Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Выбор автоматического выключателя: по току нагрузки, по мощности». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.
Для того, чтобы защитить линию от перегрузки и короткого замыкания нужно тщательно и правильно выбрать номинал автомат по току. Вот, например, если вы защищаете линию с кабелем 2,5 кв.мм. автоматом на 25А и одновременно включили несколько мощных бытовых приборов, то ток может превысить номинал автомата, но при значении меньше 1,45 автомат может работать около часа.
Шкала номинальных токов автоматических выключателей
На корпусе автоматических выключателей производителем всегда указываются главные характеристики устройства, его модель, серийный номер и бренд.
Главной и самой важной характеристикой автомата является значение номинального тока. Она показывает максимально допустимый ток, который может долго проходить через автоматический выключатель без его нагрева и отключения. Значение тока измеряется и указывается в Амперах (А). Если номинальный ток, протекающий через устройство, будет превышен, то защитный автомат отключится и разомкнет цепь.
Модели автоматов имеют стандарт значений номинального тока и бывают 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100А. Бывают и более мощные приборы, но в быту они не используются и предназначены только для специальных задач в промышленности.
Таблица автоматических выключателей для однофазной сети 220 В
| Номинальный ток автоматического выключателя, А. | Мощность, кВт. | Ток,1 фаза, 220В. | Сечение жил кабеля, мм2 |
|
16 |
0-2,8 | 0-15,0 | 1,5 |
|
25 |
2,9-4,5 | 15,5-24,1 | 2,5 |
|
32 |
4,6-5,8 | 24,6-31,0 | 4 |
|
40 |
5,9-7,3 | 31,6-39,0 | 6 |
|
50 |
7,4-9,1 | 39,6-48,7 | 10 |
|
63 |
9,2-11,4 | 49,2-61,0 | 16 |
|
80 |
11,5-14,6 | 61,5-78,1 | 25 |
|
100 |
14,7-18,0 | 78,6-96,3 | 35 |
|
125 |
18,1-22,5 | 96,8-120,3 | 50 |
|
160 |
22,6-28,5 | 120,9-152,4 | 70 |
|
200 |
28,6-35,1 | 152,9-187,7 | 95 |
|
250 |
36,1-45,1 | 193,0-241,2 | 120 |
|
315 |
46,1-55,1 | 246,5-294,7 | 185 |
Перевод ампер в киловатты и киловатт в амперы
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.
От чего должен защищать автомат?
В первую очередь автомат предназначен для защиты проводки от возгорания и разрушения. Электроприборы,
как правило, автомат не защищает, не защищает и человека от удара током — эту функцию выполняет
дифференциальный выключатель (УЗО в народе) или дифференциальный автомат (совмещает в себе УЗО и
защитный автомат). Так вот, раз защищает проводку, значит номинал не должен быть завышен для
исключения лишних срабатываний — если проводке угрожает возгорание или разрушение, ни о каком запасе
по мощности не должно быть и речи! Простая мудрость: если хочешь надежную защиту и минимум
срабатываний — увеличь сечение токопроводящих жил проводов, в разумных пределах естественно.
Таблица автоматических выключателей для однофазной сети 220 В
| Номинальный ток автоматического выключателя, А. | Мощность, кВт. | Ток,1 фаза, 220В. | Сечение жил кабеля, мм2 |
|
16 |
0-2,8 | 0-15,0 | 1,5 |
|
25 |
2,9-4,5 | 15,5-24,1 | 2,5 |
|
32 |
4,6-5,8 | 24,6-31,0 | 4 |
|
40 |
5,9-7,3 | 31,6-39,0 | 6 |
|
50 |
7,4-9,1 | 39,6-48,7 | 10 |
|
63 |
9,2-11,4 | 49,2-61,0 | 16 |
|
80 |
11,5-14,6 | 61,5-78,1 | 25 |
|
100 |
14,7-18,0 | 78,6-96,3 | 35 |
|
125 |
18,1-22,5 | 96,8-120,3 | 50 |
|
160 |
22,6-28,5 | 120,9-152,4 | 70 |
|
200 |
28,6-35,1 | 152,9-187,7 | 95 |
|
250 |
36,1-45,1 | 193,0-241,2 | 120 |
|
315 |
46,1-55,1 | 246,5-294,7 | 185 |
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.
Время-токовые характеристики
Очевидно, что автомат не всегда отключается мгновенно, и иногда ему надо “подумать и принять решение”, или дать шанс нагрузке войти в норму.
Время-токовая характеристика показывает, через какое время и при каком токе отключится автомат. Эти характеристиками также называют кривыми отключения или токо-временными характеристиками. Что точнее, поскольку именно от тока зависит, через какое время отключится автомат.
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.
Принцип работы автоматического выключателя
Автоматический выключатель при коротком замыкании срабатывает практически моментально благодаря электромагнитному расцепителю. 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.
Существует несколько типов устройств, которые могут контролировать работу проводки и, при необходимости, отключать электрическую энергию.
- Автоматы электрические разновидности:
- миниатюрные (мини-модели);
- воздушные (открытое исполнение);
- закрытые выключатели в литом корпусе;
- УЗО (Устройства защитного отключения);
- автоматические выключатели, дополнительно оснащенные УЗО (дифференциальные).
Миниатюрные устройства рассчитаны на работу в сетях с небольшой нагрузкой, как правило, у них нет функции дополнительной регулировки. Этот модельный ряд представляют автоматы с отключающей способностью, рассчитанной на ток осечки от 4,5 до 15А.
Поэтому их используют чаще всего в бытовой проводке, т. к. для производственных мощностей необходима более высокая сила тока.
Выбор провода и автомата по току
Главный критерий выбора проводки и выключателя для защиты — это максимальный допустимый ток в линии. Он определяется поперечным сечением жилы питающего кабеля.
Для медного провода сечением 6 кв. мм длительный допустимый ток равен 46 А. Автоматический выключатель для защиты такой линии выбирается на меньший номинал. Например, 32 или 40 А. Если установить автомат на больший ток, то скорее сгорят провода, чем сработает защита. Поэтому устройство защиты подбирается на меньший ампераж, чем способна выдержать линия.
Другие распространенные номиналы автоматических выключателей по току указаны в таблице.
| Сечение провода, кв. мм | Наибольший допустимый ток, А | Ток автоматического выключателя, А |
|---|---|---|
| 1,5 | 19 | 10-16 |
| 2,5 | 27 | 16-20 |
| 4 | 38 | 25-32 |
| 6 | 46 | 32-40 |
| 10 | 70 | 50-63 |
Какие бывают автоматы защиты
Автоматические выключатели для квартиры являются модульными устройствами. Это означает, что они могут устанавливаться в квартирные распределительные щитки на специальную DIN-рейку, при этом габаритные размеры у них одинаковые для разных производителей и одинакового количества полюсов.
В электрических шкафах на предприятии или трансформаторных подстанциях встречаются также не модульные автоматические выключатели. Они отличаются большими габаритными размерами и номинальным током. Выглядят они как на рисунке ниже.
По количеству полюсов автоматы делят на однополюсные, двухполюсные, трёхполюсные и четырёхполюсные. Чаще всего однофазную электрическую сеть проектируют так, что однополюсный автомат разрывает фазу на определённом участке, а ноль берётся со специальной нулевой шины. Но если место в щитке позволяет, на участок сети можно поставить и двухполюсный автомат на ноль и фазу. При этом разрываться они будут вместе. Трёхполюсные и четырёхполюсные автоматические выключатели используют для сети 380 В.
Принцип работы автоматического выключателя
Автоматический выключатель при коротком замыкании срабатывает практически моментально благодаря электромагнитному расцепителю. 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.
Номиналы автоматических выключателей по току
Чтобы выбрать правильные номиналы для домашних и производственных автоматических выключателей, используется специальная таблица:
| Номинал автоматического выключателя по току (А) | Мощность в 1-фазной сети (кВт) | Мощность в 3-фазной сети (кВт) | Допустимое сечение провода (мм2) | |
|---|---|---|---|---|
| медь | алюминий | |||
| 1 | 0,2 | 0,5 | 1 | 2,5 |
| 2 | 0,4 | 1,1 | 1 | 2,5 |
| 3 | 0,7 | 1,6 | 1 | 2,5 |
| 4 | 0,9 | 2,1 | 1 | 2,5 |
| 5 | 1,1 | 2,6 | 1 | 2,5 |
| 6 | 1,3 | 3,2 | 1 | 2,5 |
| 8 | 1,7 | 5,1 | 1,5 | 2,5 |
| 10 | 2,2 | 5,3 | 1,5 | 2,5 |
| 16 | 3,5 | 8,4 | 1,5 | 2,5 |
| 20 | 4,4 | 10,5 | 2,5 | 4 |
| 25 | 5,5 | 13,2 | 4 | 6 |
| 32 | 7 | 16,8 | 6 | 10 |
| 40 | 8,8 | 21,1 | 10 | 16 |
| 50 | 11 | 26,3 | 10 | 16 |
| 63 | 13,9 | 33,2 | 16 | 25 |
| 80 | 17,6 | 52,5 | 25 | 35 |
| 100 | 22 | 65,7 | 35 | 50 |
Подбор номинала автоматического выключателя по току и мощности нагрузки
Для выбора подходящего автомата удобно рассчитать силу тока на один киловатт мощности нагрузки и составить соответствующую таблицу. Применив формулу (2) и коэффициент мощности 0.95 для напряжения 220 В, получим:
1000 Вт / (220 В х 0,95) = 4,78 А
Учитывая, что напряжение в наших электросетях нередко не дотягивает до положенных 220 В, вполне корректно принять значение 5 А на 1 кВт мощности. Тогда таблица зависимости силы тока от нагрузки будет выглядеть в таблице 1, следующим образом:
| Мощность, кВт | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 |
| Сила тока, А | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
Подбираем номинал автоматического выключателя
Применив формулу I = P/209, получим, что при нагрузке с мощностью 1 кВт ток в однофазной сети будет 4,78 А. Напряжение в наших сетях не всегда равно в точности 220 В, поэтому не будет большой ошибкой силу тока считать с небольшим запасом как 5 А на каждый киловатт нагрузки. Сразу же видно, что в удлинитель, промаркированный «5 А», утюг мощностью 1,5 кВт включать не рекомендуется, так как ток будет в полтора раза превышать паспортную величину. А еще сразу можно «проградуировать» стандартные номиналы автоматов и определить, на какую нагрузку они рассчитаны:
- 6 А – 1,2 кВт;
- 8 А – 1,6 кВт;
- 10 А – 2 кВт;
- 16 А – 3,2 кВт;
- 20 А – 4 кВт;
- 25 А – 5 кВт;
- 32 А – 6,4 кВт;
- 40 А – 8 кВт;
- 50 А – 10 кВт;
- 63 А – 12,6 кВт;
- 80 А – 16 кВт;
- 100 А – 20 кВт.
С помощью методики «5 ампер на киловатт» можно оценить силу тока, возникающую в сети при подключении бытовых устройств. Интересуют пиковые нагрузки на сеть, поэтому для расчета следует использовать максимальную потребляемую мощность, а не среднюю. Эта информация содержится в документации на изделия. Вряд ли стоит самому рассчитывать этот показатель, суммируя паспортные мощности компрессоров, электродвигателей и нагревательных элементов, входящих в устройство, так как есть еще такой показатель, как коэффициент полезного действия, который придется оценивать умозрительно с риском сильно ошибиться.
При проектировании электропроводки в квартире или загородном доме не всегда доподлинно известны состав и паспортные данные электрооборудования, которое будет подключаться, но можно воспользоваться ориентировочными данными обычных для нашего быта электроприборов:
- электросауна (12 кВт) — 60 А;
- электроплита (10 кВт) — 50 А;
- варочная панель (8 кВт) — 40 А;
- электроводонагреватель проточный (6 кВт) — 30 А;
- посудомоечная машина (2,5 кВт) — 12,5 А;
- стиральная машина (2,5 кВт) — 12,5 А;
- джакузи (2,5 кВт) — 12,5 А;
- кондиционер (2,4 кВт) — 12 А;
- СВЧ-печь (2,2 кВт) — 11 А;
- электроводонагреватель накопительный (2 кВт) — 10 А;
- электрочайник (1,8 кВт) — 9 А;
- утюг (1,6 кВт) — 8 А;
- солярий (1,5 кВт) — 7,5 А;
- пылесос (1,4 кВт) — 7 А;
- мясорубка (1,1 кВт) — 5,5 А;
- тостер (1 кВт) — 5 А;
- кофеварка (1 кВт) — 5 А;
- фен (1 кВт) — 5 А;
- настольный компьютер (0,5 кВт) — 2,5 А;
- холодильник (0,4 кВт) — 2 А.
Подбор номинала автоматического выключателя по сечению провода
Определив номинал автомата, исходя из мощности «подвешенной» нагрузки, необходимо убедиться в том, что электропроводка выдержит соответствующий ток. В качестве ориентира можно воспользоваться нижеприведённой таблицей, составленной для медного провода и однофазной цепи (таблица 3):
| Сечение жилы, кв.мм | Допустимый ток, А | Макс. мощность нагрузки, кВт | Ток автомата, А | Возможные потребители |
| 1,5 | 19 | 4,2 | 16 | Освещение, сигнализация |
| 2,5 | 27 | 6,0 | 25 | Розеточная группа, тёплый пол |
| 4 | 38 | 8,4 | 32 | Кондиционер, водогрейка |
| 6 | 46 | 10,1 | 40 | Электроплита, духовка |
Как видим, все три показателя (мощность, сила тока и сечение провода) взаимосвязаны, поэтому номинал автомата можно, в принципе, выбирать по любому из них. В то же время необходимо убедиться, что все параметры стыкуются между собой, и при необходимости сделать соответствующую корректировку.
Принцип работы защитного автомата
Основной функцией автоматических выключателей является защита изоляции проводов и силовых кабелей от разрушений под действием токов коротких замыканий. Эти приборы не способны защитить людей от поражения электротоком, они оберегают только сеть и оборудование. Действие автоматических выключателей обеспечивает нормальный режим функционирования проводки, полностью устраняя угрозу возгорания.
При выборе автомата нужно обязательно учитывать, что завышенные характеристики прибора будут способствовать пропуску токов, критических для проводки. В этом случае не произойдет отключения защищаемого участка, что приведет к оплавлению или возгоранию изоляции. В случае заниженных характеристик автомата линия будет постоянно разрываться при запуске мощной техники. Автоматы очень быстро выходят из строя вследствие залипания контактов под воздействием слишком высоких токов.
Основными рабочими элементами автоматов являются расцепители, непосредственно разрывающие цепь в критических ситуациях. Они разделяются на следующие виды:
- Электромагнитные расцепители. Они практически мгновенно реагируют на токи короткого замыкания и отсекают нужный участок в течение 0,01 или 001 секунды. Конструкция включает в себя катушку с пружиной и сердечник, втягивающийся под воздействием высоких токов. Во время втягивания сердечник приводит в действие пружину, связанную с расцепляющим устройством.
- Тепловые биметаллические расцепители. Обеспечивают защиту сетей от перегрузок. Они обеспечивают разрыв цепи при прохождении тока, не соответствующего предельным рабочим параметрам кабеля. Под действием высокого тока биметаллическая пластина изгибается и вызывает срабатывание расцепителя.
В большинстве автоматов, используемых в быту, используется электромагнитный и тепловой расцепитель. Слаженная комбинация этих двух элементов обеспечивает надежную работу защитной аппаратуры.