Это является проблемой не только для работы устройств, но и для расчета силы тока. При падении напряжения некоторые устройства просто теряют мощность, а некоторые устройства, имеющие входной стабилизатор, потребляют больше тока.
Выбор автомата по мощности нагрузки, сечению кабеля и по току: принципы и формулы для расчетов
Для организации безопасного внутреннего электроснабжения необходимо разделить линии. Каждая линия должна иметь собственное защитное устройство для предотвращения плавления изоляции кабеля. Но не все знают, какое устройство следует приобрести. Правда?
Автоматические выключатели для бытовых сетей
Электрические компании подключают дома и квартиры, выполняя электромонтажные работы в распределительном щите. Все монтажные работы в помещении выполняются владельцем или нанятым специалистом.
Чтобы выбрать автоматический выключатель для защиты каждой цепи, необходимо знать его номинал, класс и некоторые другие характеристики.
Основные параметры и классификация
Бытовые автоматические выключатели устанавливаются на входе низковольтной цепи и предназначены для выполнения следующих действий:
- ручное или электронное включение или обесточивание электрической цепи;
- защита цепи: отключение тока при незначительной длительной перегрузке;
- защита цепи: мгновенное отключение тока при коротком замыкании.
Каждый автоматический выключатель имеет характеристику, выраженную в амперах, называемую номинальным током (In) или «рейтинг».
Суть этого значения можно лучше понять, используя коэффициент номинального тока перегрузки:
K = I / In,
где I — фактический ток.
Эти параметры зафиксированы в п. 8.6.2. ГОСТ Р 50345-2010. Чтобы узнать за какое время произойдет отключение при K>1.45 Следует использовать диаграмму, показывающую характерное направление тока-времени для конкретной модели автомата.
Когда ток превышает номинал выключателя в 2 раза, размыкание происходит в течение периода от 8 секунд до 4 минут. Скорость отключения зависит от настройки модели и температуры окружающей среды.
Кроме того, каждый тип выключателя имеет определенный диапазон тока (Ia), при котором срабатывает механизм мгновенного отключения:
Устройства типа B в основном используются для линий большой длины. Автоматические выключатели класса C используются в домах и офисах, в то время как устройства с маркировкой «D» защищают цепи, содержащие оборудование с высоким коэффициентом пускового тока.
Стандартный ассортимент бытовых автоматических выключателей включает устройства номиналом 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 и 63 ампера.
Конструктивное устройство расцепителей
В современном выключателе есть два типа рабочих элементов: тепловой и электромагнитный.
Биметаллический разряд имеет форму пластины, изготовленной из двух проводящих металлов с разным тепловым расширением. Такая конструкция приводит к нагреву, изгибу и срабатыванию автоматического выключателя при длительном превышении номинала.
В некоторых торговых автоматах ток, при котором происходит активация, можно изменить с помощью регулировочного винта. В прошлом этот метод часто использовался для «точной настройки» машины, но эта процедура требует серьезных знаний и нескольких тестов.
Поворачивая регулировочный винт (обозначен красным прямоугольником) против часовой стрелки, можно увеличить время срабатывания теплового расцепителя.
В настоящее время на рынке представлено множество моделей со стандартизированными номиналами от разных производителей и с немного отличающимися (но все же совместимыми) характеристиками время-ток. Поэтому можно выбрать прерыватель с правильными «заводскими настройками», исключая риск неправильной калибровки.
Электромагнитное отключение предотвращает перегрев линии из-за короткого замыкания. Он реагирует почти мгновенно, но текущее значение должно быть во много раз выше номинального. Конструктивно этот компонент представляет собой катушку соленоида. Перегрузка по току создает магнитное поле, которое смещает сердечник и размыкает цепь.
Расчет необходимого номинала
Основная функция защиты выключателя распространяется на проводку, поэтому выбор мощности осуществляется в соответствии с сечением провода. Вся цепь должна быть способна обеспечить нормальную работу подключенного к ней оборудования. Рассчитать параметры системы несложно, но необходимо учесть множество нюансов, чтобы избежать ошибок и проблем.
Определение суммарной мощности потребителей
Одним из важнейших параметров цепи является максимальная мощность подключенных к ней нагрузок. При расчете этого значения нельзя просто сложить информацию, указанную на заводской табличке устройств.
Активный и номинальный элемент
Для каждого прибора, питающегося электроэнергией, производитель указывает активную мощность ( P ). Это значение определяет количество энергии, которая необратимо преобразуется прибором и за которую пользователю выставляется счет через счетчик.
Однако в случае приборов с конденсаторами или индукционными катушками существует еще одна мощность с ненулевым значением, так называемая реактивная мощность (Q). Эта реактивная мощность достигает прибора и возвращается обратно почти мгновенно.
Реактивная составляющая не включается в расчет потребленной электрической энергии, но вместе с активной составляющей образует так называемую «полную» или «номинальную» мощность ( S ), которая указывает на нагрузку в цепи.
Cos(f) — это параметр, с помощью которого полная мощность (номинальная мощность) может быть определена из активной мощности (входной мощности). Если он не равен единице, то он должен быть указан в технической документации устройства.
Вклад отдельного устройства в общую нагрузку проводников и выключателя рассчитывается по его кажущейся мощности: S = P / cos( f ).
Повышенные пусковые токи
Еще одной особенностью определенных типов оборудования является наличие трансформаторов, электродвигателей или компрессоров. При включении эти устройства потребляют пусковой ток.
Его значение может во много раз превышать стандартные показатели, но время работы при повышенной мощности короткое, обычно от 0,1 до 3 секунд. Такое кратковременное превышение не вызывает срабатывания теплового расцепителя, но электромагнитный элемент выключателя, отвечающий за превышение тока короткого замыкания, может среагировать.
Эта ситуация особенно важна для выделенных линий, к которым подключено такое оборудование, как деревообрабатывающие станки. В этом случае следует рассчитать номинальный ток и, возможно, целесообразно использовать автоматический выключатель класса «D».
Учет фактора спроса
Для цепей с большим количеством подключенных приборов, где нет одного прибора, потребляющего большую часть тока, используется коэффициент спроса ( ks ), поскольку не все приборы используются одновременно, и сложение номиналов приведет к завышению.
Коэффициент спроса для групп электрических нагрузок указан в разделе 7 СП 256.1325800.2016. Эти значения также можно использовать для расчета максимальной мощности.
Этот коэффициент может принимать значение, равное или меньшее единицы. Расчет номинальной мощности ( Pr) каждого устройства рассчитывается по следующей формуле:
Pr= ks * S
Для расчета параметров схемы используется суммарная расчетная мощность всех устройств. Использование коэффициента спроса подходит для офисов и помещений малого бизнеса с большим количеством компьютеров, оргтехники и других устройств, питающихся от одной цепи.
Назначение автомата защиты
Основная функция автоматического выключателя заключается в защите проводки от перегрева и плавления изоляции. Это делается путем отключения питания в моменты, когда проводник становится слишком горячим из-за чрезмерной нагрузки. Второй задачей упаковщика является отключение линии в случае возникновения токов повреждения (короткого замыкания). Цель одна и та же — спасти проводку от разрушения.
При выборе автоматического выключателя необходимо сначала определить количество отключаемых линий.
Своевременное отключение электропитания в случае возникновения проблем очень важно во избежание повреждения проводки и пожаров. Поэтому выбор автоматического выключателя является ответственной задачей. Выбор должен быть сделан в соответствии с правилами, а не по принципу «реже прерываться». Это может привести к пожару. В целом, существует три параметра для выбора GFCI:
- номинал;
- отключающая способность (ток отсечки);
- тип электромагнитного расщепителя (время-токовая характеристика).
Каждый параметр важен и выбирается в зависимости от нагрузки, подключенной к конкретной линии, и расположения проводки по отношению к распределительным подстанциям.
Виды автоматических выключателей
Автоматические выключатели выпускаются для однофазных и трехфазных цепей. Существует два типа выключателей для однофазных цепей — однополюсные и двухполюсные. При использовании однополюсного выключателя подключается только фазный проводник, и в случае отключения отключается только фаза. Эти блоки предохранителей рекомендуются для домов и квартир в помещениях с нормальными условиями эксплуатации. Обычно они устанавливаются в цепях освещения и в розеточных группах в жилых комнатах, коридорах и кухнях.
Автоматические выключатели — однополюсные, двухполюсные и трехполюсные
Двухполюсные автоматические выключатели имеют как фазный, так и нулевой проводник. Они прерывают обе цепи. Степень защиты намного выше, поскольку речь идет о полном, а не частичном прерывании соединения. Такой выключатель обеспечивает безопасность, даже если нейтральный проводник находится под напряжением в случае аварии. Двухполюсные автоматические выключатели рекомендуются для выделенных линий с высокомощным оборудованием. Они также используются в местах со сложными условиями эксплуатации. К ним относятся ванные комнаты, бассейны и ванны.
Трехполюсные и двухполюсные автоматические выключатели используются для трехфазных сетей. Трехполюсные выключатели имеют все три фазы. Поэтому они одновременно отключают все три фазы. Эти выключатели используются на входе в дом или квартиру и на линиях, к которым подключены трехфазные нагрузки, такие как плиты, духовки и подобные приборы. Для этих приборов можно также установить четырехполюсные автоматические выключатели. Они также отсоединяют нейтральный проводник.
Пример использования автоматических выключателей в трехфазной сети
Двухполюсные автоматические выключатели используются на других линиях электропередачи, где используется одна из фаз. Предпочтительно одновременное отключение фазы и нейтрали. На линии освещения можно устанавливать только однополюсные пакеры.
Выбор автомата защиты по току нагрузки
При планировании электропроводки самое главное — правильно выбрать автоматический выключатель. Когда ток течет по проводнику, он начинает нагреваться. Чем больше ток, протекающий через проводник с одинаковым поперечным сечением, тем больше тепла выделяется. Задача автоматического выключателя — отключить питание до того, как потребляемый ток превысит допустимое значение. Поэтому номинал выключателя должен быть меньше, чем токопроводящая способность системы электропроводки.
Номинал или номинальный ток автоматического выключателя указан на передней панели.
Номиналы автоматических выключателей являются стандартными: 6 A, 10 A, 16 A, 20 A, 25 A, 32 A, 40 A, 50 A и 63 A. На практике шести- и десятиамперные варианты практически не используются — в наших домах становится все больше бытовой техники, и кабели с малым сечением не справляются с нагрузкой.
Выбор номинала
Автоматические выключатели не выбираются в зависимости от нагрузки, номинала прибора или тока. Эти параметры учитываются при выборе сечения проводника. Выбор автоматического выключателя основывается на сечении проводника. Имеется таблица с допустимыми токами нагрузки и рекомендуемой номинальной мощностью автоматического блока. Стол прост в использовании: Найдите нужное сечение и введите в эту строку значение автоматического устройства защиты. Вот и все.
| Сечение кабеля | Рекомендуемое значение для автоматического выключателя | Токовый рабочий предел автоматического выключателя | Допустимый постоянный ток нагрузки | Максимальная мощность нагрузки | Диапазон применения |
|---|---|---|---|---|---|
| 1,5 мм2 | 10 А | 16 А | 19 А | 4,1 кВт | Освещение и сигнализация |
| 2,5 мм2 | 16 А | 25 А | 27 А | 5,9 кВт | Розетки, электрический теплый пол |
| 4 мм2 | 25 А | 32 А | 38 А | 8,3 кВт | Водонагреватели, кондиционеры, стиральные и посудомоечные машины |
| 6 мм2 | 32 А | 50 А | 46 А | 10,1 кВт | Электроплиты, духовки |
| 10 мм2 | 50 А | 63 А | 70 А | 15,4 кВт | Вводы в дом, квартиру |
Как все работает
Глядя на таблицу, возникает вопрос, почему номинал автоматического выключателя настолько низок, что он опускается ниже допустимого тока. Ответ кроется в механике цепи прерывателя. Он отключается только тогда, когда ток в цепи превышает ток отключения на 13 %.
Например, автоматический выключатель на 10 А сработает, когда ток в цепи составит 16 А + 13 % (2,08 А) = 18,08 А. Это расстояние необходимо для обеспечения целостности изоляции.
Современная система электроснабжения в доме или квартире не может обойтись без автоматических выключателей.
Что произойдет, если подключить автоматический выключатель на 16 А к кабелю с сечением 1,5 мм2? Ведь его номинальная мощность меньше допустимого тока нагрузки? Давайте посчитаем. Ток, при котором срабатывает автоматический выключатель, составляет 25A + 3,25A (13%) = 28,25A. Это больше, чем допустимый ток нагрузки постоянного тока. Да, он редко отключается, но через некоторое время изоляция плавится, и кабели необходимо заменить. Поэтому лучше выбирать выключатель по этой таблице, а не по постоянному току.
Как выбрать автоматический выключатель (автомат) для дома или квартиры?
В случае короткого замыкания или перегрузки источника питания активируется правый выключатель. И, конечно, его не следует выключать, когда используется много мощных приборов, например, розетка и стиральная машина. Чтобы избежать проблем при эксплуатации, выбирайте блок предохранителей, подходящий для вашей проводки и нагрузки.
На что обратить внимание при покупке автомата:
Покупайте торговые автоматы у специализированных продавцов и выбирайте бренды и производителей, чтобы избежать покупки некачественного оборудования.
Вам необходимо знать тип и сечение электрического выключателя, а также его мощность в амперах (A). Чтобы правильно рассчитать мощность помещения или линии нагрузки, необходимо учитывать следующие характеристики: 1. мощность электрооборудования, например, водонагреватель мощностью 2000 Вт (2 кВт); 2. сечение электропроводки в помещении, например: Медный провод 4 мм вход 2,5 мм гнезда, 1,5 мм светильник. Сечение проволоки рассчитывается в квадратных миллиметрах.
Рассчитаем мощность для одной комнаты с большими нагрузками:
Согласно таблице производителя, наш медный провод диаметром 2,5 мм выдерживает 27 А (ампер) при напряжении 220 В, что составляет 5,9 кВт. Мы уже видим, что наш автоматический выключатель не должен превышать 27 ампер. Безопаснее использовать автоматический выключатель с номиналом немного ниже того, что может выдержать проводка, например, 25 А при 220 В — это 5,5 кВт (25 А x 220 В = 5500 Вт = 5,5 кВт).
Теперь рассчитаем мощность всех электроприборов в комнате, которые будут подключены: Чайник 2000 Вт (2 кВт) + Микроволновая печь 1500 Вт (1,5 кВт) + Электрическая плита 2000 Вт (2 кВт). Если вдруг все эти приборы используются одновременно и подключены к электросети, их мощность не превышает нагрузочную способность нашей электроустановки (5,9 кВт). Нам не нужно беспокоиться, потому что мощность автоматического выключателя (5,5 кВт) также не будет превышена.
| Электроприбор | Мощность, Вт |
| LCD телевизор | 140-300 |
| Холодильник | 300-800 |
| Бойлер | 1500-2500 |
| Пылесос | 500-2000 |
| Утюг | 1000-2000 |
| Электрочайник | 1000-2500 |
| Микроволновая печь | 700-1500 |
| Стиральная машина | 2500 |
| Компьютер | 300-600 |
| Освещение | 300-1500 |
| Фен | 1000-2500 |
| Всего (примерно) | 10000-20000 |
Выбор автомата по длительно допустимому току(ДДТ) проводника.
Выбор автоматического выключателя для защиты от перегрузки или перегрева основывается на значении DCT для защищаемого участка кабеля или линии. Номинал автоматического выключателя должен быть меньше или равен значению DDT проводника, указанного в таблице выше. Это обеспечивает автоматическое отключение автоматического выключателя при превышении DTA сети, т.е. участок проводки от выключателя до последнего потребителя электроэнергии защищен от перегрева и, следовательно, от пожара.
У нас есть группа от распределительного щитка, к которой мы хотим подключить посудомоечную машин у-1,2 кВт, кофеварку 0,6 кВт и чайник 2,0 кВт.
Рассчитайте общую нагрузку и общий ток.
Нагрузка = 0,6+1,6+1,6+1,6+2,0=4,2 кВт, ток = 4,2*5=21А.
Взгляд на таблицу выше показывает, что с нашим расчетным током мы достигаем всех сечений проводников, кроме 1,5 мм2 для меди и 1,5 и 2,5 для алюминия.
Мы выбираем медный кабель с сечением 2,5 мм2, потому что покупать кабель большего сечения для меди не имеет смысла, а алюминиевые проводники не рекомендуются или даже запрещены.
Рассмотрим диапазон мощности автоматических выключателей: 0,5, 1,6, 2,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63.
Автоматический выключатель для нашей сети установлен на 25 А, так как он не подходит для 16 А, потому что расчетный ток (21 А) превышает номинальную мощность автоматического выключателя на 16 А, что приводит к его срабатыванию при одновременном подключении всех трех розеток. Автоматический выключатель на 32 А не срабатывает, поскольку он превышает ДДТ, выбранный для кабеля на 25 А, что может привести к перегреву проводника и, как следствие, к пожару.
Сводная таблица для выбора автоматического выключателя 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 |
| Номинальный ток автоматического выключателя, А. | Мощность, кВт. | Ток, 1 фаза 220В. | Сечение жил кабеля, мм2. |
| 16 | 0-7,9 | 0-15 | 1,5 |
| 25 | 8,3-12,7 | 15,8-24,1 | 2,5 |
| 32 | 13,1-16,3 | 24,9-31,0 | 4 |
| 40 | 16,7-20,3 | 31,8-38,6 | 6 |
| 50 | 20,7-25,5 | 39,4-48,5 | 10 |
| 63 | 25,9-32,3 | 49,2-61,4 | 16 |
| 80 | 32,7-40,3 | 62,2-76,6 | 25 |
| 100 | 40,7-50,3 | 77,4-95,6 | 35 |
| 125 | 50,7-64,7 | 96,4-123,0 | 50 |
| 160 | 65,1-81,1 | 123,8-124,2 | 70 |
| 200 | 81,5-102,7 | 155,0-195,3 | 95 |
| 250 | 103,1-127,9 | 196,0-243,2 | 120 |
| 315 | 128,3-163,1 | 244,0-310,1 | 185 |
| 400 | 163,5-207,1 | 310,9-393,8 | 2х95* |
| 500 | 207,5-259,1 | 394,5-492,7 | 2х120* |
| 630 | 260,1-327,1 | 494,6-622,0 | 2х185* |
| 800 | 328,1-416,1 | 623,9-791,2 | 3х150* |
* — двойной кабель, два параллельно соединенных кабеля, например, 2 кабеля ВВГнг 5х120 ВВГнг.
- Маркировка кабеля, проводов: таблица, расшифровка
- Подобрать сечение провода
- Разница между кабелем ГОСТ и ТУ
- Кабель, провод и шнур – важны ли различия?
- Как соединять медные и алюминиевые провода
- Распределение нагрузки по помещениям
- Сколько нужно проводов для Распределение нагрузки по помещениям?
- Какой провод лучше: одножильные или многожильные
- Как выбрать автомат по мощности нагрузки
Защита наиболее слабого звена
Приведенный выше пример наглядно показывает необходимость расчета номинальной мощности коммутаторов с учетом не только общей мощности подключенных устройств, но и пропускной способности проводки сети.
Особенно в старых зданиях может случиться так, что электрические соединения, даже в пределах одной квартиры, состоят из проводников разного сечения. В этом случае определяется самый тонкий кабель, а защитная цепь рассчитывается на основе минимальных значений.
ПУЭ четко регламентирует этот момент, указывая, что наиболее уязвимая часть сети должна быть защищена. Номинал устанавливаемого автоматического выключателя должен находиться в пределах суммарной мощности оборудования, подключенного к сети. Исходя из этого, проводка должна быть способна выдержать эту нагрузку. В противном случае выключатель должен быть установлен с учетом минимального сечения проводников цепи.
Если игнорировать эти требования, то претензии к производителям оборудования в случае аварии будут необоснованными. Неправильные размеры защитного устройства увеличивают риск работы от сети.
Выключатель-автомат – расчёт номинала
После определения сечения трубы, обеспечивающего безопасную работу при суммарной мощности подключенных к сети приборов, можно приступать к расчету номинальных значений для автоматического управления газовой горелкой. Расчеты производятся в соответствии с текущей интенсивностью. Для этих расчетов достаточно простой формулы, знакомой по урокам физики в школе:
Название подразделения:
- I –ток по номиналу;
- P – мощность приборов в сумме;
- U – напряжение.
Если вы подставите исходные значения в формулу, вы получите соответствующее значение для защитного устройства. Следующая таблица может упростить поиск оптимального значения для рассматриваемых автоматических выключателей.
Возможности понижения номинального значения для автомата
Потребители электроэнергии часто устанавливают автоматические выключатели с меньшей мощностью по сравнению с мощностью кабеля в сети. Поэтому предпринимается попытка создать определенный запас для отключения автоматических выключателей. Однако заниженная оценка оправдана только в том случае, если общая мощность оборудования, подключенного к сети, значительно меньше, чем способность кабеля нести нагрузку.
Если после установки электрической системы часть предполагаемого оборудования была удалена из цепи, мощность автоматического выключателя может быть уменьшена для повышения безопасности. Это повышает чувствительность автоматического выключателя и позволяет ему быстрее реагировать на пики нагрузки.
Например, в стиральной машине двигатель блокируется. В этом случае короткого замыкания не происходит, и автоматический выключатель не прерывает подачу питания. Более чувствительный выключатель успевает среагировать и предотвратить расплавление обмотки двигателя.
Выключатели с меньшим номиналом часто используются в нескольких линиях и устанавливают жесткое ограничение в каждой ответвляющейся цепи. Например, вы хотите установить 20-амперный автоматический выключатель в цепи, предназначенной для кухни. Предположим, что к нему подключены следующие приборы:
- варочная панель – 3,5 киловатта;
- морозильная камера – 200 ватт;
- холодильник –400 ватт и ток запуска 1,2 киловатта.
Кроме того, может быть подключен другой прибор, потребляющий более 2 киловатт. Это будет электрический чайник.
Автоматический выключатель с номинальным током 20 ампер не может использоваться более одного часа:
20×220×1,13=5 киловатт.
Для достижения гарантированной активации выход должен быть..:
20×220×1,45=6,3 киловатта.
Если одновременно включить плиту и чайник, то общая потребляемая мощность составит 1,25 от номинала распределителя. Поскольку чайник включен лишь на короткое время, автоматическая система не активируется. При включении холодильника и подключении морозильной камеры нагрузка составляет уже 1,43 от номинального значения.
Это значение очень близко к гарантированной активации, но такая ситуация встречается очень редко. Однако пиковое время нагрузки не всегда совпадает с пиковым временем нагрузки.
