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:
| Значение Т.Р, Амперы | 1 | 2 | 3 | 6 | 10 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 63 |
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?
Выбор автомата по мощности
То, что с электричеством шутки плохи, известно каждому. Неправильный расчёт схемы электроснабжения может привести как минимум к двум неприятным последствиям. Первое, это когда при включении нескольких энергоёмких электроприборов (например, стиральной машины, электрочайника и утюга) срабатывают автоматические выключатели и сеть обесточивается. Неприятно, но не смертельно. Второе, это когда при включении тех же приборов автоматы не сработают, и начнёт плавиться и дымиться электропроводка. А это уже смертельная опасность: до пожара всего один шаг. Вот почему выбор автомата по мощности нагрузки – дело первостепенной важности.
Автоматический однополюсный выключатель Schneider ВА63 1П 25А С на 25 ампер.
Немного теории
Из курса физики известно, что существует зависимость между электрической мощностью, силой тока и напряжением в электрической сети. В упрощённом виде эта зависимость выражается следующей формулой для однофазной сети:
где W – мощность тока в ваттах (Вт);
I – сила тока в амперах (А);
V – напряжение в вольтах (В).
В данном случае нас будет интересовать сила тока, поскольку по этому параметру часто подбирается автомат защиты электросети и характеристики электропроводки. Для удобства преобразуем вышеприведённую формулу в выражение:
В качестве примера рассчитаем силу тока для нагрузки, которую дают на электросеть упомянутые выше энергоёмкие потребители. Их суммарная мощность составит порядка 6 кВт, и при напряжении 220 В мы получим силу тока в цепи:
I = 6000 Вт / 220 В = 27,3 А
Для трёхфазной схемы подключения формула (2) примет следующий вид:
Это изменение вызвано тем обстоятельством, что при равной нагрузке и равномерном распределении мощности по фазам ток в трёхфазной сети будет втрое меньше. Таким образом, при той же суммарной мощности в 6 кВт, но при напряжении 380 В, сила тока в цепи будет равна:
I = 6000 Вт / (1,73 х 380 В) = 9,1 А
Получив данный показатель, можно приступать к подбору автоматического выключателя, обеспечивающего защиту сети от перегрузки.
Подбор номинала автоматического выключателя по току и мощности нагрузки
Для выбора подходящего автомата удобно рассчитать силу тока на один киловатт мощности нагрузки и составить соответствующую таблицу. Применив формулу (2) и коэффициент мощности 0.95 для напряжения 220 В, получим:
1000 Вт / (220 В х 0,95) = 4,78 А
Учитывая, что напряжение в наших электросетях нередко не дотягивает до положенных 220 В, вполне корректно принять значение 5 А на 1 кВт мощности. Тогда таблица зависимости силы тока от нагрузки будет выглядеть в таблице 1, следующим образом:
| Мощность, кВт | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 |
| Сила тока, А | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
Данная таблица даёт приблизительную оценку силы переменного тока, протекающего по однофазной электрической сети при включении бытовых электроприборов. При этом следует помнить, что имеется в виду пиковая потребляемая мощность, а не средняя. Эту информацию можно найти в документации, прилагаемой к электротехническому изделию. На практике удобней пользоваться таблицей предельных нагрузок, учитывающей тот факт, что автоматы выпускаются с определённым номиналом по силе тока (таблица 2):
| Схема подключения | Номиналы автоматов по току | |||||||
| 10 А | 16 А | 20 А | 25 А | 32 А | 40 А | 50 А | 63 А | |
| Однофазная, 220 В | 2,2 кВт | 3,5 кВт | 4,4 кВт | 5,5 кВт | 7,0 кВт | 8,8 кВт | 11 кВт | 14 кВт |
| Трёхфазная, 380 В | 6,6 кВт | 10,6 | 13,2 | 16,5 | 21,0 | 26,4 | 33,1 | 41,6 |
Например, если нужно узнать, на сколько ампер нужен автомат под мощность 15 кВт при трёхфазном токе, то ищем в таблице ближайшее большее значение – оно составляет 16,5 кВт, что соответствует автомату на 25 ампер.
В реальности существуют ограничения по выделяемой мощности. В частности, в современных городских многоквартирных домах с электроплитой выделенная мощность составляет от 10 до 12 киловатт, а на входе ставится автомат на 50 А. Эту мощность разумно разбить на группы с учётом того, что самые энергоёмкие приборы концентрируются на кухне и в ванной комнате. На каждую группу ставится свой автомат, что позволяет исключить полное обесточивание квартиры в случае возникновения перегрузки на одной из линий.
В частности, под электроплиту (или варочную панель) целесообразно сделать отдельный ввод и установить автомат на 32 или 40 ампер (в зависимости от мощности плиты и духовки), а также силовую розетку с соответствующим номинальным током. Других потребителей подключать к этой группе не стоит. Отдельная линия должна быть и у стиральной машины, и у кондиционера – для них будет достаточно автомата на 25 А.
На вопрос о том, сколько розеток можно подключить на один автомат, можно ответить одной фразой: сколько угодно. Сами по себе розетки не потребляют электроэнергию, то есть не создают нагрузку на сеть. Нужно лишь позаботиться о том, чтобы суммарная мощность одновременно включаемых электроприборов соответствовала сечению провода и мощности автомата, о чём будет сказано ниже.
Для частного дома или коттеджа вводной автомат подбирается в зависимости от выделенной мощности. Далеко не всем хозяевам удаётся получить желаемое количество киловатт, особенно в регионах с ограниченными возможностями электросетей. Но в любом случае, как и для городских квартир, сохраняется принцип разделения потребителей на отдельные группы.
Вводной автомат для частного дома
Подбор номинала автоматического выключателя по сечению провода
Определив номинал автомата, исходя из мощности «подвешенной» нагрузки, необходимо убедиться в том, что электропроводка выдержит соответствующий ток. В качестве ориентира можно воспользоваться нижеприведённой таблицей, составленной для медного провода и однофазной цепи (таблица 3):
Как видим, все три показателя (мощность, сила тока и сечение провода) взаимосвязаны, поэтому номинал автомата можно, в принципе, выбирать по любому из них. В то же время необходимо убедиться, что все параметры стыкуются между собой, и при необходимости сделать соответствующую корректировку.
При любом раскладе следует помнить следующее:
- Установка чрезмерно мощного автомата может привести к тому, что до его срабатывания электрооборудование, не защищённое собственным предохранителем, выйдет из строя.
- Автомат с заниженным числом ампер способен стать источником нервных стрессов, обесточивая дом или отдельные помещения при включении электрочайника, утюга или пылесоса.
Вводной автомат. Расчет, выбор вводного автомата для квартиры
Вступление
Здравствуйте. Вводной автомат это обязательное устройство электропроводки квартиры предназначенное для защиты всей электропроводки от перегрева и токов короткого замыкания, а также общего отключения электропитания квартиры. О выборе, расчете вводного автомата пойдет речь в этой статье.
Назначение вводного автомата
Вводной автомат должен обеспечить защиту проводов и кабелей от перегрева, способного вызвать их разрушение или пожар. Причинами перегрева могут быть длительные перегрузки или значительные токи короткого замыкания.
Для предотвращения перегрева проводов используют хорошо испытанное решение : вводной автоматический выключатель (автомат защиты), содержит тепловой и электромагнитный расцепитель. Вводной автомат также обеспечивает выполнение функций отключения всей электросети квартиры и разделение питающей линии от групповых электрических цепей квартиры.
Выбор вводного автомата для электропроводки квартиры
Выбор вводного автомата зависит от следующих условий и величин:
- Величины линейного напряжения;
- Режима нейтрали;
- Частоты тока;
- Характеристик токов короткого замыкания;
- Установленной мощности;
Величина линейного напряжения
Для нашей электросети значение фазного и линейного напряжения для квартиры величины постоянные. Это 220 Вольт или 380 Вольт соответственно.
Частота тока
Частоты тока величина тоже постоянная. Это 50 Герц (Гц).
Режим нейтрали
Режим нейтрали это тип заземления, используемый в вашем доме. В подавляющем большинстве это система TN ,система с глухозаземленной нейтралью c различными ее вариациями (TN-C; TN-C-S; TN-S).
Характеристики токов короткого замыкания
Короткое замыкание это несанкционированное соединение двух фазных проводников или фазного и нулевого рабочего проводников или фазного проводника с системой заземления. Самое опасное короткое замыкание (КЗ), которое учитывается в расчетах электросхем, это замыкание трех фазных проводников находящихся под напряжением.
Ток короткого замыкания это важная характеристика для выбора автомата защиты. Для выбора вводного автомата рассчитывается ожидаемый ток короткого замыкания.
Расчет ожидаемого тока короткого замыкания для трехфазной сети, короткое замыкание (КЗ) между фазами:
- I-ожидаемый ток короткого замыкания, A.
- U-Линейное напряжение,
- p-Удельное сопротивление жилы кабеля, для меди 0, 018, для алюминия 0,027;
- L-Длина защищаемого провода;
- S-Площадь сечения жилы кабеля, мм2;
Расчет ожидаемого тока короткого замыкания (КЗ) между фазой и нейтралью
- Uo-Напряжение между фазой и нейтралью;
- m-Отношение сопротивления нейтрального провода и сопротивлением фазного проводи или площадью сечения фазного и нейтральных проводов, если они изготовлены из одного материала.
- P-Удельное сопротивление жилы кабеля, для меди 0, 018, для алюминия 0,027
Режим нейтрали для выбора вводного автомата
Для различных режимов нейтрали применяются следующие вводные автоматы
Выбор вводного автомата для системы TN-S:
Вводной автомат для системы TN-S должен быть
- Однополюсной с нулем или двухполюсной,
- Трехполюсной с нейтралью или четырехполюсной.
Выбор вводного автомата для системы TN-C:
Для системы питания TN-C вводной автомат защиты устанавливается однополюсной (при электропитании 220 В) или трехполюсной (при питании 380В). Устанавливаются они на фазные рабочие проводники.
Расчет вводного автомата для электросети квартиры
Расчет вводного автомата для электросети квартиры 380 Вольт
Для выбора вводного автомата рассчитываем ток нагрузки:
- Uн-Напряжение сети;
- Pp-Расчетная мощность;
- Cosф-(Косинус фи)Коэффициент мощности;
- Для отстойки от ложного срабатывания номинальный ток теплового расцепителя вводного автомата выбираем на 10% больше:
- Iт.р.=Iр×1,1
Расчет вводного автомата для электросети квартиры 220 Вольт
- Iр=Pр/Uф×cosф
- Uф –фазное напряжение;
- Iт.р.=Iр×1,1
Примечание: Cosф (Косинус фи) Коэффициент мощности: Безразмерная величина характеризирующая наличие в нагрузке реактивной мощности. По сути отношение активной к реактивной мощности.
Расчет мощности автоматов
Расчет мощности автоматических выключателей
Если вы самостоятельно делаете электропроводку в доме, то должны понимать, какой и где автомат должен стоять. Будь-то стиральная машина, водонагреватель, кондиционер, отопительный котел, нужен автоматический выключатель для его подключения.
При всем этом нельзя поставить автомат, который по номиналу будет выше или ниже, чем это положено. В первом случае автоматический выключатель просто не сработает при возникновении проблем, а во втором случае, он будет постоянно выключаться из-за перегрузок.
К тому же, при выборе автомата нужно учитывать в какой сети он будет использован: однофазной или трехфазной. В общем, о нюансах выбора автомата по мощности и будет рассказано на сайте «Электрик САМ» elektriksam.ru .
Расчет мощности автомата
Автоматический выключатель нужно выбирать таким образом, чтобы он максимально подходил по мощности к подключаемому электроприбору. Простыми словами, если вы устанавливаете электрический котел на 6 кВт, то и автомат нужно выбирать подходящей мощности.
Для этого нужно сначала узнать, а сколько же выдержит тот или иной автомат, например, на 16 или 32 Ампера. Для этого можно воспользоваться одной простой формулой и перемножить напряжение в сети на номинал автомата. Если сеть 220 Вольт, а автомат 16 Ампер, то мы умножаем 220*16 и получаем мощность, которую способен выдерживать автоматический выключатель. В данном случае это примерно 3,5 кВт.
Как видно, многое из подбора мощности автоматического выключателя связано с напряжением в сети. То есть, 220 или 380 Вольт играют очень большое значение, так как на каждую фазу нагрузка распределяется равномерно, а не на две. Для наглядности внизу будет приведена таблица, по которой можно легко рассчитать мощность автоматического выключателя.
Что важно знать при подключении электроприборов
Итак, рассчитав примерный номинал требуемого автомата нужно дать разъяснения касательно мощностей. Многие задаются вопросом о том, а можно ли включать сильно мощные электроприборы в обычную розетку, например, такие, как электрокотел.
Согласно правилам ПУЭ, подключение электрокотла мощностью более 3 кВт в обычную розетку недопустимо. Да и каждая розетка обладает своими определёнными характеристиками. Чаще всего домашние розетки идут на 16 ампер, а, следовательно, подключать к ним электроприборы допускается мощностью не более чем в 3,5 кВт.
Поэтому любой, мало-мальски мощный электроприбор, необходимо подсоединять только через отдельный автомат. Причём к автоматическому выключателю подводится именно фазный провод, а не рабочий ноль. Таким образом, зная примерную мощность оборудования, можно легко рассчитать номинал автоматического выключателя.
Стоит ли брать автомат с запасом
Здесь вопрос спорный. С одной стороны автоматический выключатель должен соответствовать мощности электроприбора, с другой стороны он должен иметь небольшой запас, чтобы не отключаться в процессе работы.
Как пример можно привести все тот же электрокотел, мощностью в 6 кВт. Разделим 6 кВт на 220 вольт (напряжение в сети) и получим значение в 27. Это амперы. То есть, для подключения котла мощностью в 6 кВт нужен автоматический выключатель на 27 Ампер. Однако таких автоматов не существует в природе.
Поэтому здесь приходится выбирать между автоматом на 25 и 32 Ампера. В идеале, конечно же, чтобы котел не выключался, нужно ставить автомат на 32 Ампера. Но это еще не значит, что автомат на 25 Ампер не проработает, как это положено. Просто, учитывая несколько заниженную мощность, он может время от времени выключаться, когда котел подолгу будет работать в полную силу.
Примеры расчета автоматических выключателей в электрической цепи
Вводная часть
Любая электрическая цепь в квартире и доме, должна защищаться автоматом защиты от перегрузок и сверхтоков короткого замыкания. Эту нехитрую истину можно наглядно продемонстрировать в любом электрическом щите квартиры, этажном щите, вводно-распределительном щите дома и т.п. электрическим шкафам и боксам.
Вопрос не в том, ставить автомат защиты или нет, вопрос, как рассчитать автомат защиты, чтобы он правильно выполнял свои задачи, срабатывал, когда нужно и не мешал стабильной работе электроприборов.
Примеры расчета автоматических выключателей
Теорию расчетов автоматических выключателей вы можете почитать в статье: Расчет автоматов защиты. Здесь несколько практических примеров расчета автоматических выключателей в электрической цепи дома и квартиры.
Пример 1. Расчет вводного автомата дома
Примеры расчета автоматических выключателей начнем с частного дома, а именно рассчитаем вводной автомат. Исходные данные:
- Напряжение сети Uн = 0,4 кВ;
- Расчетная мощность Рр = 80 кВт;
- Коэффициент мощности COSφ = 0,84;
1-й расчет:
Чтобы выбрать номинал автоматического выключателя считаем номинал тока нагрузки данной электросети:
Iр = Рр / (√3 × Uн × COSφ) Iр = 80 / (√3 × 0,4 × 0,84) = 137 А
2-й расчет
Чтобы избежать, ложное срабатывание автомата защиты, номинальный ток автомата защиты (ток срабатывания теплового расцепителя) следует выбрать на 10% больше планируемого тока нагрузки:
- Iток.расцепителя = Iр × 1,1
- Iт.р = 137 × 1,1 = 150 А
Итог расчета: По сделанному расчету выбираем автомат защиты (по ПУЭ-85 п. 3.1.10) с током расцепителя ближайшим к расчетному значению:
- I ном.ав = 150 Ампер (150 А).
Такой выбор автомата защиты позволит стабильно работать электрической цепи дома в рабочем режиме и срабатывать, только в аварийных ситуациях.
Пример 2. Расчет автоматического выключателя групповой цепи кухни
Во втором примере посчитаем, какой автоматический выключатель нужно выбрать для кухонной электропроводки, которую правильно называть розеточная групповая цепь электропроводки кухни. Это может быть кухня квартиры или дома, разницы нет.
Аналогично первому примеру расчет состоит из двух расчетов: расчет тока нагрузки электрической цепи кухни и расчет тока теплового расцепителя.
Расчет тока нагрузки
- Напряжение сети Uн = 220 В;
- Расчетная мощность Рр = 6 кВт;
- Коэффициент мощности COSφ = 1;
1. Расчетную мощность считаем, как сумму мощностей всех бытовых приборов кухни, умноженной на коэффициент использования, он же коэффициент использования бытовой техники.
2. Коэффициент использования бытовой техники это поправочный коэффициент, уменьшающий расчетную (полную) потребляемую мощность электроцепи и учитывающий количество одновременно работающих электроприборов.
То есть, если на кухне установлено 10 розеток для 10 бытовых приборов (стационарных и переносных), нужно учесть, что все 10 приборов одновременно работать не будут.
Коэффициент использования
Рассчитать коэффициент использования для простой группы можно самостоятельно.
- Выпишите на листок планируемые бытовые приборы.
- Рядом с прибором поставьте его мощность по паспорту.
- Просуммируйте все мощности приборов по паспорту. Это Pрасчет.
- Подумайте, какие приборы могут работать одновременно: чайник+ тостер, микроволновка+блендер, чайник+микроволновка+тостер, и т.д.
- Посчитайте суммарные мощности этих групп. Рассчитайте среднюю суммарную мощность групп одновременно включаемых приборов. Это будет Pноминал (номинальная мощность).
- Разделите Pрасчет на Pноминал, получите коэффициент использования кухни.
На самом деле, в теории расчетов коэффициент использования внутри дома (без инженерных сетей) и квартиры принимается равным, единице, если количество розеток не больше 10. Это так, но на практике, именно коэффициент использования позволяет работать современным бытовым приборам кухни на старой электропроводке.
Примечание:
В теории расчетов 1 бытовая розетка планируется на 6 кв. метров квартиры (дома). При этом:
- коэффициент использования=0,7 –для розеток от 50 шт.;
- коэффициент использования=0,8 –розеток 20-49 шт.;
- коэффициент использования=0,9 –розеток от 9 до 19шт.;
- коэффициент использования=1,0 –розеток ≤10шт.
Вернемся к автоматическому выключателю кухни. Считаем номинал тока нагрузки кухни:
- Iр = Рр / 220В;
- Iр = 6000 / 220= 27,3 А.
По сделанному расчету выбираем номинал автомата защиты для кухни в 32 Ампер.
Вывод
Приведенный пример расчета кухни получился несколько завышенным, обычно для электропроводки кухни хватает 16 ампер если учесть, что плиту, стиральную машину, посудомоечную машину выводят в отдельные группы.
Эти примеры расчета автоматических выключателей для групповых цепей, лишь показывают общий принцип расчетов, причем не включают расчет инженерных цепей включающий работу насосов, станков и других двигателей частного дома.