Выбор номинала автомата защиты

Защитные автоматы: устройство и принцип работы

Перед тем, как рассмотреть порядок подключения защитных автоматов в электрическом щитке, разберемся, как они устроены и по какому принципу происходит их срабатывание.

В состав изделия входят такие элементы:

• Корпус.
• Система управления.
• Верхние и нижние клеммы.
• Устройство коммутации.
• Дугогасительная камера.

В качестве материала для изготовления корпусной части и системы управления используется пластмасса, устойчивая к возгоранию. В составе устройства коммутации имеются подвижные контакты, а также неподвижные.

На паре контактов, являющихся полюсом пакетника, установлена дугогасительная камера. При разрыве контактов под нагрузкой возникает электрическая дуга, которая гасится камерой. Последняя состоит из стальных пластин, изолированных меж собой и находящихся на одинаковом расстоянии. Пластины камеры способствуют охлаждению и угасанию электрической дуги, которая появляется при неисправностях. Автоматы могут иметь одну, две или четыре пары контактов.

У двухполюсных автоматов имеется две пары контактов: одна – подвижная, вторая – неподвижная.

Наглядно принцип работы автоматических выключателей на видео:

Критерии подбора УЗО

При поиске подходящего защитного отключения первым делом смотрят на показатели номинального и дифференциального тока

После этого внимание акцентируют на виде и конструкции аппарата, а также узнают, какой фирмой было произведено УЗО

Номинальный ток

Мастера, специализирующиеся на работе с электричеством, советуют покупать устройство защитного отключения с номинальным током на порядок выше расчётного. Благодаря этому получится добиться надёжности в функционировании выключателя дифференциального тока и долгое время не ремонтировать и не заменять его. Например, для автомата на 40 А целесообразнее выбрать УЗО на 63 А.

Ток утечки

Номинальный дифференциальный отключающий ток УЗО должен иметь значение хотя бы в 3 раза больше тока утечки у цепи электрической техники, предохраняемой от происшествий, т. е. должно выполняться условие IDn> = 3*ID.

Суммарный ток утечки электроустановки ID определяют специальным прибором или рассчитывают, используя определённые данные. Если нет возможности провести измерения, ток утечки рекомендуют определять из расчёта 0,4 мА на 1 А тока нагрузки, а ток утечки цепи — из расчёта 10 мкА на 1 м длины фазного проводника.

Приемлемые значения номинального отключающего тока можно узнать из специальной таблицы.

Таблица: зависимость рекомендуемого значения тока утечки УЗО от номинального тока нагрузки

Номинальный ток нагрузки в зоне защиты, А	16	25	40	63	80
IDn при работе в зоне защиты одиночного потребителя, мА	10	30	30	30	100
IDn при работе в зоне защиты группы потребителей, мА	30	30	30(100)	100	300
IDn УЗО противопожарного назначения на ВРУ, мА	300	300	300	300	300

Разновидности устройств защитного отключения

Выключатель дифференциального тока может иметь один из следующих типов:

• AC. Такие устройства реагируют исключительно на переменный электрический ток, то есть рассчитаны на контроль функционирования освещения, тёплого пола и мелкой бытовой техники;
• A. УЗО этого класса реагируют и на переменный, и на пульсирующий постоянный ток, питающий бытовую технику типа холодильников, системных блоков компьютеров и других приборов под электронным управлением;
• B. Такие устройства защитного отключения используются только на промышленных предприятиях.

УЗО типа B встречается довольно редко, на его корпусе можно увидеть значок в виде сплошной и пунктирной прямых линий

Конструкция УЗО

Если рассматривать конструкцию устройств защитного отключения, то их делят на следующие виды:

• электронные УЗО со встроенной платой, моментально реагирующей на любые перемены в заданных показателях и отключающей питание от сети, но не способной работать без подачи энергии от наружного источника;
• электромеханические УЗО, отличающиеся надёжностью, поскольку они не нуждаются в питании и легко срабатывают в ответ на появление дифференциального тока.

Производители устройств защитного отключения

Как отмечают электрики, наиболее долговечны и надёжны устройства защитного отключения, производимые под следующими названиями:

• ABB — продукция шведско-швейцарской компании, которая выбилась в лидеры по изготовлению электрических приборов, так как создаёт их качественными и безопасными;
• Legrand — французская марка, чьи товары по качеству ничем не уступают компании ABB, но стоят довольно дорого;
• SchneiderElectric — французский бренд, завоевавший симпатии многих специалистов по обслуживанию электроприборов;
• Siemens — огромный концерн, основная специализация которого — изготовление приборов, применяемых в быту (отличается от других фирм меньшим упором на качество товара);
• Moeller — немецкая продукция, отвечающая всем стандартам качества и активно используемая в России;
• IEK — продукция, качество которой приемлемо, а цена — низкая;
• «Контактор» — фирма с хорошей репутацией на рынке России, поскольку она выпускает приборы на заводе, принадлежащем компании Legrand;
• DEKraft — российская компания, ставшая сравнительно недавно производить электроприборы невысокого качества по низкой цене.

Виды автоматов

Классификация автоматических выключателей происходит по следующим параметрам:

• количество полюсов;
• номинальный и предельный токи;
• применяемый тип электромагнитного расцепителя;
• максимальная мощность отключаемой способности.

Рассмотрим по порядку.

Количество полюсов

Количество полюсов — такое количество фаз, которое способен защищать автомат. По количеству полюсов автоматы могут быть:

1. Однополюсные.
   Обеспечивается защита одного выходящего провода, одной фазы.
2. Двухполюсные.
   Как правило, это два совмещенных однополюсных автомата с одной общей ручкой управления. В ситуации, когда ток одного из автоматов превышает разрешенную нагрузку происходит отключение обоих устройств. Используются двухполюсные автоматы для полного отключения нагрузки (одна фаза), отключая рабочую фазу и рабочий нуль.
3. Трехполюсные.
   Используются с трехфазными цепями, при превышении нагрузки происходит отключение трех фаз одновременно. Такие автоматы так же имеют один общий размыкатель цепи.
4. Четырехполюсные.
   Аналогичны двухполюсным, но предназначены для работы с трехфазными цепями. При превышении нагрузки происходит размыкание трех фаз и рабочего нуля одновременно.

Номинальный и предельный токи

Тут все просто — такая сила тока, при которой автомат будет размыкать цепь. При номинальном токе и даже немного больше заявленного будет осуществляться работа, однако только при превышении предельного тока на 10–15% произойдет отключение. Обусловлено это тем, что достаточно часто стартовые токи превышают предельно возможные токи на небольшой промежуток времени, поэтому в автомате есть определенный запас времени, по истечению которого произойдет размыкание цепи.

Тип электромагнитного расцепителя

Эта деталь автомата, которая позволяет размыкать цепь при коротком замыкании, а так же в случае повышения тока (перегрузки) на определенное количество раз. Расцепители разделяются на несколько категорий, рассмотрим самые популярные:

• B — размыкание при превышении номинального тока в 3–5 раз;
• C — при превышении в 5–10 раз;
• D — при превышении в 10–20 раз.

Максимальная мощность отключаемой способности. Такое значение тока короткого замыкания (определяется в тысячах ампер), при котором автомат останется рабочим после размыкания цепи из-за короткого замыкания.

Подбор оптимального сечения кабеля

Каждый кабель, как и автомат, имеет определенный разрешенный ток нагрузки. В зависимости от сечения и материала кабеля варьируется и ток нагрузки. Для выбора автомата по сечению кабеля следует использовать таблицу.

Необходимо заметить, что допускается выбирать кабель с небольшим запасом, но никак не пакетный выключатель! Автомат должен соответствовать планируемой нагрузке! В соответствии с правилами устройств электроустановок 3.1.4 — токи уставок автоматов следует выбирать такие, которые будут меньше расчетных токов выбираемых зон.

Рассмотрим на примере, на определенном участке электропроводка проложена кабелем сечением 2.5 мм квадратных, а нагрузка составляет 12 кВт, в данном случае при монтаже автомата (по минимальному току) на 50 А произойдет возгорание проводки, так как провод с данным сечением рассчитан на разрешенный ток в 27 А, а через него проходит значительно больше. В данном случае разрыва цепи не происходит, так как автомат адаптирован под данные токи, а провод — нет, автоматика отключит автомат только в случае короткого замыкания.

Пренебрежение данным правилом грозит серьезными последствиями!

Именно благодаря такому принципу проводка никогда не перегреется и, следовательно, не произойдет возгорания.

5. Способ соединения проводов в распределительных коробках

Любое соединение проводов обладает переходным сопротивлением, на нём падает напряжение. А значит – происходит нагрев. Защитный автомат защищает не только кабель, но и соединения в распред. коробках. И чем они качественней, тем меньше шансов, что при КЗ или перегрузе скрутка выгорит.

Я считаю, что все типы соединений имеют право на жизнь – и клеммы Ваго, и скрутка с пропайкой, и гильзы, и сварка, и простая скрутка. А их качество зависит прежде всего от совести и профессионализма электрика. И ограничения тока через эти соединения!

Учитывая контакты, максимальный ток электросистемы надо также понижать до 0,7 от макс. тока кабеля. А это 19х0,7=13,3А

Щиты с отсеком для размещения вводного автоматического выключателя

Учитывая необходимость пломбировки многие производители РЩ,РШ,РУ внутри делают отсек для установки вводного автомата, который закрывается передней панелью с элементами для установки пломб. Остальные приборы имеют свободный доступ для обслуживающего персонала.

Вариант учетно распределительного щита с размещением отсеков различного назначения

Очень удобный распределительный щит, в левой части расположены узел учета, ниже отсек для вводных автоматов, все элементы пломбируются представителями энергоснабжающей организации. Правая часть принадлежит потребителю электроэнергии, при необходимости тоже может быть опломбирована должностным лицом ответственным за электрохозяйство.

Читайте так же статью ⇒ Соединение автоматов в щитке.

Расцепитель

Для отключения автомата при возникновении аварийных ситуаций устройство комплектуется расцепителем. Существует несколько типов этих механизмов, конструктивно отличающихся друг от друга и работающих по различным принципам.

Тепловой расцепитель

Конструктивно этот элемент включает в себя спрессованную из двух разных металлов с неодинаковым коэффициентом нелинейного расширения пластину, которая подключается в цепь под нагрузкой и называется биметаллической. При работе расцепителя проходящий через пластину поток электронов нагревает ее.

Поскольку коэффициент расширения металла меньше, чем у пластины, она выгибается в его сторону. Когда номинал тока превышает допустимую величину, изогнутая пластина, воздействуя на спусковой механизм, отключает автомат. Если температура окружающего воздуха отклоняется от нормы, выключатель также срабатывает.

Магнитный расцепитель

Расцепитель этого типа представляет собой катушку, в состав которой входит изолированная обмотка из меди и сердечник. Так как по ней протекает нагрузочный ток, подключаться в цепь она должна последовательно с контактами. Если ток нагрузки превысит допустимый номинал, сердечник переместится под воздействием магнитного поля расцепителя и посредством отключающего устройства разомкнет контакты пакетника.

Селективные автоматы с полупроводниковым расцепителем

Эти устройства оборудованы специальной панелью, на которой устанавливается время отключения автомата. Они обеспечивают временную задержку в случае короткого замыкания, что позволяет при возникновении нештатной ситуации отключить аварийный участок, не прекращая при этом подачи питания на объект.

Автоматический выключатель без расцепителя называется разъединителем.

Пайка проводов под зажим автомата — ERROR (ошибка)

Отдельно хотел бы остановиться на таком способе оконцевания проводов в щите как пайка. Так уж устроена человеческая натура, что люди на всем стараются сэкономить и далеко не всегда хотят тратиться на всевозможные наконечники, инструменты и всякую современную мелочевку для монтажа.

Для примера рассмотрим случай, когда электрик из ЖЭКа дядя Петя выполняет разводку электрического щитка многожильным проводом (или подключает отходящие линии в квартиру). Наконечников НШВИ у него нет. Но под рукой всегда есть старый добрый паяльник. И электрик дядя Петя не находит другого выхода как облудить многопроволочную жилу, запихивает все это дело в контактный зажим автомата и затягивает от души винтом. Чем опасно такое подключение автоматов в распределительном щите?

При сборке распределительных щитов НЕЛЬЗЯ опаивать и облуживать многопроволочную жилу. Дело в том, что луженое соединение со временем начинает «плыть». И чтобы такой контакт был надежный его постоянно нужно проверять и подтягивать. А как показывает практика, про это всегда забывают. Пайка начинает перегреваться, припой плавится, место соединения еще больше ослабляется и контакт начинает «выгорать». В общем, такое соединение может привести к ПОЖАРУ.

Поэтому если при монтаже используется многожильный провод то для его оконцевания нужно применять наконечники НШВИ.

Расчёт номинала вводного автоматического выключателя

Работоспособность устройств и безопасность электрической сети в жилом доме или квартире напрямую зависит от правильного выбора автоматических выключателей, в том числе вводного устройства. Чтобы рассчитать номинал вводного автомата нужно обладать некоторыми электротехническими знаниями.

Для частного дома 380 В 15 кВт

Чтобы произвести расчет вводного автомата для частного дома, необходимо учесть следующие значения: напряжение в сети (U), мощность (P) всех электрических приборов, которые будут работать в сети, поправочный коэффициент, который учитывает одновременное включение электроприборов и качество электропроводки.

Пример расчета:

Допустим, что сумма мощностей всех электроприборов в жилом доме составляет 15 кВт (эта же мощность в России обычно подводится к частным жилым зданиям) при напряжении 380 В. Чтобы рассчитать ток, используем Закон Ома для электрической цепи:

I=P/U;

I=15000/380 = 39, 47 A.

Вводим поправочный коэффициент. Так как все электрические приборы в доме одновременно включаться не будут и, учитывая старую электропроводку, принимаем значение поправочного коэффициента равное 0,85.

Iн=39,47х0,85 = 33,55.

Ближайшие по номиналу значения автоматов: на 32 А и на 40А. Выбираем номинал в наименьшую сторону. И получаем, что для нашего частного дома необходим вводной трехполюсный или четырехполюсный автомат на 32 А.

Для квартиры 220 В

Для квартир с напряжением 220 В расчет вводного автомата аналогичен выбору автомата для частного дома. Единственное различие заключается в том, что изменится мощность и напряжение сети.

Пример расчета:

Допустим, что сумма мощностей будет равняться 10 кВт, поправочный коэффициент примем 0,85, а напряжение, как мы уже знаем, равно 220 В. Тогда:

Iн=10000/220*0,85= 45,45х0,85 = 38,63.

Исходя из полученного значения и округляя номинал к наименьшему, выбираем автоматический выключатель 32 А.

Автомат из бумаги который стреляет

Приготовьте для работы: цветную бумагу, клей, скотч, ножницы.

Приступаем к изготовлению игрушки:

1. Возьмите разноцветную бумагу и скатайте трубочки в количестве 5 штук, чтобы их диаметр был от 1 до 2 см. зафиксируйте клеем кончики.
2. Две из них продолжите еще одними трубочками, от одной из которых следует отрезать около 5 см.
3. Возьмите лист А4 бумаги любого цвета и оберните все трубочки сразу, но не совсем плотно, чтобы у них была возможность двигаться. Зафиксируйте скотчем.
4. Отрежьте ненужную часть листа и сформируйте из нее прямоугольник.
5. На широкой части заготовки вырежьте прямоугольное окошечко.
6. На одной из трубочек сделайте тоже окошечко так, чтобы оно совпало с другой частью коробочка. Двойные элементы приматываем друг к другу с помощью скотча.
7. Со стороны окошечка в основной части поделки приклейте рычажок к то трубочке, что посередине.
8. Из других цветов бумаги снова сверните трубочки.
9. Скрепите друг с другом сделанные детали с теми, что находятся в коробе.
10. Приклад и прицел также сделайте из трубчатых частей. Чтобы присоединить их, используйте скотч.
11. Внизу приклада зафиксируйте коробочку прямоугольной формы (верх ее должен быть открыт).
12. К трубочке посередине присоедините углубление подлинней, а затем поменьше.
13. Чтобы сделать пули, возьмите коричневую или золотистую бумагу и скрутите, чтобы вверху было широкое горлышко, а внизу бумага сходилась.
14. Работа над автоматом с пулями подошла к концу.

Совет!

Чтобы совершить выстрел, сделайте следующее: а) вложите патрон в углубление, которое находится в трубочке посередине;

б) продвиньте рычаг вперед и закройте зазор;

в) наберите воздуха и что есть мочи дуньте в углубление, находящееся рядом с прикладом.

Остальные пули можно засовывать в нижнюю часть приклада.

Разновидности вводных аппаратов

Аппарат защиты бывает двух типов:

• 2-полюсные в однофазной сети;
• 3-полюсной в трехфазной сети;
• 4-полюсные в трехфазной сети.

Большинство электриков предпочитает ставить четырех полюсной автомат в трехфазной сети. Поскольку в этом случае при перегреве нейтральный проводник расцепляется вместе с линейными проводниками. Иногда можно встретить стоящий на вводе трех полюсной автоматический выключатель, при работе которого расцепление происходит только линейных проводников.

Расчёт мощности потребителей

Каждую электрическую сеть в квартире или доме можно условно поделить на участки (помещения). В зависимости от того, какие приборы планируется использовать на том или ином участке делается расчёт электропроводки. Обычно зоны электропроводки для каждого автомата разделены между собой на каждое помещение квартиры или дома. Один участок проводки на одну комнату, второй на другую, а третий на кухню и ванную комнату. Особняком в данной ситуации стоят такие мощные потребители как электроплитки, духовые шкафы, водонагреватели, котлы отопления. Такая техника требует выделенной линии питания, поэтому в современных домах, предназначенных для использования с электрическими плитами, для обеспечения питания прибора выведен отдельный автоматический выключатель.

Рассчитать требуемый ток для того или иного участка проводки достаточно просто. Для этого используется формула I=P/U, в соответствии с которой I — сила тока, P — мощность (в ваттах) всех работающих электрических приборов на этой линии, U — напряжение сети (является стандартным — 220 вольт). Для расчета необходимо сложить мощности тех электроприборов, которые планируется использовать на линии, после чего разделить полученную сумму на 220. Отсюда и получаем силу тока, в соответствии с которой надо будет выбрать кабель определенного сечения.

В качестве примера возьмем участок (комната) и рассчитаем для неё автомат и кабель необходимого сечения. В комнате одновременно будут работать:

• пылесос (1300 Вт);
• электроутюг (1000 Вт);
• кондиционер (1300 Вт);
• компьютер (300 Вт).

Сложим данные показатели (1300+1000+1300+300 = 3900 Вт) и разделим их на 220 (3900/220 = 17.72). Получается, что сила тока равна 17.72, подбираем для этого оптимальное сечение кабеля исходя из таблицы, берем медный кабель с сечением 2.5 мм или 4 мм квадратных (обязательно берем с запасом) и автомат с номинальным током защиты в 20 ампер.

Стоит упомянуть, что не стоит выбирать автоматический выключатель с завышенным показателем номинального тока, так как при перегрузке электрической сети (превышении показателей длительно-допустимого тока для определенного провода) начнется возгорание проводки. Номинал автомата должен быть соответствовать величине длительно-допустимого тока проводника или быть меньше.

Опытные электрики неоднократно говорят о том, что не стоит устанавливать кабели небольшого сечения из-за их дешевизны, следует выбирать кабель с запасом во избежание перегрузки электрического участка и возгорания проводки. А вот выбирать мощный автомат противопоказано!

Проводка монтируется один раз, заменить её сложно, а произвести замену выключателя в случае значительно возросшей нагрузки в разы проще.

На данный момент появляется все больше мощных электрических приборов, поэтому стоит заранее позаботиться, вдруг вы решите использовать более мощный пылесос или же добавить в помещение какой-то дополнительный прибор.

2. Выбор сечения кабеля

Сечение выбираем исходя из таблиц ПУЭ (Библия электрика). А именно, таблица 1.3.4:

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами.

Сечение токопроводящей жилы, мм2	Ток, А, для проводов, проложенных
открыто	в одной трубе
двух одно жильных	трех одно жильных	четырех одно жильных	одного двух жильного	одного трех жильного
0,5	11	–	–	–	–	–
0,75	15	–	–	–	–	–
1	17	16	15	14	15	14
1,2	20	18	16	15	16	14,5
1,5	23	19	17	16	18	15
2	26	24	22	20	23	19
2,5	30	27	25	25	25	21
3	34	32	28	26	28	24
4	41	38	35	30	32	27
5	46	42	39	34	37	31
6	50	46	42	40	40	34
8	62	54	51	46	48	43
10	80	70	60	50	55	50
16	100	85	80	75	80	70
25	140	115	100	90	100	85
35	170	135	125	115	125	100
50	215	185	170	150	160	135
70	270	225	210	185	195	175
95	330	275	255	225	245	215
120	385	315	290	260	295	250
150	440	360	330	–	–	–
185	510	–	–	–	–	–
240	605	–	–	–	–	–
300	695	–	–	–	–	–
400	830	–	–	–	–	–

В нашем случае (одна фаза и ноль) применяется кабель с двумя жилами, прокладка кабеля – в теплоизолированной стене, поэтому надо брать столбец “в одной трубе двух одножильных”.

Поскольку в жилых помещениях для скрытой проводки запрещено использовать провод сечением менее 1,5 мм², то выбираем 1,5 мм², для него максимальный ток в этом случае 19А. Вроде нормально. Пока.

Далее пойдут факторы, которые на практике понижают максимально допустимый ток.

Вводной защитный автомат: типы устройств и особенности выбора

Как было сказано выше, вводные автоматы позволяют отключить питание электропроводки, если ее необходимо отремонтировать или произвести модернизацию. Вводной автомат обычно не устанавливают в квартиру, его монтаж производится чаще всего производится на лестничной площадке. В одноэтажных зданиях их устанавливают снаружи дома, на улице. Внешне входной автомат практически неотличим от защитных устройств, смонтированных внутри распределительных щитов, но при этом величина номинального тока, на которую он рассчитан, гораздо выше.

Защитные устройства, устанавливаемые на ввод, могут иметь от двух до четырех полюсов. Количество их у выбранного автомата зависит от механизма энергоснабжения, монтаж которого произведен на объекте.

Иногда перед электросчетчиком на ввод ставят простой защитный размыкатель с большим номиналом тока. Монтаж этого прибора не обеспечивает надежной защиты проводки, поскольку при обесточивании происходит разрыв фазной линии, но при этом нулевой проводник по-прежнему контактирует с устройством подачи электричества.

Что такое автоматический выключатель и их разновидности – на следующем видео:

Какой автомат по номиналу поставить на квартиру или частный дом, можно решить, посчитав суммарный ток проводника и линий электропитания. Расчеты нужно делать, исходя из того, что все приборы включены, а значит, линия находится под максимальной нагрузкой.

Подбирая вводное устройство, следует учитывать мощность, которая потребляется объектом, а также фазность энергопитания. В однофазных сетях перед электросчетчиком нужно устанавливать ВА на два полюса, для трехфазных цепей – на три или на четыре.

Напряжение к аппарату подводится посредством воздушной или подземной линии.