Выбор автомата по мощности нагрузки и сечению провода

Выбираем отключающую способность

Выше описан выбор пакетника по максимально допустимому току нагрузки. Но автомат защиты сети также должен отключаться при возникновении с сети КЗ (короткого замыкания). Эту характеристику называют отключающей способностью. Она отображается в тысячах ампер — именного такого порядка могут достигать токи при коротком замыкании. Выбор автомата по отключающей способности не очень сложен.

Эта характеристика показывает, при каком максимальном значении тока КЗ автомат сохраняет свою работоспособность, то есть, он сможет не только отключится, но и будет работать после повторного включения. Эта характеристика зависит от многих факторов и для точного подбора необходимо определять токи КЗ. Но для проводки в доме или квартире такие расчеты делают очень редко, а ориентируются на удаленность от трансформаторной подстанции.

Отключающая способность автоматических защитных выключателей

Если подстанция находится недалеко от ввода в ваш дом/квартиру, берут автомат с отключающей способностью 10 000 А, для всех остальных городских квартир достаточно 6 000 А. Если же дом находится в сельской местности иди вы выбираете автомат защиты электросети для дачи, вполне может хватить и отключающей способности в 4 500 А. Сети тут обычно старые и токи КЗ большими не бывают. А так как с возрастанием отключающей способности цена возрастает значительно, можно применить принцип разумной экономии.

Можно ли в городских квартирах ставить пакетики с более низкой отключающей способностью. В принципе, можно, но никто не гарантирует, что после первого же КЗ вам не придется его менять. Он может успеть отключить сеть, но окажется при этом неработоспособным. В худшем варианте контакты расплавятся и отключиться автомат не успеет. Тогда проводка расплавится и может возникнуть пожар.

Номинальный ток автомата

Пришло время разобраться с тем, что на деле означает номинальный ток автомата и какой при этом будет ток срабатывания защиты. Для тех, кто понимает разницу между действующим и мгновенным значениями, уточняю, что все параметры автоматов, связанные с током или напряжением — это действующие значения, если это особо не оговорено. Согласно ГОСТ Р 50345-2010 (п.3.5.1), Номинальный ток автоматического выключателя есть значение тока, определяющее рабочие условия, для которых он спроектирован и построен. Кратко и точно.

Распространенная ошибка — часто люди считают, что номинальный ток и есть ток срабатывания. На самом деле, исправный автоматический выключатель никогда при номинальном токе не сработает. Более того, он не сработает даже при 10% перегрузке. При большей перегрузке автомат отключится, но это не значит, что он отключится быстро. Обычный модульный автомат имеет 2 расцепителя: медленный тепловой и быстро реагирующий электромагнитный.

Тепловой расцепитель в своей основе содержит биметаллическую пластину, которая нагревается от проходящего через нее тока. От нагрева пластина изгибается, и при определенном положении воздействует на защелку, и выключатель отключается. Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку со втягивающимся сердечником, который при большом токе также воздействует на защелку, отключающую автомат. Если назначение теплового расцепителя — отключать автомат при перегрузках, то задача электромагнитного — быстрое отключение при коротких замыканиях, когда значение тока в разы превышает номинальное.

Ряд значений номинальных токов

Мне приходилось устанавливать автоматические выключатели номиналом от 0.2А. Вообще, мне встречались модульные автоматы следующих номиналов: 0.2, 0.3, 0.5, 0.8, 1, 1.6, 2, 2.5, 3, 3.15, 4, 5, 6, 6.3, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 Ампер. Максимальный номинал автомата, предназначенного для работы в сетях 0.4 кВ, который я видел — 6300А. Это соответствует трансформатору мощностью 4МВА, ну а более мощных трансформаторов под это напряжение у нас не делают, это предел. Cказать, что номиналы строго соответствуют какому-то единому стандартному ряду, как например Е6, Е12 у радиоэлементов, я не могу. Создается впечатление, что лепят кто во что горазд. С автоматами выше 100А ситуация примерно такая же. Тем не менее, существует и действует поныне стандарт ГОСТ 8032-84 «Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел». Согласно этому стандарту, номиналы должны соответствовать определенным рядам значений. Основной ряд R5, который определяет следующую шкалу номинальных значений: 1, 1.6, 2.5, 4, 6.3, 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160 и т.д.
Как видим, ряд состоит из пяти повторяющихся значений, просто после каждого цикла сдвигается десятичная точка. Если есть спрос на более точный подбор, ГОСТом предусмотрены ряды R10 (1, 1.25, 1.6, 2, 2.5, 3.15, 4, 5, 6.3, иR20 (1, 1.12, 1.25, 1.4, 1.6, 1.8, 2, 2.24, 2.5, 2.8, 3.15, 3.55, 4, 4.5, 5, 5.6, 6.3, 6.3, 7.1, 8, 9).
При этом, в обоснованных случаях, допускается некоторое округление (например 3.2 вместо 3.15 или 6 вместо 6.3). Думаю, нет нужды расписывать стандарт более подробно, каждый желающий может его найти и почитать.

Но и это еще не все. В том же ГОСТ Р 50345-2010 есть глава 5.3 под названием «Стандартные и предпочтительные значения». Согласно ей, предпочтительными значениями номинального тока модульных автоматов являются: 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 А.

Номиналы автоматов (расчет по таблице)

Чтобы выбрать правильные номиналы для домашних и производственных автоматических выключателей, используется специальная таблица:

Сила тока (А)	Мощность сети с 1 фазой (кВт)	Мощность 3- фазной сети (кВт)	Допустимые сечения проводов (мм2)
—	—	—	медных	алюминиевых
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

Рассчитать номиналы автоматических выключателей также очень просто. Нужно выделить группу приборов, к примеру, это будет чайник, лампа, холодильник, после чего нужно узнать их мощность для определения номинальной силы тока. Воспользуемся законом Ома: I=P/U, где:

I – сила тока, потребляемого оборудованием (А);
P – мощность оборудования (Вт);
U – напряжение электросети (В).

К примеру, чайник у нас мощностью 1,5 кВт (1500 Вт), лампа – 100 Вт, холодильник – 300 Вт; итого общее значение будет равно 1,9 кВт (1900 Вт), высчитываем номинальный ток: I=1900/220 = 8,6. Ближайший автомат по току срабатывания — 10 А. Естественно, на практике этот показатель будет больше, современная проводка должна быть рассчитана на ток нагрузки не менее 16 А.

Небольшое завышение параметров вреда не принесет, а от занижения может произойти замыкание и пожар. Специалисты рекомендуют при большом количестве ампер использовать не один мощный автомат, а несколько со средним номиналом – так обеспечивается большая надежность работы.

Класс токоограничения

Цифра после тока КЗ (3 или 2) — класс токоограничения.

Выключатель с такой функцией не позволяет току короткого замыкания принимать его самое максимальное значение и производит отключение на как можно ранней стадии.

То есть, эта цифра показывает, насколько быстро внутри устройства гасится электрическая дуга, не позволяя отдельным элементам и деталям, нагреваться до предельных температур и способствовать пожару.

Класс ‘2’
ограничивает ток КЗ в пределах половины полупериода

Класс ‘3’
в пределах 1/3 полупериода

Грубо говоря, автомат с «троечкой», справится с последствиями тока КЗ быстрее, чем с «двоечкой». По времени это можно отразить следующей таблицей.

Устройства с «первым» классом, вообще никоим образом и никакими цифрами не маркируются.

Все вышеприведенные маркировки располагаются на лицевой стороне. Теперь переходим к боковой грани. Там тоже есть масса полезной информации.

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.