Для вибору автомата за потужністю навантаження необхідно розрахувати струм навантаження, і підібрати номінал автоматичного вимикача більше рівному отриманому значенню. Значення струму, виражене в амперах однофазної мережі 220 У., зазвичай перевищує значення потужності навантаження, виражене в кіловатах в 5 разів, тобто. якщо потужність електроприймача (пральної машини, лампочки, холодильника) дорівнює 1,2 кВт., то струм, який протікатиме у дроті чи кабелі дорівнює 6,0 А(1,2 кВт*5=6,0 А). У розрахунку на 380 Ст, у трифазних мережах, все аналогічно, тільки величина струму перевищує потужність навантаження у 2 рази.
коефіцієнт потужності
це безрозмірна фізична величина, що характеризує споживача змінного електричного струму з погляду наявності у навантаженні реактивної складової. Коефіцієнт потужності показує, наскільки зсувається по фазі змінний струм, що протікає через навантаження, щодо прикладеного до неї напруги.
Чисельно коефіцієнт потужності дорівнює косинус цього фазового зсуву або cos φ
Косинус фі візьмемо з таблиці 6.12 нормативного документа СП 31-110-2003 «Проектування та монтаж електроустановок житлових та громадських будівель»
Таблиця 1. Значення Cos в залежності від типу електроприймача
Приймемо наш електроприймач потужністю 1,2 кВт. як побутовий однофазний холодильник на 220В, cos приймемо з таблиці 0,75 як двигун від 1 до 4 кВт.
Розрахуємо струм I = 1200 Вт/220В * 0,75 = 4,09 А.
Тепер найправильніший спосіб визначення струму електроприймача- Взяти величину струму з шильдика, паспорта або інструкції з експлуатації. Шильдик із характеристиками є майже на всіх електроприладах.
Автоматичні вимикачі EKF
Загальний струм лінії (наприклад розеткової мережі) визначається підсумовуванням струму всіх електроприймачів. За розрахованим струмом вибираємо найближчий номінал автоматичного автомата у більшу сторону. У прикладі для струму 4,09А це буде автомат на 6А.
Дуже важливо відзначити, що вибирати автоматичний вимикач лише за потужністю навантаження є грубим порушенням вимог пожежної безпеки і може призвести до займання ізоляції кабелю або дроту та як наслідок виникнення пожежі. Необхідно при виборі враховувати ще й перетин дроту чи кабелю.
За потужністю навантаження правильно вибирати перетин провідника. Вимоги на вибір викладено в основному нормативному документі для електриків під назвою ПУЕ (Правила Пристрої Електроустановок), а точніше в розділі 1.3. У нашому випадку, для домашньої електромережі достатньо розрахувати струм навантаження, як зазначено вище, і в таблиці нижче вибрати перетин провідника, за умови що отримане значення нижче тривало допустимого струму відповідного його перерізу.
Вибір автомата по перерізу кабелю
Розглянемо проблему вибору автоматичних вимикачів для домашньої електропроводки докладніше з урахуванням вимог пожежної безпеки. Необхідні вимоги викладені главі 3.1 «Захист електричних мереж до 1 кВ», оскільки напруга мережі у приватних будинках, квартирах, дачах дорівнює 220 або 380В.
Розрахунок перерізу жил кабелю та дроту Напруга 220В.
– однофазна мережа використовується в основному для розеток та освітлення.
380В. – це в основному мережі розподільні – лінії електропередач, що проходять вулицями, від яких відгалуженням підключаються будинки.
Відповідно до вимог вищезгаданого розділу, внутрішні мережі житлових та громадських будівель мають бути захищені від струмів КЗ та перевантаження. Для виконання цих вимог були винайдені апарати захисту під назвою автоматичні вимикачі(автомати).
Автоматичний вимикач "автомат"
це механічний комутаційний апарат, здатний включати, проводити струми при нормальному стані ланцюга, а також включати, проводити протягом заданого часу і автоматично відключати струми в зазначеному аномальному стані ланцюга, таких як струми короткого замикання та перевантаження.
Коротке замикання (КЗ)
електричне з'єднання двох точок електричного ланцюга з різними значеннями потенціалу, не передбачене конструкцією пристрою та порушує його нормальну роботу. Коротке замикання може виникати внаслідок порушення ізоляції струмопровідних елементів або механічного зіткнення неізольованих елементів. Також, коротким замиканням називають стан, коли опір навантаження менший за внутрішній опір джерела живлення.
Струм перевантаження
- Захист від струмів КЗ і перегріву необхідний для пожежної безпеки, для запобігання загоряння проводів і кабелів, і як наслідок пожежі в будинку.
Довго допустимий струм кабелю або дроту
- Величина струму, що постійно протікає по провіднику, і не викликає надмірного нагріву.
Величина тривало допустимого струму для провідників різного перерізу і матеріалу представлена нижче.
Вибір автомата струму короткого замикання КЗ
Вибір автоматичного вимикача захисту від КЗ (короткого замикання) складає підставі розрахункового значення струму КЗ кінці лінії. Розрахунок щодо складний, величина залежить від потужності трансформаторної підстанції, перерізі провідника та довжини провідника тощо.
З досвіду проведення розрахунків та проектування електричних мереж найбільш впливовим параметром є довжина лінії, у нашому випадку довжина кабелю від щитка до розетки або люстри.
Т.к. в квартирах і приватних будинках ця довжина мінімальна, то такими розрахунками зазвичай нехтують і вибирають автоматичні вимикачі з характеристикою "C", можна звичайно використовувати "В", але тільки для освітлення всередині квартири або будинку, т.к. такі малопотужні світильники не викликають високого значення пускового струму, а вже в мережі для кухонної техніки, що має електродвигуни, використання автоматів з характеристикою не рекомендується, т.к. можливе спрацювання автомата при включенні холодильника або блендера через скачування пускового струму.
Вибір автомата за тривало допустимим струмом (ДДТ) провідника
Вибір автоматичного вимикача для захисту від перевантаження або від перегріву провідника здійснюється на підставі величини ДДТ для ділянки проводу або кабелю, що захищається. Номінал автомата повинен бути меншим або дорівнює величині ДДТ провідника, зазначеного в таблиці вище. Цим забезпечується автоматичне відключення автомата під час перевищення ДДТ у мережі, тобто. частина проводки від автомата до останнього електроприймача захищена від перегріву, і як наслідок виникнення пожежі.
Приклад вибору автоматичного вимикача
Маємо групу від щитка до якої планується підключити посудомийну машину -1,6 кВт, кавоварку – 0,6 кВт та електрочайник – 2,0 кВт.
Вважаємо загальне навантаження та обчислюємо струм.
Навантаження = 0,6 +1,6 +2,0 = 4,2 кВт. Струм = 4,2 * 5 = 21А.
Дивимося таблицю вище, під розрахований нами струм підходять всі перерізи провідників крім 1,5 мм2 для міді і 1,5 і 2,5 по алюмінію.
Вибираємо мідний кабель із жилами перетином 2,5 мм2, т.к. купувати кабель більшого перерізу по міді немає сенсу, а алюмінієві провідники не рекомендуються до застосування, а може й заборонені.
Дивимося шкалу номіналів автоматів, що випускаються - 0.5; 1.6; 2.5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 13; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63.
Автоматичний вимикач для нашої мережі підійде на 25А, тому що на 16А не підходить тому що розрахований струм (21А) перевищує номінал автомата 16А, що викличе його спрацювання, при включенні всіх трьох електроприймачів відразу. Автомат на 32А не підійде тому, що перевищує ДДТ обраного нами кабелю 25А., що може викликати перегрів провідника і як наслідок пожежа.
Зведена таблиця для вибору автоматичного вимикача однофазної мережі 220 В.
| Номінальний струм автоматичного вимикача А. | Потужність, кВт. | Струм,1 фаза, 220В. | Перетин жил кабелю, мм2. |
| 16 | 0-2,8 | 0-15,0 | 1,5 |
| 25 | 2,9-4,5 | 15,5-24,1 | 2,5 |
| 32 | 4,6-5,8 | 24,6-31,0 | 4 |
| 40 | 5,9-7,3 | 31,6-39,0 | 6 |
| 50 | 7,4-9,1 | 39,6-48,7 | 10 |
| 63 | 9,2-11,4 | 49,2-61,0 | 16 |
| 80 | 11,5-14,6 | 61,5-78,1 | 25 |
| 100 | 14,7-18,0 | 78,6-96,3 | 35 |
| 125 | 18,1-22,5 | 96,8-120,3 | 50 |
| 160 | 22,6-28,5 | 120,9-152,4 | 70 |
| 200 | 28,6-35,1 | 152,9-187,7 | 95 |
| 250 | 36,1-45,1 | 193,0-241,2 | 120 |
| 315 | 46,1-55,1 | 246,5-294,7 | 185 |
Зведена таблиця для вибору автоматичного вимикача трифазної мережі 380 У.
| Номінальний струм автоматичного вимикача, А. | Потужність, кВт. | Струм, 1 фаза 220В. | Перетин жив кабелю, мм2. |
| 16 | 0-7,9 | 0-15 | 1,5 |
| 25 | 8,3-12,7 | 15,8-24,1 | 2,5 |
| 32 | 13,1-16,3 | 24,9-31,0 | 4 |
| 40 | 16,7-20,3 | 31,8-38,6 | 6 |
| 50 | 20,7-25,5 | 39,4-48,5 | 10 |
| 63 | 25,9-32,3 | 49,2-61,4 | 16 |
| 80 | 32,7-40,3 | 62,2-76,6 | 25 |
| 100 | 40,7-50,3 | 77,4-95,6 | 35 |
| 125 | 50,7-64,7 | 96,4-123,0 | 50 |
| 160 | 65,1-81,1 | 123,8-124,2 | 70 |
| 200 | 81,5-102,7 | 155,0-195,3 | 95 |
| 250 | 103,1-127,9 | 196,0-243,2 | 120 |
| 315 | 128,3-163,1 | 244,0-310,1 | 185 |
| 400 | 163,5-207,1 | 310,9-393,8 | 2х95 * |
| 500 | 207,5-259,1 | 394,5-492,7 | 2х120* |
| 630 | 260,1-327,1 | 494,6-622,0 | 2х185 * |
| 800 | 328,1-416,1 | 623,9-791,2 | 3х150* |
* - здвоєний кабель, два кабелі з'єднаних паралельно, наприклад 2 кабелі ВВГнг 5х120
Підсумки
При виборі автомата необхідно враховувати як потужність навантаження, а й перетин і матеріал провідника.
Для мереж з невеликими ділянками, що захищаються від струмів КЗ, можна застосовувати автоматичні вимикачі з характеристикою «С»
Номінал автомата повинен бути меншим або дорівнює тривало допустимому струму провідника.
Автоматичні вимикачі
Визначення: (Дане визначення автоматичного вимикача у ГОСТ Р 50030.2.)
Автоматичний вимикач (скорочено вимикач або алегорично автомат) - механічний комутаційний апарат , що дозволяє включати, пропускати та вимикати електричний струм у нормальних умовах; включати та пропускати електричну енергію протягом заданого проміжку часу та роз'єднувати ланцюг за певних аномальних умов ланцюга.
Призначення:
(функціональність (застосування) автоматичного вимикача)
- Функція захисту.
Автоматичний вимикач служить для протекції електричних мереж та різних енергоспоживачів від струмів короткого замикання (КЗ) та навантаження, а також від неприпустимих знижень напруги.
Для захисту від КЗ може застосовуватися електромагнітний розчіплювач (у вимикачах від 630А та вище напівпровідниковий або електронний розчіплювач).
Для захисту в зоні навантаження використовується тепловий розчіплювач (для автоматів від 630А і більше для цієї мети застосовується напівпровідниковий або електронний розчіплювач).
Для захисту від неприпустимих знижень напруги застосовуються розчіпувач мінімальної напруги або розчіплювач нульової напруги (додаткові пристрої).
2. Функція управління.
Автоматичні вимикачі допускають ручні та автоматичні нечасті оперативні вмикання/відключення ланцюга.
При ручних комутаціях виробником встановлюється кількість циклів оперування за певний час. Найчастіше, чим вищий ампераж автоматичного вимикача, тим менше комутацій допускається.
Для дистанційного керування мережею вимикач повинен бути укомплектований незалежним розчіплювачем (додаткова рекомендована опція) або електромагнітним приводом.
3. Роль автоматичного вимикача.
Багаторазовий захист об'єкта. Запобіжник здійснює лише разовий захист (після потрібно змінити розплавлену вставку або замінити сам запобіжник). Хоча вимикач і має на увазі управління ланцюгом, але для цих цілей зачату ставлять рубильник. Контактна група вимикача переносить обмежену кількість комутацій, а вартість рубильника набагато менша.
Нормативні документи (ГОСТ), якими випускаються низьковольтні автоматичні вимикачі
Перерахуємо стандарти, які нормують виробництво та випробування низьковольтних автоматичних вимикачів:
ГОСТ Р 50345-99 - стандарт на побутові автоматичні вимикачі (справжній переклад міжнародного стандарту МЕК 60898).
ГОСТ Р 50030.2-99 - стандарт на промислові автоматичні вимикачі (справжній російськомовний переклад МЕК 60947.2).
ГОСТ 9098-78 - нормативний документ на повітряні низьковольтні автоматичні вимикачі (діючий союзний стандарт).
МЕК (англійська абревіатура IEK) - Міжнародна електротехнічна комісія (International Electrotechnical Commission).
Класифікація автоматичних вимикачів:
Автоматичні вимикачі можна класифікувати за такими ознаками (не повний перелік параметрів, а частковий):
1. За категорією застосування: А та В.
А - автоматичні вимикачі неселективні (спрацьовування при струмах КЗ відбувається без витримки часу);
В — автоматичні вимикачі селективні (за умов короткого замикання забезпечується короткочасна задана витримка часу).
Селективність:
Селективність надтоками, це коли при послідовному з'єднанні двох автоматичних вимикачів, призначених для протекції від КЗ, автомат з боку навантаження роз'єднує контакти без спрацьовування другого автомата.
Сенс селективності:
Селективність мають вимикачі на номінальні струми від 1000А, їх встановлюють перед промисловим комплексом, вони захищають все далі розгалужувані ланцюги і споживачів енергії. Припустимо, що в одній з гілок ланцюга сталося коротке замикання, при автоматичному спрацьовуванні вимикача на 1000А і вище, повністю відрубається весь об'єкт. Щоб цього не допустити, цей автомат наділяють селективністю, тобто задають певний проміжок часу, через який (про всяк випадок) він спрацює. А за цей час спрацьовує автоматичний вимикач з меншим амперажем, який відключить конкретну гілку, замиканням, що виникло. У такому разі промисловий об'єкт функціонує без однієї гілки, вимикач із селективністю не спрацьовує.
2. За родом струму: на постійний струм; на змінний струм; на змінний та постійні струми.
Приклад автоматичного вимикача змінного струму: автомат АЕ 2056.
Приклад автоматичного вимикача на змінний та постійний струми: автомат ВА 0436.
Ряд (лінійка) номінальних струмів для автоматичних вимикачів низьковольтних (Цифри - ампераж вимикача):
1,6А; 2,5А; 4А; 6,3А; 10А; 16А; 25А; 31,5А; 40А; 50А; 63А
80А; 100А; 125А; 160А; 200А; 250А; 320А; 400А; 500А; 630А; 800А
1000А; 1600А; 2000; 2500А; 4000А; 5000А; 6300А
Вимикачі до 63А можуть встановлюватися у квартирних щитках, поверхових щитах.
Наступний ланцюжок амперажів (80 - 800 ампер) характерна для вимикачів, що застосовуються в промисловості у вступно-розподільних пристроях.
Далі йдуть амперажі автоматичних вимикачів (понад 1000А), які встановлюють перед великими промисловими об'єктами, вони часто мають селективність (ввідні автоматичні вимикачі).
3. Середовище у якій відбувається відключення: повітряні, вакуумні, газові.
Повітряними є всі автоматичні вимикачі серії ВА
4. За кількістю полюсів: однополюсні, двополюсні, триполюсні та чотириполюсні.
5. За наявності струмообмеження: струмообмежувальні та нетокообмежуючі.
Струмообмежуючі автоматичні вимикачі (вони ж неселективні) бувають:
- швидкодіючими (час спрацьовування не перевищує 0,005 с);
- Нормальними (часом відключення в діапазоні від 0,02 до 0,1 с).
Необмежувальні автоматичні вимикачі (вони ж селективні) дозволяють регулювати час до розчеплення контактів (не більше 1 секунди).
6. За видами розчіплювачів: з максимальним розчіплювачем струму (МРТ), з незалежним розчіплювачем (НР), з мінімальним розчіпувачем напруги (МРН) та з нульовим розчепювачем напруги (НРН).
7. На вигляд приводу: з ручним приводом, з руховим (електромагнітним) приводом, з пружинним приводом.
8. За способом монтажу: стаціонарні, висувні, втичні.
9. За ступенем захисту від води (волога, зважений водяний пил) та твердих предметів (інструмент, пальці, щупи, цвяхи тощо), що забезпечує оболонка (корпус автоматичного вимикача) за ГОСТ 14254-96.
Пристрій (принцип дії) автоматичного вимикача
Автоматичний вимикач збирається з кількох вузлів: корпус автомата, комутуючий пристрій, механізм керування, дугогасні камери, максимальні розчіплювачі струму та додаткові складальні одиниці (незалежний розчіплювач, допоміжні контакти, розчіпувач мінімальної напруги, розчіплювач нульової напруги).
Корпус автомата виконаний з діелектричного матеріалу та гарантує заданий ступінь захисту від атмосферних впливів та попадання на струмопровідні або механічні частини твердих сторонніх тіл.
Комутуючий пристрій складають рухомі та нерухомі контакти, які входять у зчеплення (функціонування вимикача) та розчіплюються (автоматичне або ручне відключення). Полюс автоматичного вимикача складає пару контактів, кількість полюсів може змінюватись від одного до чотирьох, у кожному полюсі монтується дугогасна камера.
Наразі, найчастіше, контакти у місці зчеплення виготовляються із металокераміки на основі срібла. Застосування срібла викликане його високою електропровідністю та відсутністю окислення у нормальних умовах.
Механізм управління - ручний привід незалежної дії, який гарантує моментальне замикання та розмикання головних контактів. Керуючим елементом є ручка або кнопка.
Договірна камера повинна забезпечити гасіння дуги при різних режимах мережі.
В автоматичних вимикачах застосовується два типи дугогасних пристроїв: напівзакритий та відкритий.
У напівзакритому виконанні автомат закривається кожухом, в якому виробляються щілини для виходу гарячих газів. Зона викиду іонізованих газів досягає довжини всього кілька сантиметрів від вихідних отворів. Таке рішення застосовується для низьковольтної апаратури, яка монтується з іншими пристроями, у розподільчих щитах, автоматичних вимикачів з ручним приводом.
При струмах 100 кА і вище використовуються камери відкритого типу з великою зоною викиду.
В автоматичних вимикачах широко використовується деіонні дугогасні грати, що складається з металевих пластин. У ланцюгах змінного струму напругою до 690 подібні пристрої здатні гасити дугу зі струмом до 50 кА. У ланцюгах на постійному струмі з напругою до 440 дугогасних камер зі сталевих пластин успішно гасять дугу зі струмом до 55 кА. Гасіння дуги відбувається досить спокійно з мінімальним викидом розігрітих іонізованих газів.
Максимальні розчіплювачі струму (МРТ). В автоматичному вимикачі часто використовують комбінований розчіплювач – електромагнітний (миттєвий) та тепловий розчіплювачі.
Принцип дії електромагнітного розчіплювача полягає в тому, що на котушку з обмоткою з мідного дроту подається струм навантаження. При нормальному режимі роботи струм не викликає переміщення осердя; але при струмах короткого замикання, що мають високі значення, сердечник втягується або виштовхується з котушки і впливає на механізм, що відключає.
Тепловий розчіплювач це біметалічна пластина, яка виконується з двох спресованих металів з різними лінійними розширеннями. При пропущенні струму через пластину вона нагрівається та згинається. При виникненні перевантаження (струми, що перевищують номінал в 1,1 рази і вище), пластина досить розігрівається і діє механізм розчеплення. Процес нагрівання може тривати від кількох хвилин до години - час, через який відбувається розмикання контактів.
Виробники (заводи-виробники) автоматичних вимикачів
Декілька прикладів:
- "Курський електроапаратний завод" ТМ "КЕАЗ" (Курськ, Росія);
- компанія «IEK» (ІнтерЕнергоКомплект у минулому);
- електротехнічна компанія "EKF electrotechnica";
- Ульянівський завод низьковольтної апаратури «Контактор»,
- «Дивногірський завод низьковольтних автоматів» (ТМ «ДЗНВА»),
- міжнародна корпорація "General Electric" (Дженерал Електрик, підрозділ GE Consumer & Industrial Power Protection).
Вибір захисних автоматичних вимикачів здійснюється не тільки під час встановлення нової електричної мережі, але і при модернізації електрощита, а також при включенні до ланцюга додаткових потужних приладів, що підвищують навантаження до такого рівня, з яким старі пристрої аварійного відключення не справляються. І в цій статті йтиметься про те, як правильно проводити підбір автомата за потужністю, що слід враховувати в ході цього процесу і які його особливості.
Нерозуміння важливості цього завдання може призвести до серйозних проблем. Адже найчастіше користувачі не турбують себе, виробляючи вибір автоматичного вимикача по потужності, і беруть в магазині перший пристрій, що трапився, користуючись одним з двох принципів - "подешевше" або "помічніше". Такий підхід, пов'язаний з невмінням або небажанням розрахувати сумарну потужність пристроїв, включених в електромережу, і відповідно до неї підібрати захисний автомат, часто стає причиною виходу дорогої техніки з ладу при короткому замиканні або навіть пожежі.
Навіщо потрібні захисні автомати і як вони працюють?
Сучасні АВ мають два ступені захисту: теплову та електромагнітну. Це дозволяє убезпечити лінію від пошкодження в результаті тривалого перевищення струмом номінальної величини, що протікає, а також короткого замикання.
Основним елементом теплового розчіплювача є пластина із двох металів, яка так і називається – біметалічної. Якщо на неї протягом досить тривалого часу впливає струм підвищеної потужності, вона стає гнучкою і, впливаючи на елемент, що відключає, викликає спрацювання автомата.
Наявністю електромагнітного розчіплювача обумовлена здатність автоматичного вимикача при впливі на ланцюг надструмів короткого замикання, витримати які вона не зможе.
Розчіплювач електромагнітного типу являє собою соленоїд з сердечником, який при проходженні крізь нього струму високої потужності моментально зсувається у бік відключаючого елемента, вимикаючи захисний пристрій та знеструмлюючи мережу.
Це дозволяє забезпечити захист дроту та приладів від потоку електронів, величина якого набагато вища за розрахункову для кабелю конкретного перерізу.
Чим небезпечна невідповідність кабелю мережному навантаженню?
Правильний підбір захисного автомата за потужністю – дуже важливе завдання. Неправильно вибраний пристрій не захистить лінію від раптового зростання сили струму.
Але не менш важливо правильно підібрати за перерізом кабель електропроводки. В іншому випадку, якщо сумарна потужність перевищить номінальну величину, яку здатний витримувати провідник, це призведе до значного зростання температури останнього. У результаті ізоляційний шар почне плавитися, що може призвести до займання.
Щоб наочно уявити, ніж загрожує невідповідність перерізу проводки сумарної потужності включених у мережу пристроїв, розглянемо такий приклад.
Нові господарі, купивши квартиру в старому будинку, встановлюють у ній кілька сучасних побутових приладів, що дають сумарне навантаження на ланцюг, що дорівнює 5 кВт. Струмовий еквівалент у цьому випадку становитиме близько 23 А. Відповідно до цього ланцюг вмикається захисний автомат на 25 А. Здавалося б, вибір автомата за потужністю зроблено правильно, і мережа готова до експлуатації. Але через деякий час після включення приладів у будинку з'являється задимлення з характерним запахом ізоляції, а через деякий час виникає полум'я. Автоматичний вимикач при цьому не відключатиме мережу від живлення – адже номінал струму не перевищує допустимого.
Якщо господаря в цей момент не виявиться поблизу, розплавлена ізоляція через деякий час викличе коротке замикання, яке спровокує спрацювання автомата, але полум'я від проводки може вже поширитися по всьому будинку.
Причина в тому, що хоча розрахунок автомата по потужності був зроблений правильно, кабель проводки перерізом 1,5 мм був розрахований на 19 А і не витримав наявного навантаження.
Щоб вам не довелося братися за калькулятор і самостійно вираховувати перетин електропроводки за формулами, наведемо типову таблицю, де легко знайти потрібне значення.
Захист слабкої ланки електроланцюжка
Отже, ми переконалися, що розрахунок автоматичного вимикача повинен проводитися, виходячи не тільки з сумарної потужності пристроїв, що включені в ланцюг (незалежно від їх кількості), але і з перерізу проводів. Якщо цей показник неоднаковий протягом електричної лінії, то вибираємо ділянку з найменшим перерізом і робимо розрахунок автомата, виходячи з цього значення.
Вимоги ПУЕ свідчать, що обраний автоматичний вимикач повинен забезпечувати захист найслабшої ділянки електроланцюга, або мати номінал струму, який відповідатиме аналогічному параметру включених до мережі установок. Це також означає, що для підключення повинні використовуватися дроти, поперечний переріз яких дозволить витримати сумарну потужність підключених пристроїв.
Як виконується вибір перерізу дроту та номіналу автоматичного вимикача – на наступному відео:
Якщо недбайливий господар проігнорує це правило, то у разі аварійної ситуації, що виникла через недостатній захист найслабшої ділянки проводки, йому не варто звинувачувати обраний пристрій і лаяти виробника – винуватцем ситуації буде тільки він сам.
Як розрахувати номінал автоматичного вимикача?
Припустимо, що ми врахували все сказане вище і підібрали новий кабель, що відповідає сучасним вимогам і має потрібний перетин. Тепер електропроводка гарантовано витримає навантаження від увімкнених побутових приладів, навіть якщо їх досить багато. Тепер переходимо безпосередньо до вибору автоматичного вимикача за номіналом струму. Згадуємо шкільний курс фізики та визначаємо розрахунковий струм навантаження, підставляючи у формулу відповідні значення: I=P/U.
Тут I – величина номінального струму, P – сумарна потужність включених у ланцюг установок (з урахуванням всіх споживачів електрики, зокрема і лампочок), а U – напруга мережі.
Щоб спростити вибір захисного автомата і позбавити вас необхідності братися за калькулятор, наведемо таблицю, в якій вказані номінали АВ, які включаються в однофазні та трифазні мережі, і відповідні їм потужності сумарного навантаження.
Ця таблиця дозволить легко визначити, скільки кіловат навантаження якому номінальному струму захисного пристрою відповідають. Як ми бачимо, автомату 25 Ампер у мережі з однофазним підключенням та напругою 220 В відповідає потужність 5,5 кВт, для АВ на 32 Ампера в аналогічній мережі – 7,0 кВт (у таблиці це значення виділено червоним кольором). У той же час для електричної мережі з трифазним підключенням трикутник і номінальною напругою 380 В автомату на 10 Ампер відповідає потужність сумарного навантаження 11,4 кВт.
Наочно про підбір автоматичних вимикачів на відео:
Висновок
У цьому матеріалі ми розповіли про те, для чого потрібні і як працюють пристрої захисту електричного ланцюга. Крім того, враховуючи викладену інформацію та наведені табличні дані, у вас не викличе скрути питання, як вибрати автоматичний вимикач.
Вже давно в сучасних будинках перестали використовувати пробки. Їм на зміну прийшли більш технологічні пристрої - автомати, вони ж пакетники, хоча деякі досі називають їх, як і раніше, пробками, але це неправильно, адже принцип роботи пробки та автомата дещо різний. Так як у цій статті ми розглядатимемо підбір автомата, залежно від перерізу кабелю, то і про пробки не буде.
Отже, автомат являє собою пристрій, що дозволяє розмикати електричний ланцюг автоматичним шляхом у двох випадках:
- струмове навантаження лінії;
- виникнення короткого замикання (КЗ).
У першому випадку навантаження виникає через несправність електроприладів або їх велику кількість та питому потужність. У другому випадку, через замикання, витрата електроенергії йде на нагрівання проводів з максимально можливим струмом для цієї ділянки. Крім вищезгаданих випадків розриву ланцюга автомат надає можливість мануального керування. На корпусі пристрою є рубильник, що дозволяє розмикати ланцюг.
Призначення автоматичного вимикача - захист тієї ділянки електричного ланцюга для якої він встановлений, а також своєчасне розмикання цієї ділянки при перевантаженні або короткому замиканні.
Види автоматів
Класифікація автоматичних вимикачів відбувається за такими параметрами:
- кількість полюсів;
- номінальний та граничний струми;
- застосовуваний тип електромагнітного розчіплювача;
- максимальна потужність здатності, що відключається.
Розглянемо по порядку.
Кількість полюсів
Кількість полюсів – така кількість фаз, яка здатна захищати автомат. За кількістю полюсів автомати можуть бути:
Номінальний та граничний струми
Тут все просто - така сила струму, за якої автомат розмикатиме ланцюг. За номінального струму і навіть трохи більше заявленого здійснюватиметься робота, проте лише за перевищення граничного струму на 10–15% відбудеться відключення. Зумовлено це тим, що досить часто стартові струми перевищують максимальні струми на невеликий проміжок часу, тому в автоматі є певний запас часу, після якого відбудеться розмикання ланцюга.
Тип електромагнітного розчіплювача
Ця деталь автомата, яка дозволяє розмикати ланцюг при короткому замиканні, а також у разі підвищення струму (перевантаження) на певну кількість разів. Розчіплювачі поділяються на кілька категорій, розглянемо найпопулярніші:
- B – розмикання при перевищенні номінального струму у 3–5 разів;
- C - при перевищенні у 5-10 разів;
- D – при перевищенні у 10–20 разів.
Максимальна потужність здатності, що відключається. Таке значення струму короткого замикання (визначається в тисячах ампер), при якому автомат залишиться робочим після розмикання ланцюга через коротке замикання.
Підбір оптимального перерізу кабелю
Кожен кабель, як і автомат, має певний дозволений струм навантаження. Залежно від перерізу та матеріалу кабелю варіюється і струм навантаження. Для вибору автомата перетину кабелю слід використовувати таблицю.
Дозволяється вибирати кабель з невеликим запасом, але ніяк не пакетний вимикач! Автомат повинен відповідати запланованому навантаженню! Відповідно до правил пристроїв електроустановок 3.1.4 - струми уставок автоматів слід вибирати такі, які будуть меншими за розрахункові струми зон, що вибираються.
Розглянемо на прикладі, на певній ділянці електропроводка прокладена кабелем перетином 2.5 мм квадратних, а навантаження становить 12 кВт, в даному випадку при монтажі автомата (за мінімальним струмом) на 50 А відбудеться загоряння проводки, так як провід з цим перетином розрахований на дозволений струм 27 А, а через нього проходить значно більше. У разі розриву ланцюга немає, оскільки автомат адаптований під дані струми, а провід - ні, автоматика відключить автомат лише у разі короткого замикання.
Нехтування цим правилом загрожує серйозними наслідками!
Важливо! Спочатку слід розраховувати потужність споживачів, а потім вибирати провідник відповідного перерізу і тільки після цього вибирати автомат (пакетник). Номінальний струм пакетника повинен бути меншим за максимальний струм, дозволений для проведення цього перерізу.
Саме завдяки такому принципу проводка ніколи не перегріється і, отже, не станеться загоряння.
Розрахунок потужності споживачів
Кожну електричну мережу у квартирі чи будинку можна умовно поділити на ділянки (приміщення). Залежно від цього, які прилади планується використовувати тому чи іншому ділянці виробляється розрахунок електропроводки. Зазвичай зони електропроводки кожного автомата розділені між собою на кожне приміщення квартири чи будинку. Одна ділянка проводки на одну кімнату, друга на іншу, а третя на кухню та ванну кімнату. Окремо в цій ситуації стоять такі сильні споживачі як електроплитки, духові шафи, водонагрівачі, котли опалення. Така техніка потребує виділеної лінії живлення, тому у сучасних будинках, призначених для використання з електричними плитами, для забезпечення живлення приладу виведено окремий автоматичний вимикач.
Розрахувати потрібний струм для тієї чи іншої ділянки проводки досить легко. Для цього використовується формула I=P/U, відповідно до якої I - сила струму, P - потужність (у ВАТ) всіх працюючих електричних приладів на цій лінії, U - напруга мережі (є стандартним - 220 вольт). Для розрахунку необхідно скласти потужності тих електроприладів, які планується використовувати на лінії, після чого розділити отриману суму на 220. Звідси й отримуємо силу струму, відповідно до якої треба буде вибрати кабель певного перерізу.
Як приклад візьмемо ділянку (кімната) і розрахуємо для неї автомат та кабель необхідного перерізу. У кімнаті одночасно працюватимуть:
- пилосос (1300 Вт);
- електропраска (1000 Вт);
- кондиціонер (1300 Вт);
- комп'ютер (300 Вт).
Складемо дані показники (1300+1000+1300+300 = 3900 Вт) та розділимо їх на 220 (3900/220 = 17.72). Виходить, що сила струму дорівнює 17.72, підбираємо для цього оптимальний перетин кабелю виходячи з таблиці, беремо мідний кабель з перетином 2.5 мм або 4 мм квадратних (обов'язково беремо із запасом) і автомат з номінальним струмом захисту 20 ампер.
Варто згадати, що не варто вибирати автоматичний вимикач із завищеним показником номінального струму, тому що при перевантаженні електричної мережі (перевищенні показників довготривалого струму для певного дроту) почнеться займання проводки. Номінал автомата повинен бути відповідати величині довготривалого струму провідника або бути меншим.
Досвідчені електрики неодноразово говорять про те, що не варто встановлювати кабелі невеликого перерізу через їхню дешевизну, слід вибирати кабель із запасом, щоб уникнути перевантаження електричної ділянки та займання проводки. А ось вибирати потужний автомат протипоказано!
Проводка монтується один раз, замінити її складно, а зробити заміну вимикача у разі значно збільшеного навантаження в рази простіше.
На даний момент з'являється все більше потужних електричних приладів, тому варто заздалегідь подбати, раптом ви вирішите використовувати потужніший пилосос або додати в приміщення якийсь додатковий прилад.
Нюанси
Здебільшого, питань із підбором пакетника із перетину кабелю у читачів не повинно виникнути, але є деякі тонкощі, які ми не згадали вище.
- Автомат з яким типом електромагнітного розчеплювача вибрати
У побуті найчастіше використовуються автомати категорії «В» та «С».
Зумовлено це якнайшвидше спрацювання пакетних вимикачів при перевищенні номінального струму. Це надзвичайно актуально при використанні таких приладів як електрочайники, тостери та праски. Залежно від типу використовуваної техніки слід вибирати певну категорію, бажано віддати перевагу вимикачам категорії «В». - Автомат з якою максимальною потужністю здатності, що відключається, вибрати
Залежить від місця розташування введення електрики з підстанції в квартиру, якщо в безпосередній близькості, то варто вибирати з здатністю, що відключається, в 10000 ампер, в іншому ж для міських квартир вистачає пристроїв на 5000-6000 ампер. Можна перестрахуватися і вибрати варіант 10000 ампер, зрештою цей показник впливає лише на те, чи буде працездатний автомат після короткого замикання. - Який тип дроту вибрати: алюміній чи мідь
Настійно не рекомендуємо придбати алюмінієві провідники. Мідна проводка більш надійна і здатна витримувати вищі струми.
Відео на тему
Для контролю електричної проводки у квартирі чи будинку використовуються спеціальні захисні пристрої, що вимикають електроенергію під час перевантаження мережі. Такими характеристиками, як струм навантаження та напруга мережі, визначаються номінали автоматичних вимикачів.
Види пристроїв
Існує кілька типів пристроїв, які можуть контролювати роботу проводки та, при необхідності, відключати електричну енергію. Вони бувають:
- Мініатюрні (міні-моделі);
- Повітряні (відкрите виконання);
- Закриті вимикачі у литому корпусі;
- ПЗВ (Пристрої захисного відключення);
- Автоматичні вимикачі додатково оснащені ПЗВ (диференціальні).
Мініатюрні пристрої розраховані на роботу в мережах з невеликим навантаженням, як правило, вони не мають функції додаткового регулювання. Цей модельний ряд представляють автомати з здатністю, що відключає, розрахованої на струм осічки від 4,5 до 15 кА. Тому їх використовують найчастіше в побутовій проводці, тому що для виробничих потужностей необхідна вища сила струму.
Фото – модель з номіналом 32 АДуже популярні моделі виробництва компанії Schneider Electric. У продажу є автомати з номіналами від 2 до 125 А, що дозволяє підібрати окремий пристрій навіть для невеликої групи приладів, наприклад для підключення освітлення або іншого електроустаткування (бра, електрочайник і т.д.).
Якщо потрібні пристрої з вищим номіналом, скажімо, контролю роботи електричних мереж, до яких підключаються потужні споживачі, вибираються автоматичні вимикачі повітряного типу. Їх номінал струму відсікання на порядок вищий, ніж у мініатюрних моделей. Як правило, вони виробляються у триполюсному виконанні, але зараз багато компаній, у тому числі ІЕК, виготовляють чотириполюсні моделі.
Монтаж автоматичних вимикачів проводитиметься у спеціальній шафі, де встановлені DIN-рейки для їхнього кріплення. Розподільчі шафи з відповідним класом захисту (не менше IP55) допускається розміщувати на відкритому просторі (стовпи, вуличні щитові тощо). Вологозахищений корпус, виконаний із тугоплавких матеріалів, забезпечує належний рівень безпеки.
p align="justify"> Модельна лінія цих автоматичних вимикачів допускає незначне відхилення (до 10%) від обумовлених характеристик. Найбільшою перевагою цих автоматів перед мініатюрними є можливість налаштування робочих параметрів пристрою.
Фото – варіант для низьковольтних мереж Для цього використовують спеціальні вставки, за допомогою яких можна контролювати силу струму на контактах. Іншими словами, при установці активного контакту каліброваної вставки з'являється можливість змінити параметри вимикача, що в деяких умовах дозволяє розширити номінальні характеристики. Незалежно від діапазону дії і номіналів, автоматичні вимикачі мають однаковий розмір всього модельного ряду, єдиним габаритом, що змінюється, є ширина (модульність). Вона залежить кількості полюсів (їх може бути 2 і більше).
Автоматичні вимикачі монтуються у вертикальному положенні, за винятком пристроїв у виконанні понад 5000 А та 6300А. Вони можуть використовуватися для встановлення на відкритій місцевості або спеціальних щитових. Перевагою таких приладів є наявність додаткових контактів та з'єднань, що значно розширює сферу використання та можливості монтажу.
Закриті автоматичні вимикачі виготовлені в литому корпусі, виготовленому з тугоплавкого матеріалу. Завдяки цьому вони є повністю герметичними та підходять для використання в екстремальних умовах. У середньому модельний ряд таких автоматів використовується при струмі до 200 Ампер і напрузі до 750 Вольт. За принципом дії вони поділяються на такі типи:
- Регульовані;
- Теплові;
- Електромагнітні.
Залежно від потреб потрібно вибрати оптимальний принцип роботи приладів. Найточнішими вважаються пристрої електромагнітного типу, тому що вони визначають середньоквадратичне значення активних струмів і спрацьовують при короткому замиканні. Це дозволяє заздалегідь попередити усі негативні наслідки.
Фото - цільнолитої ІЕК Будь-який з перелічених типів пристроїв може бути виготовлений в одному з чотирьох стандартних типорозмірів, зі струмом відсічення в діапазоні від 25 до 150 А. Виконання може бути дво, трьох та чотирьох полюсним, що дозволяє їх використовувати при підключенні до мережі електроживлення як житлових, так і виробничих приміщень.
Автомати в електромагнітному виконанні чудово зарекомендували себе як пристрої, які можуть контролювати роботу двигунів верстатного чи іншого обладнання. Відмінною рисою є здатність протистояти струмовим імпульсам силою до 70 000 Ампер. Номінальний струм спрацьовування позначений корпусі пристрою.
Фото – автомат серії АЕ ПЗВ не можна вважати самостійними приладами для захисту мереж від перенапруги. Їх рекомендується використовувати або в тандемі з автоматами, або одразу купувати вимикач, оснащений додатковим захистом (диференціальні автомати). При цьому під час монтажу проводки ПЗВ встановлюється перед автоматами, а не навпаки. В іншому випадку прилад може просто згоріти при високих імпульсах струму короткого замикання.
Відео: вимикачі навантаження
Номінали автоматів (розрахунок за таблицею)
Для вибору правильних номіналів для домашніх та виробничих автоматичних вимикачів використовується спеціальна таблиця:
| Сила струму (А) | Потужність мережі з 1 фазою (кВт) | Потужність 3-фазної мережі (кВт) | Допустимі перерізи проводів (мм 2) | |
| - | - | - | мідних | алюмінієвих |
| 1 | 0,2 | 0,5 | 1 | 2,5 |
| 2 | 0,4 | 1,1 | 1 | 2,5 |
| 3 | 0,7 | 1,6 | 1 | 2,5 |
| 4 | 0,9 | 2,1 | 1 | 2,5 |
| 5 | 1,1 | 2,6 | 1 | 2,5 |
| 6 | 1,3 | 3,2 | 1 | 2,5 |
| 8 | 1,7 | 5,1 | 1,5 | 2,5 |
| 10 | 2,2 | 5,3 | 1,5 | 2,5 |
| 16 | 3,5 | 8,4 | 1,5 | 2,5 |
| 20 | 4,4 | 10,5 | 2,5 | 4 |
| 25 | 5,5 | 13,2 | 4 | 6 |
| 32 | 7 | 16,8 | 6 | 10 |
| 40 | 8,8 | 21,1 | 10 | 16 |
| 50 | 11 | 26,3 | 10 | 16 |
| 63 | 13,9 | 33,2 | 16 | 25 |
| 80 | 17,6 | 52,5 | 25 | 35 |
| 100 | 22 | 65,7 | 35 | 50 |
Розрахувати номінали автоматичних вимикачів також дуже просто. Потрібно виділити групу приладів, наприклад, це буде чайник, лампа, холодильник, після чого потрібно дізнатися про їх потужність для визначення номінальної сили струму. Скористаємося законом Ома: I=P/U, де:
- I – сила струму, що споживається обладнанням (А);
- P – потужність обладнання (Вт);
- U – напруга електромережі (В).
Наприклад, чайник у нас потужністю 1,5 кВт (1500 Вт), лампа – 100 Вт, холодильник – 300 Вт; Всього загальне значення дорівнюватиме 1,9 кВт (1900 Вт), обчислюємо номінальний струм: I = 1900/220 = 8,6. Найближчий автомат за струмом спрацьовування – 10 А. Звичайно, на практиці цей показник буде більшим, сучасна проводка повинна бути розрахована на струм навантаження не менше 16 А.
Невелике завищення параметрів шкоди не принесе, а від заниження може статися замикання та пожежа. Фахівці рекомендують при великій кількості ампер використовувати не один потужний автомат, а кілька із середнім номіналом – так забезпечується більша надійність роботи.