисляется по формуле:
где Р – суммарная мощность электроприборов.
Подразумевается активная нагрузка (освещение, электронагревательные элементы, бытовая техника). Такой расчет полностью подходит для домашней электросети в квартире.
Допустим расчет мощности произведён: Р=7,2 кВт. I=P/U=7200/220=32,72 А. Выбираем подходящий автомат на 32А из ряда значений: 1, 2, 3, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100.
Данный номинал немного меньше расчётного, но ведь практически не бывает одновременного включения всех электроприборов в квартире. Также стоит учитывать, что на практике срабатывание автомата начинается со значения в 1,13 раза больше от номинального, из-за его времятоковой характеристики, то есть 32*1,13=36,16А.
Для упрощения выбора защитного автомата существует таблица, где номиналы автоматов соответствуют мощности однофазной и трёхфазной нагрузки:
Таблица выбора автомата по току
Найденный по формуле в вышеприведённом примере номинал наиболее близок по значению мощности, которое указано в выделенной красном ячейке. Также, если вы хотите рассчитать ток для трехфазной сети, при выборе автомата, ознакомьтесь со статьей про расчет и выбор сечения провода
Подбор защитных автоматов для электрических установок (электродвигателей, трансформаторов) с реактивной нагрузкой, как правило, не производится по мощности. Номинал и тип время токовой характеристики автоматического выключателя подбирается соответственно рабочему и пусковому току, указанному в паспорте данного устройства.
Таблица подбор сечения провода по мощности
Какое сечение провода нужно для 3 квт
Формула как найти мощность тока
Плавный пуск асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором
Новогодние поздравления с юмором
Явления, вызываемые сверхтоками
Протекание экстремальной силы тока вызывает следующие неблагоприятные явления:
- Тепловой перегрев повреждает изоляцию проводников и рабочие компоненты, становится причиной возгораний. Развитие этого явления блокируется установкой аппарата защитыпо току с быстродействием ≤ 0,005 с.
- Электродинамическая сила деформирует и разрушает токопроводящие компоненты, вызывая поломку коммутационного аппарата. Способом борьбы является подбор комплектующих с повышенной электродинамической стойкостью и правильная компоновка деталей, исключающая взаимное ЭМ-влияние.
- Магнитное поле отрицательно влияет на работу измерительных приборов, компьютеров и прочей прецизионной техники. Воздействие поля минимизируется применением экранов из магнито-мягких сплавов (пермаллой, феррит).
Проверка работоспособности расцепителя
Основным параметром при проверке является соответствие заявленных параметров механизма с его техническими показателями в момент испытания. Первое, что проверяют при оценке работоспособности, — время, прошедшее от начала подачи критической нагрузки на автомат до расцепления цепи. Параметры нормального временного диапазона указываются производителем в приложенных к устройству технических документах. В случае несоответствия нормам выключатели заменяются на новые.
Такие проверки необходимы, для того чтобы обеспечить стабильную и безопасную работу устройства, и пренебрежение ими может стать фатальным.
ГОСТ и стандарты
Например, соответствие стандарту. Вот модель от Шнайдер Электрик, которая одновременно отвечает двум международным стандартам.
Эти стандарты имеют отечественные аналоги. Для российского рынка чаще всего указывается ГОСТ Р50345.
Эта надпись означает, что выключатель можно применять только в бытовых условиях.
Обслуживать его могут рядовые потребители и лица, без прохождения какого-либо обучения и инструктажа.
Есть и другой ГОСТ Р500030.2
Эти модели уже предназначены для эксплуатации в промышленных условиях. Работать с такими аппаратами разрешается только квалифицированному персоналу.
Далее некоторые надписи могут дублировать информацию на передней панели.
U=400V — номинальное рабочее напряжение
Icn=6000А — наибольшая отключающая способность
50/60Гц — частота работы электросети
I=8In (С) — автоматический выключатель имеет характеристику «С» с пределом электромагнитного отключения 8 крат от номинального тока (+-20%).
