Як підібрати автоматичний вимикач за потужністю

Одна з найчастіших причин пожеж у будинках різного призначення – спалах електропроводки. Воно відбувається, якщо струм, що пропускається через кабель, перевищує величину тривалого допустимого струму (ТДС) і досягає значень струму короткого замикання (КЗ). В результаті відбувається розплавлення ізоляції та замикання струмопровідних жил. При цьому багаторазово збільшується струмове навантаження та виділяється велика кількість тепла, що призводить не тільки до виходу з ладу споживачів, підключених до мережі, але й до займання ізоляції кабелів та виникнення пожежі. Для запобігання такій ситуації використовується автоматичний вимикач.

Правильний вибір автомата за потужністю при влаштуванні електропроводки допоможе уникнути матеріальних втрат та загроз для життя та здоров'я людей. Про те, як підібрати автоматичний вимикач, виходячи із сумарної споживаної потужності та інших параметрів, читайте у нашій статті!

Вибір автомата за потужністю навантаження

Сумарна потужність електроприймачів – один із головних параметрів електричного контуру будинку, квартири чи офісу. При цьому краще виділити кілька ліній, встановивши на кожну з яких власний прилад захисту. Таке рішення допоможе відключити лише той контур, у якому виникло навантаження, що захистить від наслідків КЗ та перегріву проводів та кабелів при перевищенні ТДС на інших лініях.

Розрахунок автомата за потужністю виконується так:

1. визначається сумарна потужність електроприладів і побутової техніки, які передбачається підключати до контуру електромережі, що захищається. Для цього потрібно підсумовувати номінальну потужність, вказану на шильдику або паспорті кожного з пристроїв. При цьому слід враховувати кількість розеток у приміщенні та можливість одночасного підключення до них побутових приладів. Для розрахунку приймаються споживачі з найбільшою потужністю, що підключаються одночасно;
2. розраховується струмове навантаження (I) за такими формулами:

• для однофазної мережі напругою 220 В

I = P/U,

де Р – сумарна потужність у ваттах, U – напруга мережі у вольтах;

• для трифазної мережі

I = P/(U х cos φ х √3),

де cos φ – коефіцієнт потужності, що враховує наявність у ланцюзі реактивного навантаження. Він визначається з таблиці 6.12 Зведення правил щодо будівництва СП 31-110-2003 або п. 7 СП 256.1325800.2016.

3. за розрахованим струмовим навантаженням вибирається автомат з відповідним номінальним струмом, при якому не відбувається відключення подачі електроенергії.

Як розрахувати автомат за потужністю: приклади розрахунку

Розглянемо, як розрахувати автоматичний вимикач потужністю на двох прикладах. Припустимо, що потрібно захистити від перевантаження лінію підведення електрики до розеток на кухні, і у нас є група розеток, до яких планується підключати:

• холодильник потужністю 400 Вт - він працює постійно;
• електрочайник (1200 Вт) – він зазвичай постійно підключений до мережі та може включатися будь-якої хвилини одночасно з іншими пристроями;
• мікрохвильову піч (1000 Вт) – її вилка найчастіше не виймається з розетки;
• кухонний комбайн (700 Вт), соковижималку (400 Вт) та електром'ясорубку (1000 Вт) – для підключення цих пристроїв логічно виділити одну розетку, адже одночасно вони навряд чи будуть використовуватись.

Виконаємо розрахунок сумарної потужності для вибору автомата в однофазній мережі 220 В при перерахованому вище обладнанні:

Р = 400 + 1200 + 1000 + 1000 (велика потужність із трьох приладів). 

Р = 3600 Вт

Для визначення струмового навантаження розділимо сумарну потужність (Р) на напругу побутової електричної однофазної мережі.

I = 3600/220 = 16,4 Ампер

Відповідно до міжнародного стандарту IEC 60898-1:2015, чинного в Україні, встановлено такі показники номінального струму для модульних автоматичних вимикачів: 1, 2, 3, 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80 та 100А. З цього ряду вибираємо найближче значення номіналу – 16А.

Те, що розраховане струмове навантаження трохи перевищує номінальний струм автомата, не означає, що ланцюг буде миттєво розімкнений, адже на спрацювання приладу захисту відводиться певний час, тому розчіплювач спрацює, тільки якщо перевантаження триватиме довго, про що ми розповімо надалі.

При наявності на тій же кухні обладнання, що живиться від трифазної мережі напругою 380 В, наприклад електроплити максимальною потужністю 4 кВт, необхідно передбачити для її підключення окрему лінію і захистити її окремим автоматом. У цьому випадку розрахунок автоматичного вимикача провадиться за формулою:

I = P/(U х cos φ х √3) = 4000/(380 х 0,98 х 1,73) = 6,2А

Вибираємо автоматичний вимикач із номіналом 6А.

Потужність та сила струму – взаємопов'язані параметри і, щоб не розраховувати номінальний струм ланцюга, вибір автомата за потужністю зручно виконувати за допомогою таблиці.

Який автомат ставити: як вибирати його номінал

При виборі номінального струму автоматичного вимикача можливі такі поширені помилки:

• установка автомата меншого номіналу, внаслідок чого буде неможливо використовувати максимум потужність електричної мережі. При одночасному включенні кількох побутових приладів автомат спрацьовуватиме, відключаючи подачу електроенергії. Вам доведеться постійно вибирати, яким пристроєм користуватися, а яке поки що не включати до мережі;
• вибір вимикача, розрахованого на більший номінальний струм. У цьому випадку існує загроза перегріву проводів та кабелів, і їх ізоляція почне плавитися ще до того, як розчіплювач розірве ланцюг;
• неправильний вибір параметрів розчеплення або класу автоматичного вимикача. У цьому випадку навіть за правильно підібраного номіналу, автомат буде відключати подачу струму, хоча в мережі не буде перевантаження, і всі побутові прилади працюватимуть у штатному режимі.

Крім того, наведений вище спосіб розрахунку автоматів за навантаженням розрахований на прокладання нової проводки. За вибраним номіналом визначається, який побутовий провід необхідно прокласти. При установці захисту на існуючу мережу, слід враховувати площу перерізу жил уже прокладених провідників на ділянці ланцюга, що захищається.

За якими параметрами роблять розрахунок номіналу

Номінал, або номінальне струмове навантаження (In) автоматичного вимикача – це максимальна сила струму, коли не відбувається розчеплення контактів автомата. При перевищенні номіналу вони нагріваються, деформуються та розривають ланцюг.

Ми вже розглянули, як розрахувати автомат із навантаження підключених до нього пристроїв. Але важливим параметром для вибору цього приладу захисту є площа перерізу кабелів. Від неї залежить, який струм може пропускати провідник тривалий час, не нагріваючись.

При влаштуванні нової проводки підбирати перетин струмопровідних жил кабелю слід відповідно до вимог Правил пристрою електроустановок (ППЕ) гл. 1.3, залежно від таких характеристик:

• матеріалу струмопровідної жили;
• виду ізоляції;
• способу прокладання.

Наприклад, для кабелю з мідними жилами та ізоляцією з гуми залежність тривалого допустимого струму (ТДС) від площі перерізу встановлює таблиця 1.3.4

Для одного двожильного кабелю, прокладеного в електромонтажній трубі, обраний у наведеному вище розрахунку автомат з номіналом 16А підійде для перерізу струмопровідної жили 1,2 мм². Враховуючи, що мінімальна площа перерізу жил кабелю для внутрішньої проводки встановлено ППЕ у розмірі 1,5 мм², наш вимикач обраний правильно. Якщо проводка вже укладена і її характеристики не відповідають значенням ТДС, вибір автоматичного вимикача слід підкоригувати.

Крім того, ППЕ п. 3.1.3 вимагають, щоб автомати забезпечували захист від максимальних струмів короткого замикання на початку ланцюга, що захищається. Розрахунок значень струмів КЗ досить складний і враховує безліч параметрів, головним із яких є довжина лінії. Оскільки в приватних будинках та квартирах відстань від розподільних щитків до розеток та вимикачів освітлювальних приладів незначна, цим розрахунком можна знехтувати, обмежившись вибором автомата відповідного класу з необхідною характеристикою розчеплення.

Як вибрати характеристику розчеплення

Після того, як розраховано навантаження на автомат та вибрано прилад відповідного номіналу, необхідно визначитися з його класом. Це допоможе не тільки захистити лінію від струмів КЗ, але й запобігти її відключенню за наявності у мережі пристроїв з високими пусковими струмами.

У побуті сьогодні використовуються автоматичні вимикачі таких класів:

• В – із найменшою затримкою розчеплення. Такі пристрої захисту мають діапазон відключення 3-5 номіналів (In). Вони встановлюються в електричних ланцюгах з малими струмами КЗ, що забезпечують живлення побутової техніки, при включенні якої не виникають пускові струми (електропліт, нагрівальних та освітлювальних приладів, сигналізаційних пристроїв та інших);
• С – із середньою затримкою спрацьовування. Розчеплення пластин автоматів цього класу відбувається миттєво при великих струмах КЗ не більше 5-10 In. Це – найпопулярніший клас автоматичних вимикачів у житлових та офісних приміщеннях. Такі прилади захисту встановлюються в комбінованих лініях, де включені не лише пристрої з активним, але й частково з реактивним навантаженням, оснащені електродвигунами та трансформаторами;
• D – із найбільшою затримкою спрацьовування до значень струму КЗ (10-20 In). Автомати класу D застосовуються для захисту лінії з високими пусковими струмами, які постачають електроенергією двигуни обладнання та інструментів, трансформатори та зварювальні апарати.

Для захисту домашньої електропроводки від короткого замикання краще вибирати автомати класу С. Якщо Ви хочете захистити лінію освітлення окремим автоматичним вимикачем — можна встановити і прилад В-класу.

Здатність, що відключає: що це і на що вона впливає

Для правильного вибору приладу захисту побутової електромережі недостатньо знати, як розрахувати потужність автомата і якого класу пристрій вибрати, необхідно також враховувати його здатність, що вимикає. Цей важливий параметр визначається в ході випробувань, передбачених IEC 60898-1:2015, та вказується в характеристиках кожної моделі автомата.

Вимикальна здатність (ВЗ) показує, при якому максимальному струмі автомат може розірвати електричний ланцюг. Адже при короткому замиканні побутової мережі виникають великі струми від 3 кА і вище, що спричиняє злипання контактів розчіплювача.

Так, для автоматичного вимикача ВА 47-29 1Р 16А здатність, що відключає, зберігається при величині сили струму до 4500 А (4,5 кА). Наприклад, як реагує цей прилад різні струми, наведемо таку таблицю.

Для дому, квартири або офісу рекомендується встановлювати автоматичні вимикачі з наступною здатністю:

• для внутрішніх мереж новобудов – не нижче 6 кА (вимоги Європейського стандарту);
• для електропроводки будинків колишніх років будівництва – 4,5 кА (у будинках зі старою проводкою буде достатньо ВЗ 3 кА, оскільки зношені кабелі та проводи технічно не здатні пропустити струм більшої величини);
• на введенні кабелю до будинку чи квартири – 10 кА.

Не варто перестраховуватись і встановлювати на всі лінії автомат з здатністю відключення 10 кА і вище, оскільки такі прилади мають більш високу вартість через напилення срібла та золота на контакти. Достатньо встановити автомат на 10 кА лише на введення кабелю у розподільчий щиток.

Як вибрати кількість полюсів автомата

На завершальному етапі вибору автомата потужності необхідно визначитися з кількістю його полюсів. Під полюсом розуміють один модуль із двома клемами, розташованими з протилежних сторін. За кількістю полюсів є такі види автоматичних вимикачів:

• однополюсні (1Р) – такий захист встановлюється на фазу однофазної мережі 220 В;
• двополюсні (2Р) – вони застосовуються для захисту фази та нейтралі в побутовій однофазній мережі на 220 В. Технічно нульовий провідник захищати не обов'язково, але при деяких поломках, які у побуті зустрічаються рідко, нейтраль може виявитися під напругою. Така ситуація може призвести до ураження електричним струмом під час ремонту, навіть з відключеною фазою. Крім того, бувають помилки при монтажі, коли фазу плутають із нулем. Тому краще перестрахуватися і поставити двополюсний автомат на всю мережу на вводі або окреме обладнання (бойлер, електричний котел), безпосередньо підключене до щитка;
• триполюсні (3Р) – такі прилади встановлюються в мережах трифазного струму напругою 380 для захисту кожної фази;
• чотириполюсні автомати (4Р), що забезпечують відключення всіх фазних ліній та нульового провідника у трифазних мережах.

У 2-, 3- та 4-полюсних автоматах відключення всіх фаз і нейтралі відбувається одночасно, тому замінити їх відповідною кількістю однополюсних приладів захисту не можна. Крім того, вимогами ППЕ заборонено:

• встановлювати однополюсник на нульовий провідник;
• підключати до автомата провід заземлення (РЕ);
• використовувати автоматичні вимикачі 2Р і 4Р у побутових мережах із системою заземлення TN-C, де в одному PEN-провіднику поєднані функції нейтрального (N) та захисного (РЕ) дроту.

Використовуючи інформацію, викладену в нашій статті, Ви зможете правильно підібрати автомат за потужністю. Придбати відповідні прилади захисту та все необхідне для влаштування електропроводки можна в інтернет-магазині «Кабель-Інвест».

 

Автор
Цвілій Сергій Леонтійович - директор ТОВ «Кабель-Інвест»