Количество полюсов
Бытовым электроприборам для работы необходимо однофазное питание. Достаточно фазного и нулевого провода. Мощные промышленные потребители (станки, печи) работают от трехфазной электросети. Им необходимы 4 провода: 3 фазы и 1 нулевой.
По этой причине и автоматические выключатели производятся в различном форм-факторе. Модели на 1 полюс устанавливают для защиты отдельных однофазных линий. На 2 применяются в качестве вводного устройства защиты квартирных электрощитов. Трехполюсные используются как силовые выключатели в трехфазных сетях. А четырехполюсные — это те же автоматы на 3 полюса, но они имеют дополнительный (4-й) модуль для нулевого провода.
Дополнительная информация. Если под рукой нет двухполюсного автомата, допустимо собрать его из 2 однополюсных. Устройства должны обладать одинаковыми временными и нагрузочными характеристиками. Аналогичным способом собираются выключатели на 3 и 4 полюса.
Выбор автомата по мощности нагрузки
Для выбора автомата по мощности нагрузки необходимо рассчитать ток нагрузки, и подобрать номинал автоматического выключателя больше или равному полученному значению. Значение тока, выраженное в амперах в однофазной сети 220 В., обычно превышает значение мощности нагрузки, выраженное в киловаттах в 5 раз, т.е. если мощность электроприемника (стиральной машины, лампочки, холодильника) равна 1,2 кВт., то ток, который будет протекать в проводе или кабеле равен 6,0 А(1,2 кВт*5=6,0 А). В расчете на 380 В., в трехфазных сетях, все аналогично, только величина тока превышает мощность нагрузки в 2 раза.
Можно посчитать точнее и посчитать ток по закону ома I=P/U — I=1200 Вт/220В =5,45А. Для трех фаз напряжение будет 380В.
Можно посчитать еще точнее и учесть cos φ — I=P/U*cos φ.
Косинус фи возьмем из таблицы 6.12 нормативного документа СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий»
Таблица 1. Значение Cos φ в зависимости от типа электроприемника
| Тип электроприемника | cos φ |
| Холодильное оборудование предприятий торговли и общественного питания, насосов, вентиляторов и кондиционеров воздуха при мощности электродвигателей, кВт: |
|
| до 1 | 0,65 |
| от 1 до 4 | 0,75 |
| свыше 4 | 0,85 |
| Лифты и другое подъемное оборудование |
0,65 |
| Вычислительные машины (без технологического кондиционирования воздуха) |
0,65 |
| Коэффициенты мощности для расчета сетей освещения следует принимать с лампами: |
|
| люминесцентными | 0,92 |
| накаливания | 1,0 |
| ДРЛ и ДРИ с компенсированными ПРА | 0,85 |
| то же, с некомпенсированными ПРА | 0,3-0,5 |
| газосветных рекламных установок | 0,35-0,4 |
Примем наш электроприемник мощностью 1,2 кВт. как бытовой однофазный холодильник на 220В, cos φ примем из таблицы 0,75 как двигатель от 1 до 4 кВт.
Рассчитаем ток I=1200 Вт / 220В * 0,75 = 4,09 А.
Теперь самый правильный способ определения тока электроприемника — взять величину тока с шильдика, паспорта или инструкции по эксплуатации. Шильдик с характеристиками есть почти на всех электроприборах.
Автоматические выключатели EKF
Общий ток в линии(к примеру розеточной сети) определяется суммированием тока всех электроприемников. По рассчитанному току выбираем ближайший номинал автоматического автомата в большую сторону. В нашем примере для тока 4,09А это будет автомат на 6А.
По мощности нагрузки более правильно выбирать сечение проводника. Требования по выбору изложены в основном нормативном документе для электриков под названием ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок), а точнее в главе 1.3. В нашем случае, для домашней электросети, достаточно рассчитать ток нагрузки, как указано выше, и в таблице ниже выбрать сечение проводника, при условии что полученное значение ниже длительно допустимого тока соответствующего его сечению.
Временная характеристика автоматических выключателей
В автоматических выключателях используется 2 вида расцепителей:
- Электромагнитный. Обладает мгновенным срабатыванием. При превышении тока электромагнитного расцепителя устройство защиты отключается без каких-либо временных задержек. Этот узел приводит к срабатыванию автомата при КЗ.
- Тепловой расцепитель. Срабатывает через некоторое время. Применяется для защиты от перегрузок. Причем, чем сильнее превышена допустимая мощность потребителя, тем быстрее сработает защита.
В некоторых автоматах применяется 1 расцепитель, в других оба. Различные комбинации этих узлов наделяют выключатель одной из вышеописанных характеристик B, C или D.
Ниже приведена таблица с временными характеристиками автоматов, их током отключения и сферой применения. In — номинальный ток, который указан на корпусе после буквы (16, 25, 32).
| Временная характеристика | При каком токе произойдет отключение | Где применяются автоматы с данными характеристиками |
|---|---|---|
| B | 3-5 In | Сети освещения и линии с большой длиной |
| C | 5-10 In | Розетки и потребители с малыми пусковыми токами |
| D | 10-20 In | Потребители с большими пусковыми токами (двигатели, трансформаторы) |
| L, Z, K | свыше 8-12 In | Промышленность, редко |
Выбор автомата защиты по току нагрузки
При планировании электропроводки основное задание — правильно выбрать номинал автоматического выключателя. При прохождении тока через проводник он начинает греться. Чем больший ток проходит по проводнику одного и того же сечения, тем больше выделяется тепла. Задача автоматического выключателя — отключить питание до того момента, когда потребляемый ток станет выше, чем это допустимо. Потому номинал автомата защиты должен быть меньше, чем допустимы ток проводки.
Номинал или номинальный ток автомата наносится на лицевой панели
Номиналы автоматических выключателей стандартизованы: 6 А, 10 А, 16 А, 20 А, 25 А, 32 А, 40 А, 50 А и 63 А. На практике шести и десяти амперные варианты уже практически нигде не используются — техники в наших домах становится все больше и линии малого сечения не справляются с нагрузкой.
Выбор номинала
Выбирают автоматический выключатель не по нагрузке, не по мощности подключенных приборов или по току. Эти параметры учитываются при выборе сечения проводника. А выбор автомата защиты делают в зависимости от сечения проводников. Есть специальная таблица, в которой указаны допустимые токи нагрузки и рекомендованный номинал автомата защиты. Пользоваться таблицей просто: находите нужное сечение, в этой строке ищите номинал автомата защиты. Все.
| Сечение жил кабеля | Рекомендуемый номинал защитного автомата | Предельный ток срабатывания автомата | Допустимый длительный ток нагрузки | Максимальная мощность нагрузки | Область применения |
|---|---|---|---|---|---|
| 1,5 мм2 | 10 А | 16 А | 19 А | 4,1 кВт | Освещение и сигнализация |
| 2,5 мм2 | 16 А | 25 А | 27 А | 5,9 кВт | Розетки, электрический теплый пол |
| 4 мм2 | 25 А | 32 А | 38 А | 8,3 кВт | Водонагреватели, кондиционеры, стиральные и посудомоечные машины |
| 6 мм2 | 32 А | 50 А | 46 А | 10,1 кВт | Электроплиты, духовки |
| 10 мм2 | 50 А | 63 А | 70 А | 15,4 кВт | Вводы в дом, квартиру |
Как все работает
Глядя на таблицу возникает вопрос: почему номинал автомата настолько меньше предельно допустимой токовой нагрузки. Ответ в механике работы автоматического выключателя. Он отключается только тогда, когда ток в цепи на 13% превышает ток срабатывания.
Например, автомат на 10 А сработает тогда когда сила тока в цепи будет 16 А + 13% (2,08 А) = 18,08 А. То есть, остается небольшой зазор до величины допустимой нагрузки. Этот зазор необходим, чтобы обеспечить целостность изоляции.
Современная система электроснабжения дома или квартиры не обходится без автоматических выключателей
Что будет, если на провод сечением 1,5 мм2 поставить автомат на 16 А. Ведь его номинал ниже допустимого тока нагрузки? Давайте считать. Ток, при котором пакетник сработает — 25 А + 3,25 А (13%) = 28,25 А. Он выше чем допустимы длительный ток нагрузки. Да, отключаться он будет редко, но через некоторое время изоляция расплавится и проводку придется менять. Потому выбор автомата защиты лучше производить по этой таблице, а никак не по длительно допустимому току.
Выбор по нагрузке
Если линия электропитания проложена с запасом по мощности, а нагрузка на ней далека от предельной можно поставить автомат с более низким номиналом. В этом случае он будет защищать не столько линию от перегрева, сколько технику от токов КЗ.
Выбор автомата защиты по мощности нагрузки — неправильная идея
Выбор номинала автомата защиты в этом случае также можно сделать по той же таблице. Только за отправную точку берем мощность нагрузки. Но еще раз повторимся. Это в том случае, если параметры линии выдерживают намного большую нагрузку чем существует.
Характеристики срабатывания защитных автоматических выключателей
Класс АВ, определяющийся этим параметром, обозначается латинским литером и проставляется на корпусной части автомата перед цифрой, соответствующей номинальному току.
В соответствии с классификацией, установленной ПУЭ, защитные автоматы подразделяются на несколько категорий.
Автоматы типа МА
Отличительная черта таких устройств – отсутствие в них теплового расцепителя. Аппараты этого класса устанавливают в цепях подключения электрических моторов и других мощных агрегатов.
Приборы класса А
Автоматы типа А, как было сказано, обладают самой высокой чувствительностью. Тепловой расцепитель в устройствах с времятоковой характеристикой А чаще всего срабатывает при превышении силой тока номинала АВ на 30%.
Катушка электромагнитного расцепления обесточивает сеть в течение примерно 0,05 сек, если электроток в цепи превышает номинальный на 100%. Если по какой-либо причине после увеличения силы потока электронов в два раза электромагнитный соленоид не сработал, биметаллический расцепитель отключает питание в течение 20 – 30 сек.
Автоматы, имеющие времятоковую характеристику А, включаются в линии, при работе которых недопустимы даже кратковременные перегрузки. К таковым относятся цепи с включенными в них полупроводниковыми элементами.
Защитные устройства класса B
Аппараты категории B обладают меньшей чувствительностью, чем относящиеся к типу A. Электромагнитный расцепитель в них срабатывает при превышении номинального тока на 200%, а время на срабатывание составляет 0,015 сек. Срабатывание биметаллической пластины в размыкателе с характеристикой B при аналогичном превышении номинала АВ занимает 4-5 сек.
Оборудование этого типа предназначено для установки в линиях, в которые включены розетки, приборы освещения и в других цепях, где пусковое повышение электротока отсутствует либо имеет минимальное значение.
Автоматы категории C
Устройства типа C наиболее распространены в бытовых сетях. Их перегрузочная способность еще выше, чем у ранее описанных. Для того, чтобы произошло срабатывание соленоида электромагнитного расцепления, установленного в таком приборе, нужно, чтобы проходящий через него поток электронов превысил номинальную величину в 5 раз. Срабатывание теплового расцепителя при пятикратном превышении номинала аппарата защиты происходит через 1,5 сек.
Установка автоматических выключателей с времятоковой характеристикой C, как мы и говорили, обычно производится в бытовых сетях. Они отлично справляются с ролью вводных устройств для защиты общей сети, в то время как для отдельных веток, к которым подключены группы розеток и осветительные приборы, хорошо подходят аппараты категории B.
Автоматические выключатели категории Д
Эти устройства имеют наиболее высокую перегрузочную способность. Для срабатывания электромагнитной катушки, установленной в аппарате такого типа, нужно, чтобы номинал по электротоку защитного автомата был превышен как минимум в 10 раз.
Срабатывание теплового расцепителя в этом случае происходит через 0,4 сек.
Устройства с характеристикой D наиболее часто используются в общих сетях зданий и сооружений, где они играют подстраховочную роль. Их срабатывание происходит в том случае, если не произошло своевременного отключения электроэнергии автоматами защиты цепи в отдельных помещениях. Также их устанавливают в цепях с большой величиной пусковых токов, к которым подключены, например, электромоторы.
Защитные устройства категории K и Z
Автоматы этих типов распространены гораздо меньше, чем те, о которых было рассказано выше. Приборы типа K имеют большой разброс в величинах тока, необходимых для электромагнитного расцепления. Так, для цепи переменного тока этот показатель должен превышать номинальный в 12 раз, а для постоянного – в 18. Срабатывание электромагнитного соленоида происходит не более чем через 0,02 сек. Срабатывание теплового расцепителя в таком оборудовании может произойти при превышении величины номинального тока всего на 5%.
Этими особенностями обусловлено применение устройств типа K в цепях с исключительно индуктивной нагрузкой.
Приборы типа Z тоже имеют разные токи срабатывания соленоида электромагнитного расцепления, но разброс при этом не столь велик, как в АВ категории K. В цепях переменного тока для их отключения превышение токового номинала должно быть трехкратным, а в сетях постоянного – величина электротока должна быть в 4,5 раза больше номинальной.
Аппараты с характеристикой Z используются только в линиях, к которым подключены электронные устройства.
Наглядно про категории автоматов на видео:
Расчет и выбор УЗО
Устройство Защитного Отключения (УЗО), в зависимости от номинального тока утечки,,обеспечивает защиту: 100 и 300 мА — от пожара; 30 мА — от пожара и жизни от ударатоком; 10 мА — жизни от удара током
Исследования, проводимые в разныхстранах мира, показывают, чтосерьезность поражения электрическимтоком определяется силой тока,проходящего через тело человека.
Телесные повреждения становятся серьезными, когда сила тока превышает 40 — 50 мА втечение одной секунды.
Теоретически, сила проходящего через человеческое тело тока достигает 150 мА, когдачеловек касается проводника под напряжением 230 В в условиях сухой среды.
Измеряя разность силы тока между проводником под напряжением и нулевым проводником, дифференциальный выключатель нагрузки фактически обнаруживает ток, протекающий через тело человека.Если этот ток достигает порога 30 мА, дифферинциальный выключатель нагрузки отключается в течении нескольких миллисекунд, предупреждая таким образом телесные повреждения или более тяжелые последствия.
Рекомендации по применению УЗО
Применение УЗО и дифавтоматов Easy 9 обеспечивает защиту даже в случае отсутствия заземления
Противопожарное УЗО обеспечивает защиту от токов утечик в 100 и 300 мА, на которыене отреагирует автомат, но которые способны вызвать пожар. Противопожарное УЗО не защищает жизнь и здоровье при ударе токо
РАСЧЕТ И ВЫБОР УЗО: РАСЧЕТ
1. Расчет тока утечки
При невозможности документального определения суммарного тока утечки электропроводки и нагрузки применяется расчетный метод определения тока утечки в соответствии с СП 31-110-2008. Примерный ток утечки нагрузки: 0.4 мА на 1 А тока, потребляемого нагрузкой.Примерный ток утечки провода: 10 мкА на 1 м длинны фазового провода.
Примерный расчет тока утечки линии питания электроплиты, дано:Мощность плиты — 3 кВт однофазного тока 220 В, 50 Гц. Длина 3-жильного провода от электрощитка до плиты — 15 м.Расчет:Расчетный ток электроплиты: 13,64 А = 3000 Вт / 220 В. Расчетный ток утечки электроплиты: 5,46 мА = 0,4 х 13,64 АРасчетный ток утечки провода: 0,15 мА = 150 мкА = 10мкА х 15 м. Суммарная расчетная утечка тока: 5,61 мА = 0,15 мА + 5,46 мА
2. Выбор ном. тока утечки УЗО (ном. отключающий дифференциальный ток IDn)
Значение номинального отключающего дифференциального тока УЗО не должно превышать 33% суммы токов утечки электропроводки и всех подключенных (включая переносные) потребителей электроэнергии
УЗО срабатывает в диапазоне от 50 до 100% номинала тока утечки.Пример выбора номинального отключающего тока утечки УЗО для электроплиты:Суммарная расчетная утечка тока 30 мА. Рекомендуемый расчетный номинал тока утечки УЗО: 17 мА = 5,61 мА / 33%Выбирается номинал утечки тока 30 мА. УЗО сработает в диапазоне от 15 до 30 мА (УЗО с номиналом 10 мА может ложно срабатывать, так как оно отключается в диапазоне от 5 до 10 мА.).
3. Выбор номинального рабочего тока УЗО (ном. ток In)
Номинальный рабочий ток УЗО должен быть больше суммы рабочих токов подключенных кУЗО нагрузок.Пример выбора номинального рабочего тока УЗО для электроплиты:Расчетный ток электроплиты: 13,64 А
Выбираем ближайший больший номинал УЗО — 25 А (можно выбрать 40 А, но величина запаса по току будет неоправданно велика.
Количество полюсов УЗО: 2 полюса (однофазный ток)
Номинальный рабочий ток: 25 А (п.3)
Номинальный отключающий ток: 30 мА (п.2)
Выбранное УЗО Easy: EZ9R34225
Токовые номиналы автоматов
Начнем с того, что все характеристики автоматических выключателей располагаются на их корпусе. Поэтому найти их не проблема. Что касается номинального тока автомата, то электрики считают его основной характеристикой. По сути, это максимальное значение силы тока, которое автомат может выдержать, не отключая питающую электрическую сеть. Как только фактическая сила тока превысит номинальную, автомат сработает и отключает цепочку.
Надо сразу же отметить, что номиналы автоматических выключателей стандартизированы, то есть, имеют определенные цифровые значения. Вот этот стандартный ряд: 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100 А. Некоторые европейские производители выпускают приборы с номиналом 125 ампер.
Внимание! Все эти величины обязательно указываются на корпусе самого автомата, и они действительны при температуре окружающей среды, равной +30С. Уж так повелось
Именно температура эксплуатации действует на токовую нагрузку автомата. И чем в данном случае выше температура, тем ниже токовую нагрузку может выдержать данный защитный прибор. Есть еще один момент, который определяет способ установки автоматов. Обычно в распределительном щите они устанавливаются друг к другу, прижатые плотно. Каждый автоматический выключатель в процессе работы выделяет тепло, ведь через него проходит электричество. Поэтому каждый прибор действует на соседний, увеличивая температуру последнего. При этом чем больше устройство по токовому номиналу, тем больше оно выделяет тепловой энергии.
Необходимо отметить, что многие производители автоматических выключателей в каталогах своих изделий обязательно указывают поправочные коэффициенты, с помощью которых можно правильно рассчитать номинал тока в зависимости от температуры окружающего воздуха. Это упрощает провести правильный выбор.
И это еще не все. Некоторые бытовые приборы при включении выделяют так называемый пусковой ток. Он обычно больше номинального в пять-шесть раз, что опять-таки будет влиять на повышение нагрузки в питающей сети. Правда, такие токи кратковременные и на кабель они никакого влияния не имеют, а вот автомат на них может реагировать. Правда, все будет зависеть от второй характеристики данного прибора – времятоковой.
