Как рассчитать автоматический выключатель

Выбор автоматического выключателя по мощности

При проектировании электросети нового дома, для подключения новых мощных приборов, в процессе модернизации электрощита приходится осуществлять выбор автоматического выключателя для надёжной электрической безопасности.

Некоторые пользователи небрежно относятся к данной задаче, и могут не задумываясь подключить любой имеющийся автомат, лишь бы работало, или при выборе ориентируются по таким критериям: подешевле, чтоб не сильно по карману било, или по мощней, чтобы лишний раз не выбивало.

Очень часто такая халатность и незнание элементарных правил выбора номинала предохранительного устройства приводит к фатальным последствиям. Данная статья ознакомит с основными критериями защиты электропроводки от перегрузки и короткого замыкания, для возможности правильного выбора защитного автомата соответственно мощности потребления электроэнергии.

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.

Похожие статьи

Таблица подбор сечения провода по мощности

Какое сечение провода нужно для 3 квт

Формула как найти мощность тока

Плавный пуск асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

Новогодние поздравления с юмором

На замену плавким предохранителям еще два столетия назад пришли автоматические выключатели. С 1924 года патент на это изобретение принадлежит швейцарской компании Brown. Boveri & Cie.

Преимущества АВ над плавкими вставками:

— плавкий предохранитель выходит из строя после первого своего срабатывания, то есть многократное его использование невозможно, необходима замена сгоревшей плавкой части;

— при использовании в трехфазной цепи, короткое замыкание в одной фазе вызовет перегорание одного предохранителя, в то время как две другие фазы будут продолжать работать. Аварийный режим работы (обрыв фазы) исключается АВ, так как к.з. в одной фазе трехполюсного выключателя приводит к разрыву всей цепи.

Автоматический выключатель (АВ) – это электромеханический коммутационный аппарат, который позволяет включать и отключать питание потребителя при нормальном режиме работы. А так же обеспечивает защиту электрооборудования от токов короткого замыкания и перегрузки (перегревания). Частое отключения в ручном режиме нежелательно, так как АВ имеют заявленное число коммутаций (для этого лучше использовать более дешевые рубильники).

Для того чтобы правильно выбрать автоматический выключатель, необходимо понимать его основные параметры и характеристики.

Номинальный ток автомата ( I _н ) – величина тока, на которую АВ рассчитан для длительной нормальной работы. Иногда показатель I н имеет определенный диапазон и регулятор для точной настройки. Например, I _н =3 ÷ 5А, это означает, что данный автоматический выключатель можно подстроить на рабочие токи от 3 до 5 А. При превышении указанного значения происходит срабатывание защиты и электрическая цепь разрывается. По нормам, срабатывание должно произойти при силе тока в 1,45 I _н.

Тип автоматического выключателя определяет кратковременное значение силы тока, при котором произойдет разрыв цепи. Тип или класс, в основном, определяется для момента включения. При запуске электрооборудования имеют место пусковые токи, которые могут быть огромными. Например, при прямом пуске электродвигателя, начальный ток равен 10-ти номинальным. Основные типы:

— B (кратковременное увеличение тока в 3-5 раз от номинального);

— селективные (предел регулирования времени срабатывания до 1с)

Последние имеют контакты с задержкой на размыкание. Применяются в сложных цепях, селективный АВ устанавливают на входе потребителя большой мощности. После него на разветвлениях цепи стоят автоматы меньшей мощности. Таким образом, при создании аварийной ситуации на участке цепи – выключится лишь отдельное оборудование, а селективность позволит остальной системе остаться работоспособной.

Отключающая способность – это максимальный ток, который может присутствовать кратковременно в цепи, чтобы автоматический выключатель не потерял свою работоспособность (возможно сваривание контактов при превышающих норму токах). Это значение обычно в сотню раз больше рабочего тока. А возникает такой огромный ток при коротком замыкании.

Механизмы расцепления

Тепловая отсечка (длительное влияние тока, превышающего норму) выполняется благодаря пластине, которая состоит из двух разных металлов. У используемых металлов разная тепловая проводимость. Пластина подсоединена последовательно, то есть через нее протекает ток цепи. Когда значение тока номинальное или меньше – автомат остается в замкнутом состоянии. Если же ток превысит нормированное значение, пусть даже на 10% в течении длительного времени, пластина нагреется и изогнется, тем самым, разорвет контакт питающей цепи.

Электромагнитное расцепление обеспечивает защиту от больших, резких скачков тока. Эта отсечка выполняется встроенным соленоидом. К примеру, автоматический выключатель рассчитан на ток в 2 А, его тип В, следовательно сработать он должен при токе 10 А. Для этого и служит соленоид. При токах до 10А, он будет неподвижным, а при достижении 10А, соленоид втянется и разомкнет контакт – произойдет выключение автомата.

На рисунке ниже показаны основные элементы, из которых состоит автоматический выключатель.

5 – биметаллическая пластина для защиты от перегрузки (длительного повышенного тока).

Функции независимого расцепления (НР), расцепление по нулевому напряжению (НРН) и по минимальному напряжению (МРН) выступают дополнительными, и не включаются в стандартные комплекты поставки (необходимо заказывать сборочные единицы).

Выше показано одно из многочисленных исполнений АВ. Существует широкое их разнообразие. Например, по роду тока, количеству подключаемых фаз, расположению клемм. Но это все конструктив, а мы описываем как это работает.

Обозначение автоматического выключателя на электрической схеме:

Онлайн расчет автоматического выключателя

Выбор по току. Если Вы хотите в квартире, гараже, на даче поставить АВ. Следовательно, проводка уже проложена и ее сечение Вам известно, тогда нужно обратиться к таблице. где указаны сечения проводов и соответствующие для них максимальные токи. Прочесть подробнее о выборе сечения проводника будет полезным для установки автомата.

Например, у меня дома в стенах проложен алюминиевый провод сечением 2,5 мм 2.

Для открыто проложенного алюминиевого кабеля сечением 2,5мм 2 максимальный ток – 24А. Но, так как он проложен скрытно, его охлаждение будет хуже, чем на открытом воздухе. Для этого выбранное значение умножаем на поправочный коэффициент для скрытой прокладки 0,8.

Максимальный ток, который выдержит проводка:

Автомат предназначен, чтоб обеспечить защиту не только электроприборов, но и для сохранения целостности проводника. Ведь, согласитесь, искать внутри стен, где перегорела проводка – не самое веселое занятие. Потому нужно выбрать автоматический выключатель с номинальным током, ниже, чем у провода. Из стандартного ряда, автомат на 16А будет подходящим и сохранит целостность проводов и приборов.

Выбор по мощности. Если нам необходимо подключить несколько потребителей электроэнергии, и мы знаем лишь их мощность. Две лампочки накаливания на 100Вт и один асинхронный электродвигатель на 2кВт. Напряжение сети – переменное 220В.

Для лампочек накаливания подсчет будет прост, из формулы активной мощности Р= UI. выразим и найдем значение тока:

А вот с электродвигателем существует нюанс. Так как он является не только активной, но и реактивной нагрузкой, косинус фи вносит изменение в наш расчет. Коэффициент мощности указывается на шилдике (табличке) двигателя, но если такой отсутствует, смело принимайте значение 0,7. Итак, ток через двигатель будет равен:

Выбор автоматического выключателя будет по сумме этих токов (14А), но с небольшим запасом. Выбираем. снова таки, 16 амперный автомат.

Для трехфазной сети, выбор автоматического выключателя по мощности осуществляется по формуле:

Комментарии

# Андрей 10.11.2014 09:31

Вы немного путаете приоритеты при выборе номинала.
Автомат служит в первую очередь для защиты электропроводки. а уж потом потребителя!
Определяющий фактор — сечение кабеля и его максимально допустимый ток.
Если сечение кабеля выбрано с запасом для предполагаемого потребителя, только тогда можно делать корректировку автомата в сторону уменьшения его номинального тока в соответствие с номинальным током потребителя.

# Engineer 10.11.2014 16:54

Андрей, в статье рассматриваются 2 возможный варианта:
— выбор по току (о котором Вы говорите);
— выбор по мощности (если Вы проектируете новую систему и необходимо подобрать автомат, проводник в соответствии с известной нагрузкой).
Я приму во внимание Ваше замечание и добавлю в расчет сечение проводника, которое необходимо для выбранной нагрузки. Спасибо

# Роман 26.11.2014 09:17

всегда расчёт в первую очередь для конкретного потребителя, вторым производным — длина и сечение — расчёт от первого. (тяжёлый пуск двигателя — например)

Как рассчитать номинальный ток автоматического выключателя?

Приветствую вас, уважаемые читатели сайта http://elektrik-sam.info .

В предыдущей серии статей мы подробно изучили назначение, конструкцию и принцип действия автоматического выключателя, разобрали его основные характеристики и схемы подключения, теперь, используя эти знания, вплотную приступим к вопросу выбора автоматических выключателей. В этой публикации мы рассмотрим, как рассчитать номинальный ток автоматического выключателя.

Эта статья продолжает цикл публикаций Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — подробное руководство. В следующих публикациях планирую подробно разобрать, как выбрать сечение кабеля, рассмотреть расчет электропроводки квартиры на конкретном примере с расчетом сечения кабеля, выбором номиналов и типов автоматов, разбивкой проводки на группы. В завершении серии статей по автоматическим выключателям будет подробный пошаговый комплексный алгоритм их выбора.

Хотите не пропустить выхода этих материалов? Тогда подписывайтесь на новости сайта, форма подписки справа и в конце этой статьи.

Электропроводка в квартире или доме обычно разделена на несколько групп.

Групповая линия питает несколько однотипных потребителей и имеет общий аппарат защиты. Другими словами — это несколько потребителей, которые подключены параллельно к одному питающему кабелю от электрощита и для этих потребителей установлен общий автоматический выключатель.

Проводка каждой группы выполняется электрическим кабелем определенного сечения и защищается отдельным автоматическим выключателем.

Для расчета номинального тока автомата необходимо знать максимальный рабочий ток линии, который допускается для ее нормальной и безопасной работы.

Максимальный ток, который кабель может выдержать не перегреваясь, зависит от площади сечения и материала токопроводящей жилы кабеля (медь или алюминий), а так же от способа прокладки проводки (открытая или скрытая).

Также необходимо помнить, что автоматический выключатель служит для защиты от сверхтоков электропроводки, а не электрических приборов. То есть автомат защищает кабель, который проложен в стене от автомата в электрическом щите к розетке, а не телевизор, электроплиту, утюг или стиральную машину, которые подключены к этой розетке.

Поэтому номинальный ток автоматического выключателя выбирается, прежде всего, исходя из сечения применяемго кабеля, а затем уже берется в расчет подключаемая электрическая нагрузка. Номинальный ток автомата должен быть меньше максимально допустимого тока для кабеля данного сечения и материала.

Расчет для группы потребителей отличается от расчета сети одиночного потребителя.

Начнем с расчета для одиночного потребителя.

1.А. Расчет токовой нагрузки для одиночного потребителя

В паспорте на прибор (или на табличке на корпусе) смотрим его потребляемую мощность и определяем расчетный ток:

В цепи переменного тока существует два разных типа сопротивления – активное и реактивное. Поэтому мощность нагрузки характеризуется двумя параметрами: активной мощностью и реактивной мощностью .

Коэффициент мощности cos φ характеризует количество реактивной энергии, потребляемой устройством. Большинство бытовой и офисной техники имеет активный характер нагрузки (реактивное сопротивление у них отсутствует или мало), для них cos φ=1.

Холодильники, кондиционеры, электродвигатели (например, погружной насос), люминисцентные лампы и др. вместе с активной составляющей имеют также и реактивную, поэтому для них необходимо учитывать cos φ.

1.Б. Расчет токовой нагрузки для группы потребителей

Общая мощность нагрузки групповой линии определяется как сумма мощностей всех потребителей данной группы.

То есть для расчета мощности групповой линии необходимо сложить мощности всех приборов данной группы (все приборы, которые Вы планируете включать в этой группе).

Берем лист бумаги и выписываем все приборы, которые планируем подключать к этой группе (т.е. к этому проводу): утюг, фен, телевизор, DVD-проигрыватель, настольную лампу и т.д.):

При расчете группы потребителей вводится так называемый коэффициент спросаКс. который определяет вероятность одновременного включения всех потребителей в группе в течение длительного промежутка времени. Если все электроприборы группы работают одновременно, то Кс=1.

На практике обычно все приборы одновременно не включаются. В общих расчетах для жилых помещений коэффициент спроса принимается в зависимости от количества потребителей из таблицы, приведенной на рисунке.

Мощности потребителей указываются на табличках электроприборов, в паспортах к ним, при отсутствии данных можно принимать согласно таблицы (РМ-2696-01, Приложение 7.2), или посмотреть на похожие потребители в интернете:

По расчетной мощности определяем полную расчетную мощность: Определяем расчетный ток нагрузки для группы потребителей:

Ток, рассчитанный по приведенным формулам, получаем в амперах.

2. Выбираем номинал автоматического выключателя.

Для внутреннего электроснабжения жилых квартир и домов в основном применяют модульные автоматические выключатели.

Номинальный ток автомата выбираем равным расчетному току или ближайший больший из стандартного ряда:

6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 А.

Если выбрать автомат меньшего номинала. то возможно срабатывание автоматического выключателя при полной нагрузке в линии.

Если выбранный номинальный ток автомата больше величины максимально возможного тока автомата для данного сечения кабеля, то необходимо выбрать кабель большего сечения, что не всегда возможно, или такую линию необходимо разделить на две (если понадобится, то и более) части, и провести весь приведенный выше расчёт сначала.

Необходимо помнить, что для осветительной цепи домашней электропроводки используются кабели 3×1.5 мм 2. а розеточной цепи — сечением 3×2.5 мм 2. Это автоматически означает ограничение потребляемой мощности для нагрузки, питаемой через такие кабели.

Из этого также следует, что для линий освещения нельзя применять автоматы с номинальным током более 10А, а для розеточных линии — более 16А. Выключатели освещения выпускаются на максимальный ток 10А, а розетки на максимальный ток 16А.

Смотрите подробное видео Как рассчитать номинальный ток автоматического выключателя

Рекомендую материалы по теме:

День добрый! Олег, у меня вопрос: хочу провести расчёт на возможность подключения четырёх розеток кухни в ряд на одну линию. Приборов в кухонных шкафах спрятано конечно же больше — например 8 шт. Понятное дело что в 4 розетки одновременно восемь не включишь))) Можно ли в этом случае для группы из четырёх розеток делать расчёт по сумме мощностей 4-х приборов с максимальными значениями потребляемой мощности? Заранее благодарен за ответ!

Уже увидел ответ — нужно внимательнее статьи читать!)))

Очень хорошая, понятная статья. Но есть вопрос.
Хочу установить в ванной проточный водонагреватель на 3,5 кВт. Кабель уже проложен в коробе (трёхжильный ПВС 4 мм квадратных) от этажного щитка до места установки водонагревателя. Вопрос в том, какой выбрать номинал автоматического выключателя 16А или 20А? При расчёте токовой нагрузки получается 15,9 А. В статье сказано, что номинал автомата должен быть смещён в сторону нагрузки. Логично поставить на 16А. Но это «впритык». Тем более, что водонагреватель будет использоваться летом, и автоматы в щите будут дополнительно нагреваться от окружающего воздуха. Очень расчитываю на ответ. Думаю, что такой вопрос возникал не только у меня.
P.S. Понятно, что для защиты кабеля и тот и другой автомат подойдёт с избытком.

Кабель надо ВВГнг 3х2.5. Автоматический выключатель 16А. ПВС для этих целей очень не желателен.

Источники: http://infoelectrik.ru/vybor-kommutacionnoj-apparatury-dlya-montazha/vybor-avtomaticheskogo-vyklyuchatelya-po-moshhnosti.html, http://h4e.ru/komplektuyushchie/144-kak-pravilno-vybrat-avtomaticheskij-vyklyuchatel-osnovnye-parametry-i-kharakteristiki-avtomata, http://elektrik-sam.info/kak-raschitat-nominalny-tok-avtomaticheskogo-vyklyuchatelya/