Ни одно электрическое устройство, ни один электроприбор, не должны использоваться без защитной автоматики. Автоматический выключатель (АВ) устанавливается для конкретного устройства, или для группы потребителей подключаемых к одной линии. Для того чтобы правильно ответить на вопрос, какая мощность соответствует, например, автомату с номиналом 25А, стоит сначала познакомиться с устройством автоматического выключателя и типами защитных устройств.
Конструктивно АВ объединяет механический, тепловой и электромагнитный расцепители, работающие независимо друг от друга.
Механический расцепитель
Предназначен для включения/выключения автомата вручную. Позволяет использовать его как коммутационное устройство. Применяется при ремонтных работах для обесточивания сети.
Тепловой расцепитель (ТР)
Эта часть автоматического выключателя защищает цепь от перегрузки. Ток проходит по биметаллической пластине, нагревая ее. Тепловая защита инерционна, и может кратковременно пропускать токи, превышающие порог срабатывания (In). Если ток длительное время превышает номинальный, пластина нагревается настолько, что деформируется и отключает АВ. После остывания биметаллической пластины (и устранения причины перегрузки), автомат включается вручную. В автомате на 25А, цифра 25 обозначает порог срабатывания ТР.
Электромагнитный расцепитель (ЭР)
Разрывает электрическую цепь при коротком замыкании. Образующиеся при КЗ сверхтоки требуют мгновенной реакции защитного аппарата, поэтому, в отличие от теплового, электромагнитный расцепитель срабатывает моментально, за доли секунды. Отключение происходит за счет прохождения тока через обмотку соленоида с подвижным стальным сердечником. Соленоид, срабатывая, преодолевает сопротивление пружины и отключает подвижный контакт автоматического выключателя. Для отключения по КЗ, требуются токи превышающие In от трех до пятидесяти раз, в зависимости от типа АВ.
Типы АВ по токо-временной характеристике
Обойдем вниманием аппараты защиты промышленной электроники и двигателей со встроенными тепловыми реле, и рассмотрим наиболее распространенные типы автоматов:
- Характеристика В - при трехкратном превышении In, ТР срабатывает через 4-5с. Срабатывание ЭР при превышении In от трех до пяти раз. Применяются в осветительных сетях или при подключении большого количества маломощных потребителей.
- Характеристика С - наиболее распространенный тип АВ. ТР срабатывает за 1,5с при пятикратном превышении In, срабатывание ЭР при 5-10-кратном превышении. Применяются для смешанных сетей, включающих приборы разного типа, в том числе с небольшими пусковыми токами. Основной тип автоматических выключателей для жилых и административных зданий.
- Характеристика D - автоматы с наибольшей перегрузочной способностью. Используются для защиты электродвигателей, энергопотребителей с большими пусковыми токами.
Соотношение номиналов АВ и мощностей потребителей
Чтобы определить, сколько киловатт можно подключить через автоматический выключатель определенной мощности, воспользуйтесь таблицей:
| автомат 220v, А | мощность, кВт | |
|---|---|---|
| однофазный | трехфазный | |
| 2 | 0,4 | 1,3 |
| 6 | 1,3 | 3,9 |
| 10 | 2,2 | 6,6 |
| 16 | 3,5 | 10,5 |
| 20 | 4,4 | 13,2 |
| 25 | 5,5 | 16,4 |
| 32 | 7,0 | 21,1 |
| 40 | 8,8 | 26,3 |
| 50 | 11,0 | 32,9 |
| 63 | 13,9 | 41,4 |
Для расчета мощности вводного автомата дома, используйте коэффициент 0,7 от общей мощности потребителей.
При определении нагрузочной способности автоматического выключателя, важно учитывать не только его номинал, но и перегрузочную характеристику. Это поможет избежать ложных срабатываний во время пуска мощных электроприборов.
Собирая электрощиток или подключая новую крупную бытовую технику, домашний мастер обязательно столкнется с такой проблемой как необходимость подбора автоматических выключателей. Они обеспечивают электро и пожарную безопасность, потому правильный выбор автомата — залог безопасности вас, семьи и имущества.
Для чего служит автомат
В цепи электропитания автомат ставят для предупреждения перегрева проводки. Любая проводка рассчитана на прохождение какого-то определенного тока. Если пропускаемый ток превышает это значение, проводник начинает слишком сильно греться. Если такая ситуация сохраняется достаточный промежуток времени, начинает плавиться проводка, что приводит к короткому замыканию. Автомат защиты ставят чтобы предотвратить эту ситуацию.
Вторая задача автомата защиты — при возникновении тока короткого замыкания (КЗ) отключить питание. При замыкании токи в цепи возрастают многократно и могут достигать тысяч ампер. Чтобы они не разрушили проводку и не повредили аппаратуру, включенную в линию, автомат защиты должен отключить питание как можно быстрее — как только ток превысит определенный предел.
Чтобы защитный автоматический выключатель исправно выполнял свои функции, необходимо правильно сделать выбор автомата по всем параметрам. Их не так много — всего три, но с каждой надо разбираться.
Какие бывают автоматы защиты
Для защиты проводников однофазной сети 220 В есть отключающие устройства однополюсные и двухполюсные. К однополюсным подключается только один проводник — фазный, к двухполюсным и фаза и ноль. Однополюсные автоматы ставят на цепи 220 В внутреннего освещения, на розеточные группы в помещениях с нормальными условиями эксплуатации. Их также ставят на некоторые виды нагрузки в трехфазных сетях, подключая одну из фаз.
Для трехфазных сетей (380 В) есть трех и четырех полюсные. Вот эти автоматы защиты (правильное название автоматический выключатель) ставят на трехфазную нагрузку (духовки, варочные панели и другое оборудование которое работает от сети 380 В).
В помещениях с повышенной влажностью (ванная комната, баня, бассейн и т.д.) ставят двухполюсные автоматические выключатели. Их также рекомендуют устанавливать на мощную технику — на стиральные и посудомоечные машины, бойлеры, духовые шкафы и т.д.
Просто в аварийных ситуациях — при коротком замыкании или пробое изоляции — на нулевой провод может попасть фазное напряжение. Если на линии питания установлен однополюсный аппарат, он отключит фазный провод, а ноль с опасным напряжением так и останется подключенным. А значит, остается вероятность поражения током при прикосновении. То есть, выбор автомата прост — на часть линий ставятся однополюсные выключатели, на часть — двухполюсные. Конкретное количество зависит от состояния сети.
Для трехфазной сети существуют трехполюсные автоматические выключатели. Такой автомат ставится на входе и на потребителях, к которым подводятся все три фазы — электроплита, трехфазная варочная панель, духовой шкаф и т.д. На остальных потребителей ставят двухполюсные автоматы защиты. Они в обязательном порядке должны отключать и фазу и нейтраль.
Пример разводки трехфазной сети — типы автоматов защиты
Выбор номинала автомата защиты от количества подключаемых к нему проводов не зависит.
Определяемся с номиналом
Собственно, из функций защитного автомата и следует правило определения номинала автомата защиты: он должен срабатывать до того момента, когда ток превысит возможности проводки. А это значит, что токовый номинал автомата должен быть меньше чем максимальный ток, который выдерживает проводка.
Исходя из этого, алгоритм выбора автомата защиты прост:
- для конкретного участка.
- Смотрите, какой максимальный ток выдерживает данный кабель (есть в таблице).
- Далее из всех номиналов защитных автоматов выбираем ближайший меньший. Номиналы автоматов привязаны к допустимым длительным токам нагрузки для конкретного кабеля — они имеют немного меньший номинал (есть в таблице). Выглядит перечень номиналов следующим образом: 16 А, 25 А, 32 А, 40 А, 63 А. Вот из этого списка и выбираете подходящий. Есть номиналы и меньше, но они уже практически не используются — слишком много электроприборов у нас появилось и имеют они немалую мощность.
Пример
Алгоритм очень прост, но работает безошибочно. Чтобы было понятнее, давайте разберем на примере. Ниже приведена таблица в которой указаны максимально допустимый ток для проводников, которые используют при . Там же даны рекомендации относительно использования автоматов. Они даны в колонке «Номинальный ток автомата защиты». Именно там ищем номиналы — он немного меньше предельно допустимого, чтобы проводка работала в нормальном режиме.
| Сечение жил медных проводов | Допустимый длительный ток нагрузки | Максимальная мощность нагрузки для однофазной сети 220 В | Номинальный ток защитного автомата | Предельный ток защитного автомата | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1,5 кв. мм | 19 А | 4,1 кВт | 10 А | 16 А | освещение и сигнализация |
| 2,5 кв. мм | 27 А | 5,9 кВт | 16 А | 25 А | розеточные группы и электрический теплый пол |
| 4 кв.мм | 38 А | 8,3 кВт | 25 А | 32 А | кондиционеры и водонагреватели |
| 6 кв.мм | 46 А | 10,1 кВт | 32 А | 40 А | электрические плиты и духовые шкафы |
| 10 кв. мм | 70 А | 15,4 кВт | 50 А | 63 А | вводные линии |
В таблице находим выбранное сечение провода для данной линии. Пусть нам необходимо проложить кабель сечением 2,5 мм 2 (наиболее распространенный при прокладке к приборам средней мощности). Проводник с таким сечением может выдержать ток в 27 А, а рекомендуемый номинал автомата — 16 А.
Как будет тогда работать цепь? До тех пор, пока ток не превышает 25 А автомат не отключается, все работает в штатном режиме — проводник греется, но не до критических величин. Когда ток нагрузки начинает возрастать и превышает 25 А, автомат еще некоторое время не отключается — возможно это стартовые токи и они кратковременны. Отключается он если достаточно длительное время ток превысит 25 А на 13%. В данном случае — если он достигнет 28,25 А. Тогда электропакетник сработает, обесточит ветку, так как это ток уже представляет угрозу для проводника и его изоляции.
Расчет по мощности
Можно ли выбрать автомат по мощности нагрузки? Если к линии электропитания будет подключено только одно устройство (обычно это крупная бытовая техника с большой потребляемой мощностью), то допустимо сделать расчет по мощности этого оборудования. Так же по мощности можно выбрать вводный автомат, который устанавливается на входе в дом или в квартиру.
Если ищем номинал вводного автомата, необходимо сложить мощности всех приборов, которые будут подключены к домовой сети. Затем найденная суммарная мощность подставляется в формулу, находится рабочий ток для этой нагрузки.
После того, как нашли ток, выбираем номинал. Он может быть или чуть больше или чуть меньше найденного значения. Главное, чтобы его ток отключения не превышал предельно допустимый ток для данной проводки.
Когда можно пользоваться данным методом? Если проводка заложена с большим запасом (это неплохо, кстати). Тогда в целях экономии можно установить автоматически выключатели соответствующие нагрузке, а не сечению проводников. Но еще раз обращаем внимание, что длительно допустимый ток для нагрузки должен быть больше предельного тока защитного автомата. Только тогда выбор автомата защиты будет правильным.
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.
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.
Тип электромагнитного расцепителя
Автомат должен срабатывать при повышении тока выше определенной отметки. Но в сети периодически возникают кратковременные перегрузки. Обычно они связаны с пусковыми токами. Например, такие перегрузки могут наблюдаться при включении компрессора холодильника, мотора стиральной машины и т.д. Автоматический выключатель при таких временных и краткосрочных перегрузках отключаться не должен, потому у них есть определенная задержка на срабатывание.
Но если ток возрос не из-за перегрузки а из-за КЗ, то за время, которое «выжидает» автоматический выключатель, контакты его расплавятся. Вот для этого и существует электромагнитный автоматический расцепитель. Он срабатывает при определенной величине тока, которая уже не может быть перегрузкой. Этот показатель называют еще током отсечки, так как в этом случае автоматический выключатель отсекает линию от электропитания. Величина тока срабатывания может быть разной и отображается буквами, которые стоят перед цифрами, обозначающими номинал автомата.
Есть три самых ходовых типа:
С какой же характеристикой выбрать пакетник? В данном случае выбор автомата защиты также основывается на отдаленности вашего домовладения от подстанции и состояния электросетей выбор автомата защиты проводят ползуясь простыми правилами:
- С буквой «B» на корпусе подходят для дач, домов селах и поселках, которые получают электропитание через воздушки. Также их можно ставить в квартиры старых домов, в которых реконструкция внутридомовой электросети не производилась. Эти защитные автоматы далеко не всегда есть в продаже, стоят немного дороже категории С, но могут доставляться под заказ.
- Пакетники с «C» на корпусе — это наиболее широко распространенный вариант. Они ставятся в сетях с нормальным состоянием, подходят для квартир в новостройках или после капремонта, в частных домах недалеко от подстанции.
- Класс D ставят на предприятиях, в мастерских с оборудованием, имеющим высокие пусковые токи.
То есть по сути выбор автомата защиты в этом случае прост — для большинства случаев подходит тип C. Он и есть в магазинах в большом ассортименте.
Каким производителям стоит доверять
И напоследок уделим внимание производителям. Выбор автомата нельзя считать завершенным, если вы не подумали о том, какой фирмы автоматические выключатели вы будете покупать. Точно не стоит брать неизвестные фирмы — электрика не та область, где можно ставить эксперименты. Подробно о выборе производителя в видео.
Автоматы трехфазного типа являются вводными выключателями. Используются устройства в цепях переменного и постоянного тока. состоит из набора расширителей. Процесс их переключения основан на изменении частоты в цепи. Модуляторы являются неотъемлемыми элементами автоматов. Они состоят из резисторов, а также конденсаторов.
У проводных модификаций имеется стабилизатор. Триоды в устройствах предназначены для передачи сигнала на центральный блок. Регуляторы у модификаций используются одноканального, и двухканального типа. Изоляторы для защиты системы применяются с обкладками. Для повышения мощности автомата необходимы преобразователи.
Назначение устройства
Автоматы трехфазного типа уславливаются на приводные устройства высокой мощности. В цепях с переменным током они используются вместе с выпрямителями. Многие модификации способны работать с контроллерами. Если рассматривать мощные модели, то они подходят для электростанций.
Как подключается модель?
Стандартный вводной автомат трехфазного типа подключается через динистор. Выходные контакты устройства подсоединяются с расширителем. Для стабилизации входного сигнала необходимо реле. как правило, не превышает 230 В. Подключение к приводным механизмам возможно только через переходник. Контакторы в данном случае применяются инвертирующего типа. Если рассматривать приводные устройства малой мощности, то реле часто используются на 120 В.
Описание устройства PL6-C10/3
Данный автомат (трехфазный, 25А) подходит для цепей с переменным в устройстве применяется одноканального типа. Если верить специалистам, то выходное напряжение максимум достигает 300 А. Параметр проводимости резистора составляет не более 3 мк. Мощность трехфазных автоматов указанной серии равняется 2 кВт. Конденсатор у модификации используется с переходником. Также важно отметить, что у автомата имеется варикап. Указанный элемент установлен в нижней части конструкции, и отвечает он за стабилизацию частоты.
Характеристики модели PL6-C10/5
Указанный автомат подключается через реле на 200 В. Если верить специалистам, то расширители в устройстве используются с качественными емкостными фильтрами. Регулятор у модели имеется двухканального типа. Для приводных механизмов на 3 А устройство подходит замечательно.
Тетроды у модификации применяются низкоомного типа. Показатель сопротивления на обкладке равняется 30 Ом. Непосредственно выходное напряжение не превышает 120 В. Для цепей с переменным током модель не подходит. Стоит указанный трехфазный автомат (цена рыночная) примерно 1300 руб.
Параметры модификации PL6-C10/8
Подключение трехфазного автомата указанной серии осуществляется через реле на 230 В. Для защиты модификации применяется линейный стабилизатор. Если верить специалистам, то показатель эффективности у модели высокий. Мощность данного устройства составляет 2,3 кВт. Трансивер у модификации используется с двумя конденсаторами. Параметр сопротивления на обкладке равняется 33 Ом. Система защиты от волновых сбоев у этого автомата отсутствует. Выходное напряжение модели указанной серии составляет 230 В.
Описание устройства ВА47-29
Указанный автомат (100А) трехфазного типа применяется для приводных устройств не большой мощности. Если верить специалистам, то конденсаторы у него установлены с электродными фильтрами. От волновых сбоев они систему защищают хорошо. Основным недостатком устройств принято считать малый порог проводимости. Импульсный выпрямитель у модификации отсутствует. Для маломощных приводных устройств указанный автомат не подходит. Регулятор у модификации применяется двухканального типа. Непосредственно варикап используется с диодными конденсаторами. Показатель частотной эффективности максимум равняется 60 %.
Характеристики модели ВА47-33
Указанный вводной автомат обладает высоким параметром входного напряжения. Допустимый уровень перегрузки реле составляет 40 А. В данном случае приводные устройства можно подключать только с одинарными переходниками. Резисторы у модификаций используются низкоомного типа. Параметр сопротивления на расширителях равняется 30 Ом.
Если верить специалистам, то проблемы с частотными сбоями автомату не страшны. Для защиты устройства имеется модулятор. Всего у него установлено три конденсатора. Трансивер у модели располагается в верхней части конструкции. Регулятор у этого автомата предусмотрен двухканального типа. Подсоединяется он к контактам через переходник. Варикап в устройстве отвечает за принятия сигнала. Максимальное входное напряжение равняется 300 В.
Система защиты от сбоев динистора не предусмотрена. Если рассматривать контактные приводные механизмы, то автомат разрешается подключать через реле на 240 В. В этом случае частота устройства составить 55 Гц. Изоляторы при подключении применяются с фильтрами. Чаще всего они используются электродного типа.
Параметры модификации ВА47-35
Представленный автомат подходит для приводов на 30 А. Если верить специалистам, то у модели применяется два качественных фильтра. Показатель проводимости на расширителе составляет не менее 3 мк. Входное сопротивление автомата указанного типа равняется 30 Ом. Модулятор в данном случае используется с двумя переходниками. Резисторы применяются операционного типа. Показатель перегрузки изоляторов не превышает 23 А.
Система защиты от импульсных помех у данного автомата отсутствует. Триод в устройстве установлен в нижней части конструкции. Контакты у модели находятся под замыкающим механизмом. Смена положения резисторов осуществляется благодаря транзистору. Проводимость варикапа находится на отметке в 4 мк. Выходное напряжение автомата данной серии составляет не менее 300 А. Подключается модель только через реле на 230 В. Система защиты от фазовых искажений у автомата отсутствует.
Описание устройства Legrand 32
Автомат (трехфазный) представленной серии подходит для приводов на расширителе. Резисторы у модификации применяются операционного типа. Выходное напряжение автомата не превышает 230 В. При максимальной загруженности включается в работу стабилизатор. В данном случае конденсаторы установлены за выпрямителем. Триод у автомата представленной серии используется широкополосного типа. Преобразователь стандартно установлен в нижней части модели, рядом с триодом. Подключать устройство разрешается через реле на 230 В.
Характеристики модели Legrand 40
Указанный автомат (трехфазный) производится с двумя проводными резисторами. Со стабилизацией напряжения у модели все хорошо. Проводимость на конденсаторе равняется не более 3 мк. Если верить специалистам, то для приводов на 40 А автомат указанной серии подходит замечательно.
Варикап в устройстве применяется с линейным фильтром. Также важно отметить, что у автомата используется только один преобразователь. Показатель предельной перегрузки расширителя равняется 3 А. Выходное напряжение на контактах не превышает 250 В. Система защиты от фазовых искажений у данного автомата не предусмотрена. Реле на 300 В для использовать запрещается.
Параметры модификации Legrand 45
Указанный автомат (трехфазный) необходим для выключения приводных устройств. Регулятор у модели применяется одноканального типа. Если верить специалистам, то стабилизатор у модификации применяется с качественным переходником. Резисторы в устройстве установлены за контактами. Всего у модели имеется три конденсатора, которые обладают хорошей проводимостью.
Также важно отметить, что для стабилизации выходного напряжения применяется расширитель. Фильтры у автомата указанной серии используются линейного типа. Регулятор к модулятору крепится через динистор. Реле на 200 В для подключения использовать разрешается. Преобразователь у модификации рассчитан на большие перегрузки.
Описание устройства Legrand 50
Представленный автомат (трехфазный) подходит для приводов различной мощности. Проводимость устройства составляет 3 мк. Резисторы в нем применяются с емкостными конденсаторами. Также важно отметить, что у модели используется диодный расширитель. Если верить специалистам, то для приводов на 30 А модель подходит замечательно. Тиристор в устройстве используется с линейным фильтром.
Контакты у автомата представленной серии находятся за расширителем. Подключать данную модификацию можно через реле на 200 В. Выпрямитель у модели применяется с динистором. Регулятор уставлен одноканального типа. В цепи с перемененным током данный автомат не работает.
Характеристики модели АВВ 30
Представленной серии производятся с тремя резисторами. Показатель выходного напряжения на конденсаторах равняется 230 А. Система защиты от импульсных помех у автомата отсутствует. Также важно отметить, что модель выделятся низким сопротивлением. Конденсаторы на расширителе установлены емкостного типа. Варикап в устройстве способен решить проблемы с повышением напряжения.
Для подключения устройства подходят реле только на 240 В. Триод у модификации применяется операционного типа. Всего у модели используется четыре линейных фильтра. Если верить специалистам, то для приводов на 43 А автомат подходит хорошо.
Параметры модификации АВВ 30
Данные автоматы АВВ трехфазного типа подходят для приводных механизмов на 30 А. Система защиты от помех у них отсутствует. Если верить специалистам, то расширитель используется с качественными линейными фильтрами. Всего у модификации есть три резистора. Проводимость у них минимум равняется 4 мк. Конденсаторы в данном случае расположены за контактами. Для повышения выходного напряжения применяется только оперативный расширитель.
Модулятор в устройстве используется с двумя фильтрами. Регулятор стандартно установлен одноканального типа. С модулятором он соединен через трансивер. Преобразователь у модели не рассчитан на большие нагрузки. Также важно отметить, что автомат указанной серии не подходит для приводных механизмов на 35 А. Тетрод у модификации используется магнитного типа. Динистор находится в нижней части конструкции, и соединен с модулятором через триод.
Современные системы защиты электропроводки от перегорания и воспламенения подразумевают использование автоматических выключателей и разделяются по типу сети на однофазные и трёхфазные. В частном секторе в большинстве случаев используются приборы второго типа, поэтому актуальным становится правильный расчёт автомата по мощности для 380 вольт, обеспечивающий надёжность и долговечность использования электрической сети.
Назначение и работа
Первое автоматическое устройство, предназначенное для защиты электрической цепи от сверхтоков, было изобретено американским учёным, изучающим электромагнетизм, Чарльзом Графтоном Пэджем в 1836 году. Но лишь через 40 лет подобная конструкция была описана Эдисоном. Современный же тип защитных устройств был запатентован в 1924 году корпорацией Brown, Boveri & Cie из Швейцарии.
Новаторством конструкции стала многоразовость использования благодаря возможности включения модуля при его срабатывании нажатием одной кнопки. Преимущества по сравнению с плавкими предохранителями были неоспоримыми, при этом и точность работы автомата была намного лучше. При использовании устройства в сети, рассчитанной на 380 вольт, происходит отключение сразу всех фаз. Такой подход позволяет избежать перекоса уровней сигналов и возникновения перенапряжений.
Прямое назначение трёхфазного автоматического выключателя состоит в отключении линии при возникновении в ней короткого замыкания или превышения потребляемой мощности приборами. Модули защиты относятся к группе коммутационного оборудования и благодаря простым конструкциям, удобству использования и надёжности они широко применяются как в бытовых, так и в промышленных энергетических сетях. Обычно устройство предполагает ручное управление
, но некоторые типы комплектуются электромагнитным или электродвигательным приводом, дающим возможность управлять ими дистанционно.
Некоторые пользователи ошибочно предполагают, что автомат защищает подключённые к нему приборы, но на самом деле это не так. Он никак не реагирует на виды и типы приборов, подключаемых к нему, а единственной причиной его срабатывания является перегрузка и появление сверхтока. При этом, если автомат не отключит линию, электропроводка начнёт нагреваться, что приведёт к её повреждению или даже воспламенению.
Выбор автоматического модуля защиты связан с возможностями электрической линии выдерживать ток определённой величины, что напрямую связано с материалом кабеля и его сечением. Иными словами, при выборе модуля главным параметром является мощность или максимальный ток, который приводит к срабатыванию автомата.
Конструкция защитного модуля
Несмотря на широкий ассортимент продукции, предлагаемый различными производителями, конструкции автоматических выключателей подобны друг другу. Корпус прибора выполняется из диэлектрика, устойчивого к температурам, и не поддерживает горение. На передней панели располагается рычажок ручного управления, а также наносятся основные технические характеристики.
Конструктивно корпус состоит из двух половинок, скрученных между собой болтами. В середине его находятся следующие элементы:
Именно конструкции расцепителей обеспечивают почти моментальное срабатывание автоматического выключателя. Электромеханический контакт реагирует на возникновение в защищаемой им цепи тока, параметры которого превышают номинальное значение. В конструкцию расцепителя входит катушка индуктивности с сердечником, положение которой фиксируется пружиной, а уже она связана с подвижным силовым контактом. Обмотки соленоида включаются последовательно нагрузке. Тепловой расцепитель представляет собой спрессованную полоску из двух металлов с разной теплопроводностью (биметаллическая пластина).
Принцип действия
После подключения к трёхфазному автомату силовой и нагрузочной электрических линий его включают с помощью перевода рычажка в верхнее положение. В результате происходит зацепление рычага через защёлку с включающим контактом. Образованное соединение обеспечивается за счёт смещения подвижной контактной группы относительно их держателя.
При нормальной ситуации ток проходит через соприкосновение силового и подвижного контакта. Затем поступает на биметаллическую пластину и обмотку соленоида, а с неё уже попадает на клемму и подключённую к автомату нагрузку.
Если через выключатель начинает протекать ток со значением, превышающим допустимое, то биметаллическая пластина начинает нагреваться. Из-за разного теплового расширения металлов она изгибается, разрывая в итоге контакт. Сила тока, при котором происходит разрыв соединения, зависит от толщины пластины. Термомагнитный расцепитель характеризуется медленной работой, хотя и может фиксировать даже небольшие изменения величины тока. Его настройка осуществляется на заводе с помощью изменения расстояния между пластиной и подвижным контактом. Для этого используется регулировочный винт.
Но для тока, который мгновенно увеличивает своё значение, скорость реакции биметаллической пластины будет крайне низкой, поэтому вместе с ней используется и соленоид. В нормальном состоянии сердечник выталкивается пружиной и замыкает контакт автомата. При аномальном значении сигнала в витках катушки стремительно увеличивается магнитное поле, потоки которого втягивают сердечник внутрь, преодолевая действие пружины, а это приводит к разрыву цепи.
Срабатывание электромагнитного расцепителя происходит за доли секунды, при этом на токи, незначительно превышающие номинальные, он не реагирует. Одновременно с разъединением всей трёхфазной линии опускается и рычажок, который опять понадобится перевести в верхнее положение для подключения нагрузки к сети.
Характеристики устройства
Правильный подбор 3-фазного автомата заключается не только в определении условий его эксплуатации, но и по мощности и типу нагрузки, которая будет к нему подключаться. Неверно подобранная мощность модуля приводит к ухудшению защиты электропровода , при этом такое устройство и само может стать источником аварийной ситуации.
Но всё же, как бы ни было важно правильно подобрать мощность, автоматические приборы характеризуются и другими техническими параметрами, влияющими на их работу. К основным из них относят:
Кроме технических параметров, автоматические приборы характеризуются и качественными показателями. К наиболее распространённым относят тип привода, способ присоединения внешних проводников, исполнение отсечки и другие.
Подбор мощности
Существует два способа определения необходимой мощности для 3-фазного автомата. При этом один дополняет другой, а не исключает его. Первый метод связан с нахождением суммарного значения потребляемой энергии и нагрузкой, а второй - с сечением электропроводки.
Исходя из определения, что автомат защищает не оборудование, а электропроводку, подбирать мощность нужно, ориентируясь на параметры последней. Это верно, но лишь до того момента, пока не будет запланирована модернизация сети. Например, существующая проводка в доме рассчитана на 1,5 квадрата. Согласно техническим характеристикам медная проводка такого диаметра сможет выдержать долговременный ток не более 10 ампер. Соответственно, наибольшее одновременное потребление энергии приборами, подключёнными к выходу автомата, не должно превышать 3,8 кВт. Это значение получается из простой формулы для нахождения мощности - P = U*I, где:
- P - наибольшая допустимая мощность потребления, Вт;
- U - напряжение трёхфазной сети, 380 вольт;
- I - максимальный ток, выдерживаемый проводкой, А.
Полученное число говорит о том, что одновременно суммарно подключённая в линию нагрузка не должна превышать это значение, т. е. при включении бойлера на 2 кВт ничего страшного не произойдёт. Но если же к этой линии подключить электропечь в 3 кВт, то проводка не выдержит и загорится, поэтому для предотвращения аварии необходимо установить автомат на 10 А, позволяющий нагрузить линию всего до 2,2 кВт.
Преимущество использования трёхфазного автомата в том, что к нему одновременно можно подключить три линии, при этом величина номинального тока будет определяться суммированием мощностей всех фаз. Таким образом, для автомата на 380 вольт она составит 6,6 кВт, а в случае подключения нагрузки типа «треугольник» - 11,4 кВт. То есть для приведённого примера, если нет возможности развести линию на разные фазовые выходы устройства защиты, понадобится приобрести автомат на 6 А.
Если же планируется модернизация проводки или используется кабель толстого сечения, то расчёт можно произвести исходя из потребляемой мощности нагрузки. Например, если нагрузка каждой фазы не будет превышать 4 кВт, то номинальный ток рассчитывается как сумма мощностей плюс 15–20% запаса (I = 4*3 = 12 А + запас = 14 А), поэтому наиболее подходящим устройством в данном случае будет автомат на 16 А.
Нюансы при расчёте
Для упрощения нахождения мощности в качестве запаса принято использовать не процентное содержание, а умножение на коэффициент. Это дополнительное число принято считать равным 1,52.
На практике же редко получается нагрузить все три фазы одинаково, поэтому, когда одна из линий потребляет большую энергию, расчёт номинала автоматического выключателя выполняется по мощностям именно этой фазы. В таком случае берётся во внимание наибольшее значение потребляемой энергии и умножается на коэффициент 4,55, и тогда можно будет обойтись без использования таблиц.
Таким образом, при расчёте мощности в первую очередь учитываются параметры электропроводки, а затем и энергия, потребляемая защищаемым автоматом электрооборудования. Здесь берётся во внимание и верное замечание из правил устройства электроустановок (ПУЭ), указывающее, что установленный автоматический выключатель должен обеспечить защиту самого слабого участка цепи.
Выбор защитных автоматических выключателей производится не только в ходе установки новой электрической сети, но и при модернизации электрощита, а также при включении в цепь дополнительных мощных приборов, повышающих нагрузку до такого уровня, с которым старые устройства аварийного отключения не справляются. И в этой статье речь пойдет о том, как правильно производить подбор автомата по мощности, что следует учитывать в ходе этого процесса и каковы его особенности.
Непонимание важности этой задачи может привести к очень серьезным проблемам. Ведь зачастую пользователи не утруждают себя, производя выбор автоматического выключателя по мощности, и берут в магазине первое попавшееся устройство, пользуясь одним из двух принципов – «подешевле» или «помощнее». Такой подход, связанный с неумением или нежеланием рассчитать суммарную мощность устройств, включенных в электросеть, и в соответствии с ней подобрать защитный автомат, зачастую становится причиной выхода дорогостоящей техники из строя при коротком замыкании или даже пожара.
Для чего нужны защитные автоматы и как они работают?
Современные АВ имеют две степени защиты: тепловую и электромагнитную. Это позволяет обезопасить линию от повреждения в результате длительного превышения протекающим током номинальной величины, а также короткого замыкания.
Основным элементом теплового расцепителя является пластина из двух металлов, которая так и называется – биметаллической. Если на нее в течение достаточно длительного времени воздействует ток повышенной мощности, она становится гибкой и, воздействуя на отключающий элемент, вызывает срабатывание автомата.
Наличием электромагнитного расцепителя обусловлена отключающая способность автоматического выключателя при воздействии на цепь сверхтоков короткого замыкания, выдержать которые она не сможет.
Расцепитель электромагнитного типа представляет собой соленоид с сердечником, который при прохождении сквозь него тока высокой мощности моментально сдвигается в сторону отключающего элемента, выключая защитное устройство и обесточивая сеть.
Это позволяет обеспечить защиту провода и приборов от потока электронов, величина которого намного выше расчетной для кабеля конкретного сечения.
Чем опасно несоответствие кабеля сетевой нагрузке?
Правильный подбор защитного автомата по мощности – очень важная задача. Неверно выбранное устройство не защитит линию от внезапного возрастания силы тока.
Но не менее важно правильно подобрать по сечению кабель электропроводки. В противном случае, если суммарная мощность превысит номинальную величину, которую способен выдерживать проводник, это приведет к значительному росту температуры последнего. В итоге изоляционный слой начнет плавиться, что может привести к возгоранию.
Чтобы более наглядно представить, чем грозит несоответствие сечения проводки суммарной мощности включенных в сеть устройств, рассмотрим такой пример.
Новые хозяева, купив квартиру в старом доме, устанавливают в ней несколько современных бытовых приборов, дающих суммарную нагрузку на цепь, равную 5 кВт. Токовый эквивалент в этом случае будет составлять около 23 А. В соответствии с этим в цепь включается защитный автомат на 25 А. Казалось бы, выбор автомата по мощности сделан верно, и сеть готова к эксплуатации. Но через некоторое время после включения приборов в доме появляется задымление с характерным запахом горелой изоляции, а через некоторое время возникает пламя. Автоматический выключатель при этом не будет отключать сеть от питания – ведь номинал тока не превышает допустимого.
Если хозяина в этот момент не окажется поблизости, расплавленная изоляция через некоторое время вызовет короткое замыкание, которое, наконец, спровоцирует срабатывание автомата, но пламя от проводки может уже распространиться по всему дому.
Причина в том, что хотя расчет автомата по мощности был сделан правильно, кабель проводки сечением 1,5 мм² был рассчитан на 19 А и не мог выдержать имеющейся нагрузки.
Чтобы вам не пришлось браться за калькулятор и самостоятельно высчитывать сечение электропроводки по формулам, приведем типовую таблицу, в которой легко найти нужное значение.
Защита слабого звена электроцепи
Итак, мы убедились, что расчет автоматического выключателя должен производиться, исходя не только из суммарной мощности включенных в цепь устройств (независимо от их количества), но и из сечения проводов. Если этот показатель неодинаков на протяжении электрической линии, то выбираем участок с наименьшим сечением и производим расчет автомата, исходя из этого значения.
Требования ПУЭ гласят, что выбранный автоматический выключатель должен обеспечивать защиту наиболее слабого участка электроцепи, или иметь номинал тока, который будет соответствовать аналогичному параметру включенных в сеть установок. Это также означает, что для подключения должны использоваться провода, поперечное сечение которых позволит выдержать суммарную мощность подключенных устройств.
Как выполняется выбор сечения провода и номинала автоматического выключателя – на следующем видео:
Если нерадивый хозяин проигнорирует это правило, то в случае аварийной ситуации, возникшей из-за недостаточной защиты наиболее слабого участка проводки, ему не стоит винить выбранное устройство и ругать производителя – виновником сложившейся ситуации будет только он сам.
Как рассчитать номинал автоматического выключателя?
Допустим, что мы учли все вышесказанное и подобрали новый кабель, соответствующий современным требованиям и имеющий нужное сечение. Теперь электропроводка гарантированно выдержит нагрузку от включенных бытовых приборов, даже если их достаточно много. Теперь переходим непосредственно к выбору автоматического выключателя по номиналу тока. Вспоминаем школьный курс физики и определяем расчетный ток нагрузки, подставляя в формулу соответствующие значения: I=P/U.
Здесь I – величина номинального тока, P – суммарная мощность включенных в цепь установок (с учетом всех потребителей электричества, в том числе и лампочек), а U – напряжение сети.
Чтобы упростить выбор защитного автомата и избавить вас от необходимости браться за калькулятор, приведем таблицу, в которой указаны номиналы АВ, которые включаются в однофазные и трехфазные сети, и соответствующие им мощности суммарной нагрузки.
Эта таблица позволит легко определить, сколько киловатт нагрузки какому номинальному току защитного устройства соответствуют. Как мы видим, автомату 25 Ампер в сети с однофазным подключением и напряжением 220 В соответствует мощность 5,5 кВт, для АВ на 32 Ампера в аналогичной сети – 7,0 кВт (в таблице это значение выделено красным цветом). В то же время для электрической сети с трехфазным подключением «треугольник» и номинальным напряжением 380 В автомату на 10 Ампер соответствует мощность суммарной нагрузки 11,4 кВт.
Наглядно про подбор автоматических выключателей на видео:
Заключение
В представленном материале мы рассказали о том, для чего нужны и как работают устройства защиты электрической цепи. Кроме того, учитывая изложенную информацию и приведенные табличные данные, у вас не вызовет затруднения вопрос, как выбрать автоматический выключатель.
