Как подобрать автоматический выключатель по мощности

Одна из наиболее частых причин пожаров в зданиях различного назначения – возгорание электропроводки. Оно происходит, если ток, пропускаемый через кабель, превышает величину длительно допустимого тока (ДДТ) и достигает значений тока короткого замыкания (КЗ). В результате происходит расплавление изоляции и замыкание токопроводящих жил. При этом многократно увеличивается токовая нагрузка и выделяется большое количества тепла, что приводит не только к выходу из строя потребителей, подключенных к сети, но и к возгоранию изоляции кабелей и возникновению пожара. Для предотвращения такой ситуации используется автоматический выключатель.

Правильный выбор автомата по мощности при устройстве электропроводки поможет избежать материальных потерь и угроз для жизни и здоровья людей. О том, как подобрать автоматический выключатель, исходя из суммарной потребляемой мощности и других параметров, читайте в нашей статье!

Выбор автомата по мощности нагрузки

Суммарная мощность электроприемников – один из главных параметров электрического контура дома, квартиры или офиса. При этом лучше всего выделить несколько линий, установив на каждую из которых собственный прибор защиты. Такое решение поможет отключить лишь тот контур, в котором возникла перегрузка, что защитит от последствий КЗ и перегрева проводов и кабелей при превышении ДДТ на остальных линиях.

Расчет автомата по мощности выполняется следующим образом:

1. определяется суммарная мощность электроприборов и бытовой техники, которые предполагается подключать к защищаемому контуру электросети. Для этого нужно суммировать номинальную мощность, указанную на шильдике или в паспорте каждого из устройств. При этом следует учитывать количество розеток в помещении и возможность одновременного подключения к ним бытовых приборов. Для расчета принимаются потребители с наибольшей мощностью, подключаемые одновременно;
2. рассчитывается токовая нагрузка (I) по следующим формулам:

• для однофазной сети напряжением 220 В

I = P/U,

где Р – суммарная мощность в ваттах, U – напряжение сети в вольтах;

• для трехфазной сети

I = P/(U х cos φ х √3),

где cos φ – коэффициент мощности, учитывающий наличие в цепи реактивной нагрузки. Он определяется из таблицы 6.12 Свода правил по строительству СП 31-110-2003 или п. 7 СП 256.1325800.2016.

3. по рассчитанной токовой нагрузке выбирается автомат с подходящим номинальным током, при котором не происходит отключение подачи электроэнергии.

Как рассчитать автомат по мощности: примеры расчета

Рассмотрим, как рассчитать автоматический выключатель по мощности на двух примерах. Допустим, что нужно защитить от перегрузки линию подвода электричества к розеткам на кухне, и у нас имеется группа розеток, в которые планируется подключать:

• холодильник мощностью 400 Вт – он работает постоянно;
• электрочайник (1200 Вт) – он обычно постоянно подключен к сети и может включаться в любую минуту одновременно с другими устройствами;
• микроволновую печь (1000 Вт) – ее вилка чаще всего не вынимается из розетки;
• кухонный комбайн (700 Вт), соковыжималку (400 Вт) и электромясорубку (1000 Вт) – для подключения этих устройств логично выделить одну розетку, ведь одновременно они вряд ли будут использоваться.

Выполним расчет суммарной мощности для выбора автомата в однофазной сети 220 В при вышеперечисленном оборудовании:

Р = 400 + 1200 + 1000 + 1000 (большая мощность из трех приборов). 

Р = 3600 Вт

Для определения токовой нагрузки, разделим суммарную мощность (Р) на напряжение бытовой электрической однофазной сети.

I = 3600/220 = 16,4 Ампер

В соответствии с международным стандартом IEC 60898-1:2015, действующим в Украине, установлены следующие показатели номинального тока для модульных автоматических выключателей: 1, 2, 3, 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80 и 100А. Из этого ряда выбираем наиболее близкое значение номинала – 16А.

То, что рассчитанная токовая нагрузка незначительно превышает номинальный ток автомата, не означает, что цепь будет мгновенно разомкнута, ведь на срабатывание прибора защиты отводится определенное время, поэтому расцепитель сработает, только если перегрузка продлится долго, о чем мы расскажем в дальнейшем.

При наличие на той же кухне оборудования, питающегося от трехфазной сети напряжением 380 В, например, электроплиты максимальной мощностью 4 кВт, необходимо предусмотреть для ее подключения отдельную линию и защитить ее отдельным автоматом. В этом случае расчет автоматического выключателя производится по формуле:

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

Выбираем автоматический выключатель с номиналом 6А.

Мощность и сила тока – взаимосвязанные параметры и, чтобы не рассчитывать номинальный ток цепи, выбор автомата по мощности удобно производить с помощью таблицы.

Какой автомат ставить: как выбирать его номинал

При выборе номинального тока автоматического выключателя возможны следующие наиболее распространенные ошибки:

• установка автомата меньшего номинала, в результате чего будет невозможно использовать по максимуму мощность электрической сети. При одновременном включении нескольких бытовых приборов автомат будет срабатывать, отключая подачу электроэнергии. Вам придется постоянно выбирать, каким устройством пользоваться, а какое пока не включать в сеть;
• выбор выключателя, рассчитанного на больший номинальный ток. В этом случае существует угроза перегрева проводов и кабелей, и их изоляция начнет плавиться еще до того, как расцепитель разорвет цепь;
• неправильный выбор характеристик расцепления или класса автоматического выключателя. В этом случае даже при правильно подобранном номинале, автомат будет отключать подачу тока, хотя в сети не будет перегрузки, и все бытовые приборы будут работать в штатном режиме.

Кроме того, приведенный выше способ расчета автоматов по нагрузке рассчитан на прокладывание новой проводки. По выбранному номиналу определяется, какой бытовой провод необходимо проложить. При установке защиты на существующую сеть, следует учитывать площадь сечения жил уже проложенных проводников на защищаемом участке цепи.

По каким параметрам делают расчет номинала

Номинал, или номинальная токовая нагрузка (In) автоматического выключателя – это максимальная сила тока, при которой не происходит расцепление контактов автомата. При превышении номинала они нагреваются, деформируются и разрывают цепь.

Мы уже рассмотрели, как рассчитать автомат по нагрузке подключенных к нему устройств. Но вместе с тем важным параметром для выбора этого прибора защиты является площадь сечения кабелей. От нее зависит, какой ток может пропускать проводник длительное время, не нагреваясь.

При устройстве новой проводки подбирать сечение токопроводящих жил кабеля следует в соответствии с требованиями Правил устройства электроустановок (ПУЭ) гл. 1.3, в зависимости от следующих характеристик:

• материала токопроводящей жилы;
• вида изоляции;
• способа прокладки.

Например, для кабеля с медными жилами и изоляцией из резины зависимость длительно допустимого тока (ДДТ) от площади сечения устанавливает таблица 1.3.4

Для одного двухжильного кабеля, проложенного в электромонтажной трубе, выбранный в приведенном выше расчете автомат с номиналом в 16А подойдет для сечения токопроводящей жилы 1,2 мм². Учитывая, что минимальная площадь сечения жил кабеля для внутренней проводки установлена ПУЭ в размере 1,5 мм², наш выключатель выбран верно. В случае, если проводка уже уложена и ее характеристики не соответствуют значениям ДДТ, выбор автоматического выключателя следует подкорректировать.

Кроме того, ПУЭ п. 3.1.3 требуют, чтобы автоматы обеспечивали защиту от максимальных токов короткого замыкания в начале защищаемой цепи. Расчет значений токов КЗ довольно сложный и учитывает множество параметров, главным из которых является длина линии. Поскольку в частных домах и квартирах расстояние от распределительных щитков до розеток и выключателей осветительных приборов незначительное, этим расчетом можно пренебречь, ограничившись выбором автомата подходящего класса с нужной характеристикой расцепления.

Как выбрать характеристику расцепления

После того, как рассчитана нагрузка на автомат и выбран прибор соответствующего номинала, необходимо определиться с его классом. Это поможет не только защитить линию от токов КЗ, но и предотвратить ее отключение при наличии в сети устройств с высокими пусковыми токами.

В быту сегодня используются автоматические выключатели следующих классов:

• В – с наименьшей задержкой расцепления. Такие приборы защиты имеют диапазон отключения 3-5 номиналов (In). Они устанавливаются в электрических цепях с малыми токами КЗ, обеспечивающих питание бытовой техники, при включении которой не возникают пусковые токи (электроплит, нагревательных и осветительных приборов, устройств сигнализации и других);
• С – со средней задержкой срабатывания. Расцепление пластин автоматов этого класса происходит мгновенно при больших токах КЗ в пределах 5-10 In. Это – самый популярный класс автоматических выключателей в жилых и офисных помещениях. Такие приборы защиты устанавливаются в комбинированных линиях, где включены не только устройства с активной, но и частично с реактивной нагрузкой, оснащенные электродвигателями и трансформаторами;
• D – с наибольшей задержкой срабатывания до значений тока КЗ (10-20 In). Автоматы класса D применяются для защиты линии с высокими пусковыми токами, которые снабжают электроэнергией двигатели оборудования и инструментов, трансформаторы и сварочные аппараты.

Для защиты домашней электропроводки от короткого замыкания лучше выбирать автоматы класса С. Если же Вы хотите защитить линию освещения отдельным автоматическим выключателем — можно установить и прибор В-класса.

Отключающая способность: что это и на что она влияет

Для правильного выбора прибора защиты бытовой электросети недостаточно знать, как рассчитать мощность автомата и какого класса устройство выбрать, необходимо также учитывать его отключающую способность. Этот важный параметр определяется в ходе испытаний, предусмотренных IEC 60898-1:2015 и указывается в характеристиках каждой модели автомата.

Отключающая способность (ОС) показывает, при каком максимальном токе автомат может разорвать электрическую цепь. Ведь при коротком замыкании бытовой сети возникают большие токи от 3 кА и выше, что вызывает слипание контактов расцепителя.

Так, для автоматического выключателя ВА 47-29 1Р 16А отключающая способность сохраняется при величине силы тока до 4500 А (4,5 кА). Для примера того, как реагирует этот прибор на разные токи, приведем следующую таблицу.

Для дома, квартиры или офиса рекомендуется устанавливать автоматические выключатели со следующей отключающей способностью:

• для внутренних сетей новостроек – не ниже 6 кА (требования Европейского стандарта);
• для электропроводки домов прежних лет постройки – 4,5 кА (в домах со старой проводкой будет достаточно ОС 3 кА, поскольку изношенные кабели и провода технически не способны пропустить ток большей величины);
• на вводе кабеля в дом или квартиру – 10 кА.

Не стоит перестраховываться и устанавливать на все лини автомат с отключающей способностью 10 кА и выше, поскольку такие приборы имеют более высокую стоимость из-за напыления серебра и золота на контакты. Достаточно установить автомат на 10 кА только на ввод кабеля в распределительный щиток.

Как выбрать количество полюсов автомата

На завершающем этапе выбора автомата по мощности необходимо определиться с количеством его полюсов. Под полюсом понимают один модуль с двумя клеммами, расположенными с противоположных сторон. По количеству полюсов существуют следующие виды автоматических выключателей:

• однополюсные (1Р) – такая защита устанавливается на фазу однофазной сети 220 В;
• двухполюсные (2Р) – они применяются для защиты фазы и нейтрали в бытовой однофазной сети на 220 В. Технически нулевой проводник защищать не обязательно, но при некоторых поломках, которые в быту встречаются редко, нейтраль может оказаться под напряжением. Такая ситуация чревата поражением электрическим током во время ремонта, даже с отключенной фазой. Кроме того, бывают ошибки при монтаже, когда фазу путают с нулем. Поэтому лучше перестраховаться и поставить двухполюсный автомат на всю сеть на вводе или на отдельное оборудование (бойлер, электрический котел), напрямую подключенное к щитку;
• трехполюсные (3Р) – такие приборы устанавливаются в сетях трехфазного тока напряжением 380 В для защиты каждой фазы;
• четырехполюсные автоматы (4Р), обеспечивающие отключение всех фазных линий и нулевого проводника в трехфазных сетях.

В 2-, 3- и 4-полюсных автоматах отключение всех фаз и нейтрали происходит одновременно, поэтому заменить их соответствующим количеством однополюсных приборов защиты нельзя. Кроме того, требованиями ПУЭ запрещено:

• устанавливать однополюсник на нулевой проводник;
• подключать к автомату провод заземления (РЕ);
• использовать автоматические выключатели 2Р и 4Р в бытовых сетях с системой заземления TN-C, где в одном PEN-проводнике совмещены функции нейтрального (N) и защитного (РЕ) провода.

Пользуясь информацией, изложенной в нашей статье, Вы сможете правильно подобрать автомат по мощности. Приобрести же подходящие приборы защиты и все необходимое для устройства электропроводки можно в интернет-магазине «Кабель-Инвест».