Как подобрать автоматический выключатель по мощности нагрузки

Те времена, когда на электрических щитках квартир или частных домов можно было встретить традиционные керамические пробки, уже давно прошли. Сейчас повсеместно применяются автоматические выключатели новой конструкции – так называемые автоматы защиты.

Для чего предназначены эти устройства? Как правильно произвести расчет автоматического выключателя в каждом конкретном случае? Конечно, основная функция этих устройств заключается в защите электросети от коротких замыканий и перегрузок.

Автомат должен отключаться, когда нагрузка существенно превышает допустимую норму или при возникновении короткого замыкания, когда значительно возрастает электрический ток. Однако он должен пропускать ток и работать в нормальном режиме, если вы, например, одновременно включили стиральную машинку и электроутюг.

Функции автоматического выключателя

Из названия видно, что это выключатель, который выключает автоматически. То есть, сам, в определенных случаях. Из второго названия – защитный автомат – интуитивно понятно, что это некое автоматическое устройство, которое что-то защищает.

Вот примеры установки и применения таких автоматов – при установке квартирного счетчика и при замене электропроводки в квартире.

Теперь подробнее. Автоматический выключатель срабатывает и выключается в двух случаях – в случае перегрузки по току, и в случае короткого замыкания (КЗ).

Перегрузка по току возникает из-за неисправность потребителей, либо когда потребителей становится слишком много. КЗ – это такой режим, когда вся мощность электрической цепи тратится на нагрев проводов, при этом ток в данной цепи является максимально возможным. Далее будет подробнее.

Кроме защиты (автоматического выключения), автоматы могут использоваться для ручного выключения нагрузки. То есть, как рубильник или обычный “продвинутый” выключатель с дополнительными опциями.

Ещё важная функция (это само собой) – клеммы для подключения. Иногда, даже если функция защиты особо не нужна (а она никогда не помешает), клеммы автомата могут очень пригодиться. Например, как показано в статье Прокладка вводного кабеля от гусака до счетчика.

Степень защиты корпуса

Степень защиты корпус есть в характеристиках. Она обозначается латинскими буквами IP и двумя цифрами. Первая цифра показывает, насколько устройство защищено от проникновения пыли и посторонних предметов. Самая низшая защита (отсутствует) — 0, самый высокий уровень — 6 (полная защита от долговременного воздействия). Вторая цифра отображает защищенность от воздействия влаги. Без защиты — 0, может некоторое время находится в воде — 8. Расшифровка цифр дана в таблице.

IP степени защиты и их расшифровка

Если электрический щиток установлен в квартире, в сухом помещении, достаточно степени защиты IP20. На лестничных площадках желательна уже более высокая степень защиты. Хотя бы IP32. Если автомат устанавливается на улице, стоит ставить не менее IP55.

Количество полюсов

По количеству полюсов автоматы бывают:

1. Однополюсные (1п, 1p). Это самой распространенный тип. Он стоит в цепи и защищает один провод, одну фазу. Такой изображен в начале статьи.
2. Двухполюсные (2п, 2p). В данном случае – это два однополюсных автомата, с объединенным выключателем (ручкой). Как только ток через один из автоматов превысит допустимое значение, отключатся оба. Применяются такие в основном для полного отключения однофазной нагрузки, когда рвется и ноль, и фаза. Именно двухполюсные автоматы применяются на вводе в наши квартиры.
3. Трехполюсные (3п, 3p). Применяются для разрыва и защиты трехфазных цепей. Так же, как и в случае с двухполюсными, фактически это три однополюсных автомата, с общей ручкой включения/выключения.
4. Четырехполюсные (4п, 4p). Встречаются редко, устанавливаются в основном на вводе трехфазных РУ (распределительных устройств) для разрыва не только фаз (L1, L2, L3), но и рабочего нуля (N). Внимание! Провод защитного заземления (РЕ) ни к коем случае разрывать нельзя!

ВА51-35 100А

Блочный трехполюсный автоматический выключатель ВА51-35 предназначен для проведения тока в номинальном режиме, отключения тока при коротких замыканиях и перегрузках, а также нечастых оперативных включений и отключений (до 3 раз в час) электрических цепей напряжением до 660 В переменного тока и 220 В постоянного тока.

Автоматические выключатели ВА51-35 устанавливаются в шкафах комплектных распределительных устройств, на панелях и в отдельных шкафах внутренней установки собственных нужд различных объектов народного хозяйства.

Выключатели ВА 51-35 имеют тепловые и электромагнитные максимальные расцепители тока для защиты в зоне токов перегрузки и короткого замыкания. Выключатели могут поставляться без тепловых и электромагнитных расцепителей.

Выключатели ВА51-35 по своим техническим характеристикам и габаритно-установочным размерам являются аналогом выключателей ВА04-36. Различие в данных выключателях в коммутационной способности при разных токах.

Допускается использование выключателей для нечастых прямых пусков асинхронных электродвигателей.

Структура условного обозначения ВА 51-35М2-340010-20 УХЛ3 100А:

• ВА — выключатель автоматический
• 51-35 — обозначение серии
• М2 — номинальный ток главных цепей (М1 — 16-100А, М2 — 125-250А, М3 — 320-400А)
• 3 — количество полюсов
• 4 — наличие расцепителей (0 — без расцепителей, 3 — с расцепителями тока короткого замыкания, 4 — с расцепителями тока перегрузки и расцепителями тока короткого замыкания)
• 00 — наличие дополнительных сборочных единиц (00 — отсутствуют, 11 — вспомогательные контакты, 12 — независимый расцепитель, 18 — вспомогательные контакты и независимый расцепитель)
• 1 — с ручным приводом (3 — с электромагнитным приводом)
• 0 — наличие дополнительных механизмов (0 — отсутствуют, 5 — ручной дистанционный привод, 6 — устройство запирания)
• 20 — степень защиты
• УХЛ3 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150 и ГОСТ 15543.1
• 100 А — номинальный ток, А

Технические характеристики выключателя ВА51-35 100А:

Наименование параметра Единица изм. Значение

Автоматические выключатели ВА51-35 дополнительно комплектуются:

• вспомогательными контактами (ВК)
• независимым рацепителем (НР)
• ручным дистанционным приводом для оперирования через дверь (РДП)
• электромагнитным приводом (ЭП)
• клеммной крышкой
• устройством запирания выключателя в положении «Отключено»
• расширительными контактами и межполюсными изоляционными перегородками

Независимый расцепитель (НР) обеспечивает отключение выключателя при подаче на выводы катушки расцепителя напряжения постоянного (24В, 48В, 110В, 220В) или переменного (24В, 48В, 110В, 220В, 380В) тока. Независимый расцепитель отключает автоматический выключатель в любых рабочих условиях, когда питающее напряжение составляет от 70% до 110% номинального напряжения.

Номинальный режим работы независимого расцепителя — кратковременный. Для исключения повреждения НР рекомендуется его использование только в комбинации с блок-контактом, снимающим напряжение с катушки НР после срабатывания автоматического выключателя.

Время отключения выключателя при номинальном токе — не более 0,04 с.

Потребляемая НР мощность не превышает 300 Вт на переменном токе и 350 Вт на постоянном токе.

Ручной дистанционный привод (РДП) с запирающим устройством в положении «отключено» крепится на передней стороне двери распределительного устройства, его рукоятка кинематически связана с ручкой выключателя, что позволяет оперировать выключателем при закрытой двери распределительного устройства. Масса РДП не более 0,85 кг.

Электромагнитный привод (ЭП) обеспечивает оперирование автоматическим выключателем когда питающее напряжение составляет от 85% до 120% номинального напряжения. Конструкция ЭП допускает возможность ручного оперирования выключателем при отсутствии напряжения в цепи привода. Номинальное напряжение ЭП 230 В либо 400В переменного тока частоты 50 Гц. Потребляемая ЭП мощность не превышает 1,5 кВт

Масса автоматического выключателя с электромагнитным приводом не превышает 4 кг.

Устройтво для запирания ручки выключателя в положении «отключено» используется для обеспечения безопасности людей при ремонте и обслуживании оборудования.

Условия эксплуатации:

• температура окружающего воздуха от -50°С до +40°С
• высота над уровнем моря не более 4300м. При эксплуатации выключателей на высоте над уровнем моря свыше 2000м номинальные токи должны быть снижены на 10%, а номинальное напряжение не более 500В
• относительная влажность воздуха 98% при 25°С
• сейсмостойкость — 9 баллов по MSK-64
• окружающая среда — промышленная атмосфера типа П
• степень загрязнения среды — 3 по ГОСТ Р 50030.1
• Механические воздействующие факторы по группе М3 ГОСТ 17516.1
• рабочее положение в пространстве — установка на вертикальной плоскости знаком «I» (включено) — вверх. Допускается поворот вправо или влево на 90°

Источник: https://uralen.ru/catalog/vk/group-216/1815.html

Ток автоматического выключателя

Токи автоматов бывают из следующего ряда:

0,5, 1, 1,6, 2, 3,15, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63.

Жирным выделены номиналы, наиболее часто применяющиеся в быту. Есть и другие номиналы, но о них сейчас не будем.

Данный ток для автоматического выключателя является номинальным. При его превышении выключатель выключится. Правда, не сразу, о чем сказано ниже:

Нюансы, которые нужно учитывать

Таблица потребления мощности различных электроприборов

Точно знать, какие бытовые приборы будут в доме или квартире, не может никто. По этой причине следует:

• повысить суммарную расчетную мощность трехфазного дифавтомата на 50 %, или применять коэффициент повышения 1,5;
• понижающий коэффициент учитывается, когда в помещении не хватает розеток для одновременного подключения техники;
• для простоты расчетов нагрузку стоит разделить на группы;
• мощные приборы стоит подключить отдельно с учетом маломощной нагрузки;
• для вычисления маломощной нагрузки мощность понадобится разделить на напряжение;
• проводка – основной фактор, на который ориентируются при выборе автоматического 3-фазного выключателя; старые алюминиевые провода выдерживают 10 А, но если их взять для розеток на 16 А, могут расплавиться;
• в бытовых условиях чаще всего применяются модели с токовым номиналом 6, 16, 25, 32 и 40 А.

Время-токовые характеристики

Кривые отключения или токо-временные характеристики

Поясню эти графики. Как я уже говорил выше, у защитного автомата есть два вида защиты – тепловая (от перегрузки по току) и электромагнитная (от КЗ). На графике работа тепловой защиты – это участок, который плавно спускается. Электромагнитная – кривая резко обрывается вниз.

Тепловая работает медленно (например, если ток превышает номинал в два раза автомат выбьет примерно через минуту), а электромагнитная – мгновенно. Для графика В это мгновение “начинается”, когда ток превышает номинал в 3-5 раз, для категории С – в 6-10 раз, для D (не показан, поскольку в быту не применяется) – в 10-20 раз.

Как это работает – можно пофантазировать, что будет, если ток будет превышать номинал в 5 раз, а защита стоит с характеристикой “С”, как во всех домах. Автомат выбьет только через 1,5-9 секунд, как повезёт. За 9 секунд поплавится изоляция, и проводку надо будет менять. В данном случае поэтому КЗ лучше, чем перегруз.

Для чего нужен

Автомат считается устройством, главной задачей которого является обеспечение неопасного использования электрической сети. Также он занимается предохранением оборудования от сверхтока, считающегося коротким замыканием с перегрузкой. Подобное оборудование включается и выключается от электрической цепи. Оснащается или электромагнитным расцепителем или комбинированным видом. Благодаря этому можно защитить цепь. Главным его плюсом служит тот факт, что он позволяет защитить электрическую установку или трансформаторную подстанцию от короткого замыкания, перегрузки сети и поломки в результате частого отключения сети.

Защита сети как основная задача автоматического отключателя

Имеет на своем корпусе маркировки номинального тока, коммутационной способности, класса токоограничения, номинальной отключающей способности и время-токовой характеристики срабатывания расцепительной системе. Бывает однополюсным, двухполюсным, трехполюсным и четырехполюсным и подходит для соответствующих названию фаз сетей.

Важно! Чаще всего его используют для защиты электрической плиты или других кухонных нагревательных приборов. Также его применяют, чтобы уберечь систему освещения с двигательной, трансформаторной системой

Выбор автоматического выключателя. Основное правило

Выбирать защитный автомат надо, исходя из площади сечения провода, который этот автомат защищает (который подключен после этого автомата). А сечение провода – из максимального тока (мощности) нагрузки.

Алгоритм выбора автоматического выключателя таков:

1. Определяем мощность и ток потребителей линии, которая будет питаться через автомат. Ток рассчитывается по формуле I=P/220, где 220 – номинальное напряжение, I – ток в амперах, Р – мощность в ваттах. Например, для нагревателя мощностью 2,2 кВт ток будет 10 А.
2. Выбираем провод по таблице выбора сечения в зависимости от тока. Для нашего нагревателя подойдет кабель с жилой сечением 1,5 мм². Он в самых худших условиях в однофазной сети держит ток до 19А.
3. Выбираем автомат, чтобы он гарантированно защищал наш провод от перегруза. Для нашего случая – 13А. Если поставить автомат с таким номинальным тепловым током, то при токе 19А (превышение в полтора раза) автомат сработает примерно через 5-10 минут, судя по время-токовым характеристикам.

Много это или мало? Учитывая, что кабель тоже имеет тепловую инерцию, и не может мгновенно расплавиться, то нормально. Но учитывая то, что нагрузка не может просто так увеличить свой ток в полтора раза, и за эти минуты может произойти пожар – это много.

Поэтому, для тока 10 А лучше использовать провод сечением 2,5 мм² (ток при открытой прокладке – 27А), а автомат 13А (при превышении в 2 раза сработает примерно через минуту). Это для тех, кто хочет перестраховаться.

При этом главное правило будет таким:

Ток провода должен быть больше тока автомата, а ток автомата – больше тока нагрузки

Iнагр < Iавт < Iпров

Имеются ввиду максимальные токи.

И если есть такая возможность, номинал автомата должен быть смещён в сторону тока нагрузки. Например, макс.ток нагрузки 8 Ампер, макс.ток провода – 27А (2,5мм2). Автомат следует выбирать не на 13 или 16, а на 10 Ампер.

Привожу таблицу выбора автомата:

Формула расчета мощности по току и напряжению

Для вычислений по этим параметрам применяют определения полной (S), активной (P) и реактивной (Q) мощности. Следующие формулы подходят для расчета однофазных сетей 220 В:

• S = U *I;
• P = U * I * cos ϕ;
• Q = U * I * sin ϕ.

Исходные данные для вычисления можно взять из справочников. Также применяют результаты измерений.

Активная нагрузка

Емкостная нагрузка

При подключении конденсатора к сети переменного тока происходит обмен энергией в обоих направлениях. Этот процесс не сопровождается полезной работой.

Негативное воздействие реактивной нагрузки

При значительных величинах емкостной (индукционной) составляющей надо учитывать отмеченные проблемы. В некоторых схемах кроме увеличения нагрузочной способности автоматов применяют дополнительные компенсационные компоненты.

По каким токам производят расчет автоматов

Мощность защитного устройства подбирают по току проводки (расчетному или табличному значению) с учетом потребления подключенной нагрузкой. Номинал автомата выбирают меньше, чтобы сохранить целостность линии питания в процессе эксплуатации. На разных участках сети устанавливают проводники соответствующего сечения, руководствуясь принципами древовидной структуры.

Намеренное уменьшение номинала выключателя допустимо при подключении нагрузок со сниженным потреблением электроэнергии. В этом варианте подразумевается использование линий с большим запасом по току. Подобное решение лучше защищает подключенную технику от повреждений.

Таблица выбора защитного автомата по сечению кабеля

Выбор защитного автомата однозначно зависит от сечения кабеля. Если ток автомата выбран больше, чем надо, то возможен перегрев кабеля из-за протекания большого тока. Если же автомат выбран правильно, то при превышении тока он выключится, и кабель не повредится.

Таблица выбора автомата по сечению кабеля

Обратите внимание на способы прокладки кабеля (тип установки). От того, где проложен кабель, ток выбранного защитного автомата может отличаться в 2 раза!

По таблице – имеем исходно сечение кабеля, и под него выбираем защитный автомат. Для нас, как для электриков, наиболее важны первые три столбца таблицы.

Теперь – как выбрать защитный автомат, если известна мощность приборов?

Назначение и разновидности автоматов

Автоматический выключатель – предохранительное устройство, которое перекрывает поступление тока в проводку при перегрузке в сети и/или коротком замыкании. Это происходит с помощью расцепителя. Он бывает трех видов, от которых зависит прямое назначение выключателя. Тепловой служит для защиты от перегрузок в сети, представляет собой биметаллическую пластину теплового реле. При превышении значения номинального тока она нагревается, расширяется и выгибается, толкая рычаг, который разрывает соединение.

Второй тип – электромагнитный. Это система из катушки, сердечника и пружины, предназначенная для защиты от короткого замыкания. При резком увеличении силы тока, проходящего через катушку, меняется магнитное поле, это в свою очередь меняет положение сердечника, приводя к сжатию пружины и срабатыванию рычага.

Есть и универсальный вариант — комбинированный. Он объединяет в себе оба вышеописанных механизма, защищая одновременно и от перегрузок, и от скачков напряжения.

Таблица выбора защитного автомата по мощности нагрузки

Таблица потребления и ток защитного автомата по мощности приборов

Видно, что производитель рекомендует разные время-токовые характеристики для разных электроприборов. Там, где нагрузка чисто активная (разные типы нагревателей), рекомендована характеристика автомата “B”. Там, где есть электродвигатели – “С”. Ну а там, где используются мощные двигатели с тяжелым запуском – “D”.

Время-токовая характеристика D в эту таблицу не вошла, потому что она не для бытового применения. Подробнее о запуске двигателей рассказано в статье про подключение электродвигателя через магнитный пускатель. А также – про включение твердотельного реле.

Какой автомат подойдет на 15 кВт

Назначение трехфазного автомата – защита от перегрузок

Назначение 3-фазного автомата – защита от сверхтоков и перегрузок. Модификация на 15 кВт работает в сети с напряжением 380 В, то есть на ввод понадобится прибор на 25А. При выборе нужно учитывать, что в условиях коротких замыканий сила тока повышается и может стать причиной возгорания электропроводки.

Подбирая модель автомата на 15 кВт для трехфазной нагрузки, понадобится учесть параметры допустимого напряжения и тока при коротком замыкании. Стоит ориентироваться на вычисленные показатели тока кабеля с минимальным сечением, который защищает выключатель и номинальный ток приемника.

При расчетах вводного коммутационного автомата по параметрам мощности в сети 380 В учитывают:

• электрическую мощность – фактическую и добавочную;
• интенсивность загрузки кабеля;
• наличие свободной мощности в проектном показателе жилого дома;
• удаленность хозяйственных построек и нежилых помещений от точки ввода кабеля.

Таблица зависимости тока защитного автомата (предохранителя) от сечения

А вот как к току автоматического выключателя в зависимости от площади сечения провода относятся немцы:

Таблица выбора защитного автомата для разного сечения проводов

Как видно, немцы перестраховываются, и предусматривают бОльший запас по сравнению с нами.

Хотя, возможно, это от того, что таблица взята из инструкции из “стратегического” промышленного оборудования.

Выводы и полезное видео по теме

К выбору автоматического выключателя нужно отнестись ответственно, так как от этого зависит безопасность работы электросистемы дома. При всем множестве входных параметров и нюансов расчета необходимо помнить, что основная защитная функция автомата распространяется на проводку.

Как устроен защитный автомат

Бонусом – устройство защитного автомата, несколько фото автомата, который приведён в начале статьи.

Устройство автоматического выключателя. Как видно, устройство непростое. Верхний (неподвижный) контакт – справа

Автоматический выключатель. За секунду до мусорки)