Как не оконфузиться при выборе автоматического выключателя
Краткая заметка по поводу выбора автоматических выключателей. Искренне надеюсь, что читатель не узнает для себя ничего нового.
У поста есть видеоверсия на моем ютуб канале. Реалии времени заставляют меня делать еще и видео:
Определимся с целью
Для начала нужно определиться — для чего нам автоматический выключатель в электрощите. Задача автоматического выключателя — прежде всего защитить стационарную кабельную линию от протекания токов свыше предельно допустимых. Если ток превышен — то проводники нагреваются, с плавлением и разрушением изоляции или расплавлением самих проводников. И если не случится пожара, то случится дорогостоящий ремонт, с работами по замене замурованной в стенах электропроводки. А ток может быть превышен, если к линии подключили слишком много потребителей (происходит перегрузка) или если происходит короткое замыкание. Неправильный выбор характеристик автоматического выключателя — путь к дорогостоящему ремонту, а при особенной везучести — к пожару.
Номинальный ток
Поняв, что автоматический выключатель должен защитить кабельную линию от протекания тока свыше допустимого, мы должны понять, какой же ток допустимый. Чаще всего ссылаются на вот эту табличку из ПУЭ (таблица 1.3.4):
Но, на мой субъективный взгляд, у этой таблички есть существенный недостаток, и он указан в источнике — эта табличка составлена для окружающей температуры +25, температуры земли +15 и температуры жилы (. ) +65. Длительная работа изоляции при повышенной температуре ускоряет процесс старения полимеров, поэтому мое личное мнение — указанные в таблице цифры стоит уменьшить хотя бы на 1/4. Если кабель проложен таким образом, что его охлаждение затруднено, то предельно допустимый рабочий ток также уменьшают. Например если кабель расположен в пучке с другими кабелями или под слоем теплоизоляции.
И вот в этом месте подходим к самой неочевидной вещи. В таблице указаны предельно допустимые токи, а на автоматических выключателях указан номинальный ток. Номинальный ток автоматического выключателя, указанный на нем — это ток, который может длительно проходить через автоматический выключатель и не вызывать его отключения. Для определения тока отключения заглянем в документацию, в график время-токовых характеристик:
Но это график конкретного экземпляра автоматического выключателя. В реальном мире, у автоматических выключателей есть разброс характеристик, даже у выключателей взятых из одной коробки. Поэтому на графике изображена область, в которой окажется характеристика случайно взятого автоматического выключателя.
В результате, если взять определенный ток, то мы получим диапазон значений времени, за которое сработает автоматический выключатель. От и до, как например вот здесь:
Думаю очевидно, что в расчетах стоит полагать, что нам попался самый плохой экземпляр, и берется самое худшее значение.
В автоматическом выключателе есть два расцепителя — тепловой, который достаточно точный, но медленный, и электромагнитный — очень быстрый, но неточный. (В посте (https://serkov.su/blog/?p=5563) я разбирал, как к такому пришли, и почему лучше пока ничего не придумали.) В итоге получается нелинейная зависимость времени срабатывания от протекающего тока. Для наглядности возьмем автоматический выключатель, на котором указан номинальный ток 16А. При перегрузке будет работать тепловой расцепитель:
До тока в 1,13 от номинального, расцепления совсем не произойдет (16*1,13=18,08А)
При токе в 1,45 от номинального тепловой расцепитель сработает, но за время менее 1 часа (!). (16*1,45=23,2А)
При токе в 2,55 от номинального тепловой расцепитель сработает за время менее 60 сек. (16*2,55= 40А)
При превышении тока еще сильнее — сработает электромагнитный расцепитель, но об этом чуть позже.
Все это становится понятнее, если взглянуть на график:
Откуда взялись эти магические цифры? Из стандарта (у нас в стране — ГОСТ 60898-1-220). Просто разработчики условились, что разброс параметров срабатывания расцепителей должны быть в этих пределах. Причем скорее всего взяли просто две удобные точки времени — 1 час и 1 минута, и воспользовались статистическими данными, чтобы получить кратности номинального тока.
Ну и чтобы совсем жизнь мёдом не казалась, стоит добавить, что в зависимости от температуры окружающей среды применяют коэффициенты. На жаре тепловой расцепитель прогревается и срабатывает быстрее, а вот на морозе наоборот.
А теперь сценарий везунчика по жизни. В частный дом заходит кабель, сечением 1,5 мм2. Щиток с автоматическим выключателем находится в холодном предбаннике, когда на улице мороз -35. Кабель от щитка идет через стену под слоем утеплителя. Автоматический выключатель на 16А почти час (!) будет пропускать ток в (16*1,45*1,25(поправочный на температуру, рис.4) = 29А. При 19А по табличке из ПУЭ у нас жилы будут горячими — +65С, а под слоем утеплителя изоляция уже начнет плавиться.
Еще раз резюмирую: Номинальный ток автоматического выключателя НЕ РАВЕН предельно допустимому току кабеля. Предельный ток кабеля должен вызывать отключение автоматического выключателя в адекватное время.
Тип электромагнитного расцепителя
Тепловой расцепитель медленный, что плохо при коротком замыкании — токи могут быть огромными, и даже за одну секунду могут наделать бед. Поэтому в конструкцию автоматического выключателя добавили электромагнитный расцепитель, который срабатывает за доли секунды. Но он настроен на ток в разы превышающий номинальный.
Дело в том, что некоторые виды потребителей при включении потребляют ток в разы, превышающий ток в рабочем режиме. Например мотор в пылесосе в момент включения кратковременно потребляет ток в 2-3 раза больший, но после разгона мотора, потребление снижается. Возможно вы замечали, как лампочки накаливания слегка притухают в момент включения чего-то как раз из-за этого. Вот график потребления тока мотора пылесоса:
Чтобы эти пусковые токи не заставляли сработать электромагнитный расцепитель, его характеристику сдвинули в зону бОльших токов, что бы такие кратковременные превышения тока были в зоне теплового расцепителя, который в силу своей инерционности такие краткосрочные процессы не замечает.
В итоге получилась линейка автоматических выключателей с одинаковыми тепловыми расцепителями, но с разными электромагнитными. Из-за огромного разброса параметров электромагнитных расцепителей — получились большие разбросы кратности тока срабатывания:
Характеристика В — электромагнитный расцепитель сработает при превышении тока в 3-5 раз
Характеристика С — электромагнитный расцепитель сработает при превышении тока в 5-10 раз
Характеристика D — электромагнитный расцепитель сработает при превышении тока в 10-20 раз
Вот они на графике:
Есть и другие характеристики (K, Z и т.д) но встречаются крайне редко и под заказ, поэтому опустим их.
Если по какой-то причине стартовые токи кратковременно попадут в зону действия электромагнитного расцепителя то возможны ложные срабатывания. И именно для исключения таких ложных срабатываний и сделали несколько типов характеристик.
Некоторые производители для упрощения указывают стартовые токи, вот например светодиодный драйвер уважаемой фирмы при включении кушает солидные 55А (из-за зарядки конденсатора в блоке питания), производитель даже сразу посчитал, сколько светодиодных драйверов можно подключить параллельно на один автоматический выключатель:
4 штуки с характеристикой В и 7 штук на автомат с характеристикой С. Кто бы мог подумать, что 150 ватт светодиодного света могут вышибать 16А автомат! Ситуация становится еще хуже, если используются некачественные светодиодные светильники, где производитель не только не предусмотрел плавный старт, да даже пусковой ток не регламентирует!
Если используется большое количество светодиодных светильников — то придется делить их на группы, чтобы одновременный пуск не вызывал срабатывание автоматического выключателя. Пытливый читатель задастся вопросом — а почему бы не взять просто автоматический выключатель с характеристикой «C» или «D»? Тогда бы пусковые токи не вызывали бы ложных срабатываний! Но не все так просто.
Ток короткого замыкания
Можно иногда услышать выражение «сопротивление цепи фаза-нуль», оно по сути про то же. Ток короткого замыкания — это величина тока в цепи, в случае если из-за повреждения случается короткое замыкание (прямое соединение фазного проводника и нейтрального, или соединение фазного и заземления) в самом дальнем участке. В идеальном мире с идеальными проводниками ток короткого замыкания был бы бесконечным. Но в реальном мире кабели имеют собственное сопротивление, и чем они длиннее тоньше — тем выше их собственное сопротивление. При обычной работе это не так важно — их собственное сопротивление много меньше сопротивления нагрузки. Но если случится короткое замыкание, ток будет ограничен именно этим собственным сопротивлением всех проводников в цепи + внутреннее сопротивление источника тока.
А теперь смотрим. В деревне Вилларибо измеренный ток короткого замыкания линии 278 Ампер, и электрик поставил автоматический выключатель С16:
Как видим все отлично — при коротком замыкании тока будет достаточно, чтобы электромагнитный расцепитель сработал. А вот в деревне Вилабаджо очень плохая проводка, и ток короткого замыкания всего 124 А. Смотрим на график:
В самом худшем случае, электромагнитный расцепитель типа «С» сработает при токе в 10 раз больше номинального (16*10=160А). А значит при 124А возможна ситуация, когда электромагнитный расцепитель при коротком замыкании не сработает, а пока тепловой расцепитель успеет сработать — по линии будет гулять ток в 124А, что может закончиться плохо. В таком случае деревне Вилабаджо нужно или менять проводку, чтобы уменьшить потери, или использовать автоматический выключатель типа В16, у которого электромагнитный расцепитель сработает в худшем случае при токе 5*16=80А. Теперь вы понимаете, почему характеристика типа D (10-20 *Iном) в некоторых случаях изощренный способ стрелять себе в ногу?
Как же определить ток короткого замыкания? Для проектируемых линий его можно расчитать — длина кабеля известна, сечение тоже. Для линий уже находящихся в эксплуатации — только измерять, поскольку никто не знает, на что пришлось пойти электрикам при ремонте поврежденных участков.
Для определения тока короткого замыкания есть специальные приборы. Показывать современные не интересно, поэтому покажу суровый советский олдскул, который есть у меня. М-417 измеряет сопротивление цепи путем измерения падения напряжения на известном сопротивлении, а ток короткого замыкания необходимо рассчитывать:
Щ41160, творение сумрачного советского гения. Устраивает короткое замыкание на доли секунды и измеряет ток непосредственно. В коричневой коробочке на проводе — предохранитель на 100А.:
Как правило, ток короткого замыкания измеряют при введении линии в эксплуатацию, и планово, раз в несколько лет. Только после измерения тока короткого замыкания можно сказать, правильно ли подобрана защита.
Ток короткого замыкания равен . Oh shi.
Если ток короткого замыкания будет черезчур большим? Вот тут мы сталкиваемся с отключающей способностью автоматического выключателя. В момент размыкания контактов выключателя загорается электрическая дуга, которая сама по себе проводит ток и гаснет неохотно. Для ее принудительного разрушения в конструкции автоматических выключателей предусмотрены дугогасительные камеры. Вот здесь на высокоскоростной съемке видно как работает дугогасительная камера:
На автоматическом выключателе в прямоугольной рамке нанесена величина отключающей способности в амперах — это максимальный ток, который способен разомкнуть автоматический выключатель без поломки. Вот на фото автоматические выключатели с отключающей способностью в 3000, 4500, 6000 и 10000 А:
Для наглядности я их разобрал. Большая отключающая способность заставляет не только делать дугогасительные камеры больше, но и усиливать другие конструктивные части, например защиту от прогара вбок.
Отключающая способность автоматического выключателя должна быть больше тока короткого замыкания в линии. Как правило, 6000 А достаточно для большинства применений. 4500А обычно достаточно для работы в линиях старых домов, но может быть недостаточным в новых сетях.
Коммутационная стойкость
При каждом включении/отключении автомата меж контактов загорается дуга, которая постепенно разрушает контактную группу. Производитель часто указывает количество циклов включения/отключения, который должны выдержать контакты:
Отсюда легко видеть, что автоматический выключатель не замена нормальному выключателю при частом использовании. Если пожадничать, и вместо пускателя с контактором заставить сотрудника включать/отключать мешалку дергая автомат по 10 раз в день, то автомат может прийти в негодность менее чем за пару лет. Вот фото автоматического выключателя, контакты которого пришли в негодность из-за большого тока:
Помните, каждая коммутация и срабатывание автоматического выключателя «съедает» его ресурс.
Класс токоограничения
Наверное самая мистическая характеристика. Указывается в виде цифры в квадратике. Про нее в рунете написано мало и чаще ерунда. Класс токоограничения, если упрощать, говорит о количестве электричества, которое успеет пройти через автоматический выключатель при коротком замыкании прежде, чем он отключит цепь, и говорит о быстродействии. Всего классов три:
Что интересно, отечественными стандартами класс токоограничения не регламентируется, поэтому на картинке выше нет кириллицы. Цифры в таблице — это величина интеграла Джоуля. Отечественные производители указывают класс просто потому что «так принято», а не того требуют отечественные стандарты 🙂 В быту на данный параметр можно не обращать внимание — классы хуже третьего встречаются в продаже не часто.
Селективность
Вам бы не хотелось, чтобы при перегрузке или коротком замыкании срабатывал автоматический выключатель где-то на столбе у ввода в дом. При последовательном соединении автоматов защиты, подбором их характеристик можно добиться селективности — свойству срабатывать защите ближайшей к повреждению, без срабатывания вышестоящей. И у меня две новости.
Хорошая — можно воспользоваться специальными таблицами, которые есть у многих производителей, и подобрать пары автоматических выключателей, которые при перегрузке будут обеспечивать селективность. На графике это видно как непересекающиеся графики работы расцепителей:
Но по графику вы могли понять, что плохая новость — обеспечить полную селективность автоматических выключателей при коротком замыкании затруднительно. Кривые пересекаются в области больших токов. Поэтому чаще всего речь о частичной селективности. Например, если синий график — автомат В10, а фиолетовый В40, то ток селективности составит 120А (значение взято из таблиц одного производителя для конкретной модели автоматов). Тоесть при токах меньше тока селективности — все отлично. При токах больше — сработать могут оба устройства защиты.
В бытовой серии модульных автоматических выключателей обеспечивать селективность, даже частичную, довольно трудно. Лишь большие и мощные устройства защиты, например на подстанциях, имеют тонкие настройки уставок расцепителей для обеспечения селективности с вышестоящими устройствами защиты.
Да скажи уже что ставить!?
Прежде всего то, что предусмотрено проектом.
Ну а если уж совсем среднестатистический случай с кучей оговорок, то:
Линия 1,5 мм2 — Автомат В10 с отключающей способностью 6000А
Линия 2,5 мм2 — Автомат В16 с отключающей способностью 6000А
Применение автоматического выключателя с характеристикой «C» или «D» вместо «B» должно иметь вескую причину.
Плюшки
Автоматические выключатели разных производителей могут содержать разные приятности/полезности, которые напрямую на защитные функции не влияют, но могут быть полезны:
Это различные шторки/колпачки/крышечки для пломбирования вводного автомата по требованию электросетевой компании.
Это визуальный индикатор фактического состояния контактов, такой индикатор останется красным, если контакты из-за перегрузки сварились
Это окошки для дополнительных нашлепок с электромагнитными расцепителями, контактами
Это дополнительное окошко у клемм для использования гребенки при подключении
и прочее и прочее.
Резюме
Номинальный ток автоматического выключателя не равен предельно допустимому для кабеля! В силу особенностей конструкции автоматический выключатель может длительное время пропускать через себя токи значительно больше номинальных и не отключаться.
Разные типы электромагнитных расцепителей позволяют избежать ложных срабатываний, но использовать тип С, и в особенности тип D нужно понимая что к чему.
Если ток короткого замыкания в вашей линии мал — то использование автоматического выключателя требует вдумчивого подхода.
Если ток короткого замыкания в вашей линии огромен, то отключающая способность автоматического выключателя должна быть еще больше.
А чтобы знать ток короткого замыкания, его нужно измерить специализированным прибором. И только после измерения можно сказать, будет ли правильно работать защита
Хочу сказать спасибо всем, кто принимал участие в рецензировании черновика. Буду рад указаниям на фактические ошибки в статье и ценным дополнениям.
Что на выключателе написано?
Выбираете устройство защиты электрических цепей – читайте маркировку!
В специализированных магазинах, сетях DIY, на строительных рынках сейчас такой выбор электротехнического оборудования, что впору растеряться. Попробуй-ка запомнить отличительные особенности каждой серии автоматических выключателей, УЗО, автоматических выключателей дифференциального типа!
Между тем, тренировать память вовсе не обязательно. Вся необходимая информация указывается на самих устройствах, в их паспортах и на сайте производителя. Главное, научиться читать маркировку. Разобраться в непонятных цифрах и значках помогут специалисты IEK GROUP – одного из ведущих российских производителей и поставщиков электротехнического оборудования. А начнем мы с автоматических выключателей.
Ориентир – на предельную отключающую способность
Основной технической характеристикой автоматического выключателя является предельная отключающая способность (согласно ГОСТ Р 50345-2010).
Эта характеристика обозначает максимальный ток, при котором автоматический выключатель сможет отключиться и разорвать электрическую цепь. Чем больше предельная отключающая способность, тем лучше, и у современных выключателей проверенных производителей она не бывает ниже 4500 А.
На рисунке 1 на лицевой панели корпуса выключателя рядом с предельной отключающей способностью 10 000 А указана цифра 3 – это класс токоограничения
Класс токоограничения определяется скоростью гашения дуги. Устройства класса 3 – самые надёжные, они срабатывают за время, не превышающее 2,5–6 миллисекунд. Уточнить эту техническую характеристику можно в паспорте изделия или на сайте производителя.
Рис. 1. Предельная отключающая способность и класс токоограничения.
Если вы собираетесь защитить автоматическими выключателями электросеть в квартире, то в большинстве случаев имеет смысл остановиться на серии автоматических выключателей ВА47-29 IEK ® . Их отключающая способность – 4500 А, для обычных бытовых нагрузок этого достаточно.
Для коттеджей и частных домов, коммерческой недвижимости, где нагрузка на электрические цепи выше, а электрооборудование более мощное (насос, бойлер и т.д.), лучше выбрать автоматические выключатели серии ВА47-60М IEK ® . Предельная коммутационная способность этих выключателей – 6000 А, что обеспечивает надежную защиту электрических сетей при большей нагрузке. Также эти устройства прекрасно подходят для применения в групповых щитках (квартирных и этажных), в учетно-распределительных щитах административных и жилых зданий.
Автоматические выключатели ВА47-100 IEK ® рекомендуются к применению во вводно-распределительных устройствах бытовых и промышленных электроустановок, они обладают увеличенной коммутационной способностью 10 000 А.
Выключатели следующей серии ВА47-150 IEK ® могут применяться не только в жилом и административном секторе, но и на промышленных объектах. Высокая предельная коммутационная способность 15 000 А и номинальный ток до 125 А позволяют использовать их вместо силовых автоматических выключателей на малые токи. При этом предприятие экономит пространство в электротехнических шкафах за счет компактности исполнения ВА47-150, что сейчас является актуальным трендом.
Номинальный ток
Еще два обозначения, которые обычно стоят рядом: характеристика срабатывания и номинальный ток автоматического выключателя. Остановимся на них подробнее.
Рис. 2. Характеристика срабатывания и номинальный ток.
На рис. 2 рядом с буквой указаны цифры 16 – это номинальный ток автоматического выключателя в амперах. Данная маркировка означает, что выключатель способен длительно проводить ток 16 А при температуре 30 °С. Такие устройства используют для защиты линий, питающих бытовые розетки с заземляющим контактом. Для освещения и линий розеток без заземляющего контакта достаточно номинала 10 А. На линию электроплиты обычно устанавливают устройство номиналом 32 А или 40 А — в зависимости от мощности электроплиты и характеристик электропроводки.
Общий автоматический выключатель на вводе в квартиру или дом по номиналу должен на одну ступень превосходить аппарат на самой нагруженной линии. То есть на вводе в квартиру с электроплитой (40 А) устанавливают общий выключатель номиналом 50 А.
Ещё один способ выбрать автоматический выключатель: измерить сечение проводов отходящей линии. Так, для одножильного медного провода сечением мм 2 подойдёт выключатель на 10 А, для 2,5 мм 2 — на 16 А, для 4 мм 2 — до 25 А, а для 6 мм 2 — 32 А. Помимо сечения провода нужно учитывать и характеристики электрооборудования на другом конце линии. Например, каким бы кабелем вы не подключили обычную бытовую розетку, ее максимум — 16 А, что указано на механизме.
Ни в коем случае нельзя использовать автоматический выключатель, если его номинальный ток превышает величину, предусмотренную проектом. Нарушение этого правила чревато серьезными последствиями, вплоть до пожара и поражения электрическим током из-за разрушения изоляции перегревшейся проводки. Проектировщики подбирают номиналы вводного и прочих выключателей, пользуясь специальными программами и материалами – в частности, Таблицами селективности, которые разработали специалисты IEK GROUP.
Характеристика срабатывания
На корпусе выключателя рядом с маркировкой номинального тока стоит буква С (рис. 2). Это характеристика срабатывания, которая поможет окончательно определиться с выбором устройства.
Сначала немного теории. Современные автоматические выключатели должны иметь два типа защиты: тепловую (от перегрузки) и электромагнитную (от короткого замыкания).
Тепловая защита срабатывает, если ток превышает номинал автоматического выключателя. В зависимости от перегрузки время, за которое устройство отключается, составляет от нескольких минут до секунд. Однако есть нюанс: если температура внутри электротехнического щитка более 30 °С (температура калибровки), то автоматический выключатель может сработать при токе меньше номинального. Это вполне объяснимо: тепловой расцепитель реагирует на перегрев.
Электромагнитная защита разорвет цепь при коротком замыкании. В соответствии с требованиями п.1.7.79 Правил устройства электроустановок, для бытовой сети с напряжением 220 В наибольшее время срабатывания автоматического выключателя в случае короткого замыкания не должно превышать 0,4 секунды. На практике аппараты известных производителей отключают ток значительно быстрее.
Рис. 3. Автоматические выключатели номиналом 10, 25, 40 и 50 А, характеристика срабатывания – B, C, D.
Ориентируясь на букву B, C или D, вы можете понять, каким образом сработает электромагнитная защита при коротком замыкании. Автоматические выключатели типа B отключатся при превышении номинального тока в 3-5 раз, устройства типа C – в 5-10 раз, типа D – в 10-15 раз
Как правило, по умолчанию выбирают универсальные автоматические выключатели типа C – для общих нагрузок, включая небольшие двигатели (стиральная машина, пылесос, холодильник, маломощный циркуляционный насос и т. п.). Устройства типа С менее чувствительны и не подвержены ложным срабатываниям из-за пусковых токов, возникающих при включении бытовой электротехники.
Тип B предназначен для бытовых приборов и освещения, но на практике его стоит использовать только для освещения, поскольку никогда не известно точно, что именно будет включаться в розетки.
Тип D – это автоматические выключатели для защиты линий, питающих устройства с большими пусковыми токами: скважинные, колодезные и мощные циркуляционные насосы, оборудование домашней котельной, моторизованный привод гаражных ворот и т. д. Выключатели подобного типа чаще используют в индивидуальных жилых домах.
Полюсность: 1 или 2?
Двухполюсный выключатель ВА47‑60М IEK ®
В продаже встречаются автоматические выключатели с разным количеством полюсов – от 1 до 4. Отличить их довольно просто даже по внешнему виду, а также по схемам, нарисованным на лицевой панели.
В чем принципиальная разница между этими аппаратами? Одно- и двухполюсные выключатели применяют в однофазных сетях, а приборы с большим количеством полюсов – в трехфазных.
Если говорить об однофазной сети, то однополюсный выключатель предназначен для отключения одной линии –фазной. Двухполюсный контролирует одновременно фазный и нулевой проводники и в случае какой-либо неисправности отключает питание обеих линий одновременно.
Конечно, однополюсный выключатель справится с защитой бытовой электросети среднестатистической квартиры. Однако специалисты считают, что большую надежность обеспечивают 2-полюсные выключатели, у них, если можно так выразиться, двойная защита и увеличенное быстродействие.
Дополнительные устройства
Производители предлагают широкий выбор не только автоматических выключателей, но и дополнительных устройств к ним. Чаще они используются в коммерческой недвижимости или промышленности, но некоторые устройства могут пригодиться для квартиры или индивидуального жилого дома.
Например, расцепитель минимального/максимального напряжения (РММ IEK ® ) служит для защиты электроприборов от аварийного повышения или понижения сетевого напряжения при плохом качестве электроснабжения. При срабатывании устройство выключает автоматический выключатель механическим путём, прерывая тем самым электроснабжение.
Независимый расцепитель (РН IEK ® ) предназначен для дистанционного отключения одно-, двух-, трех- и четырехполюсных автоматических выключателей. Например, при использовании в системе «Умный дом» он может отключать водоснабжение при возникновении протечек воды или электроснабжение, если получит сигнал от датчика дыма.
Важный выбор
На рынке представлено множество автоматических выключателей различных торговых марок, и выбрать среди них подходящие именно вам устройства – задача не из простых. Но после прочтения нашей статьи решение наверняка найдется, ведь вы уже знаете, на какие характеристики необходимо обращать внимание.
А вот что стоит проигнорировать – так это советы доморощенных «специалистов», которых сейчас много в Интернете. Порой их рекомендации по выбору электротехнического оборудования вызывают недоумение. Авторы, например, уделяют особое внимание «приятному на ощупь пластику», стильному дизайну и прочим достоинствам автоматических выключателей.
Безусловно, потребителю решать, являются ли для него эти преимущества главными. Но вряд ли вы будете ежедневно прикасаться к автоматическим выключателям, так имеет ли смысл переплачивать за приятные тактильные ощущения? Гораздо важнее, например, индикация на корпусе, благодаря которой вы сможете понять – отключено электроснабжение или сеть находится под напряжением?
И конечно, выбирать автоматические выключатели лучше среди продукции проверенных брендов, давно зарекомендовавших себя на российском рынке.
Автоматические выключатели IEK ® известны потребителям на протяжении уже 20 лет. Они производятся на высокотехнологичном оборудовании, проходят точную настройку и выдерживают 4-уровневый контроль качества.
Модульное оборудование IEK ® успешно применяется на объектах любой сложности: от атомных электростанций до Звездного городка (космодром «Восточный»). Отзывы потребителей о продукции IEK ® вы можете найти на сайте iek.ru.
Инженеры IEK GROUP постоянно работают над совершенствованием конструкции автоматических выключателей, чтобы сделать их эксплуатацию еще более надежной и удобной. По результатам разработок своих специалистов компания получила ряд патентов.
В частности, была усовершенствована дугогасительная система с увеличенным сроком службы за счет повышенной устойчивости к токам короткого замыкания (патент № 139886). Запатентованной технологией оснащены все автоматические выключатели серии ВА47-29 IEK ®
Постоянно работая над улучшением качества модульного оборудования, компания IEK GROUP смогла увеличить до 10 лет срок гарантии на автоматические выключатели IEK ® , выпущенные в 2018 году и позже. Приобретайте электротехническое оборудование у официальных дилеров IEK GROUP, доверяйте монтаж только квалифицированным специалистам – и электроснабжение вашего дома будет надежным и безопасным!
Что такое номинальный ток расцепителя автоматического выключателя?
Смущает понятие номинальный ток расцепителя. Есть номинальный ток выключателя и связанный с ним коэффициентами токи расцепителей. Ток мгновенного расцепителя (отсечка) кратный номинальному току АВ (для АВ со шкалой отключения С лежит в интервале ( 5 -10)*Iн. Тепловой рацепитель — тут кривая отключения с обратно- токовой характеристикой. Чем больше ток превышает номинал тем быстрее отключение. Для АВ со встроенной электронной защитой выбирается ток расцепителя равным или меньше тока АВ. ПО току рацепителя выбирается коэфф. перегрузки, отсечки. 
Выбор автоматического выключателя: виды и характеристики электрических автоматов
Наверняка многие из нас задумывались, почему автоматические выключатели так оперативно вытеснили из электросхем устаревшие плавкие предохранители? Активность их внедрения обоснована рядом весьма убедительных аргументов, среди которых возможность купить этот вид защиты, идеально соответствующий время-токовым данным конкретных видов электрооборудования.
Сомневаетесь, какой именно автомат вам нужен и не знаете, как правильно его выбрать? Мы поможем найти верное решение — в статье рассмотрена классификация этих устройств. А также важные характеристики, на которые следует обратить пристальное внимание при выборе автоматического выключателя.
Чтобы вам было проще разобраться с автоматами, материал статьи дополнен наглядными фото и полезными видеорекомендациями от специалистов.
Классификация автоматических выключателей
Автомат практически моментально отключает вверенную ему линию, что исключает повреждение проводки и питающейся от сети техники. После выполненного отключения ветку можно сразу же вновь запустить, не производя замену предохранительного прибора.
Обычно автоматические выключатели выбирают по четырем ключевым параметрам – номинальной отключающей способности, количеству полюсов, время-токовой характеристике, номинальному рабочему току.
По номинальной отключающей способности
Данная характеристика указывает на допустимый ток короткого замыкания (КЗ), при котором выключатель сработает и, разомкнув цепь, обесточит проводку и приборы, подключенные к ней.
По данному параметру разделяют три вида автоматов – 4.5 кА, 6 кА, 10 кА.
- Автоматы на 4.5 кА (4500 А) обычно используются для для исключения повреждения силовых линий частных жилых объектов. Сопротивление проводки от подстанции до места КЗ составляет примерно 0.05 Ом, что дает предельный ток около 500 А.
- Устройства на 6 кА (6000 А) применяются для защиты от КЗ жилого сектора, общественных мест, где сопротивление линий может достигать 0.04 Ома, что повышает вероятность получить замыкание до 5,5 кА.
- Выключатели на 10 кА (10000 А) используются для защиты электроустановок промышленного назначения. Ток до 10000 А может возникнуть в короткой электроцепи, располагающейся близко к подстанции.
Перед выбором оптимальной модификации выключателя важно понять, возможны ли токи КЗ, превышающие 4.5 кА или 6 кА?
Выключение автомата происходит при КЗ заданных значений. Чаще всего для бытовых нужд применяют выключатели модификации 6000 А.
Модели 4500 А для защиты современных электросетей практически не используются, а в некоторых странах их запрещено эксплуатировать.
Если вас интересует как правильно грамотно перевести Амперы в Ватты, рекомендуем ознакомиться с материалом, изложенным в следующей статье.
Работа автоматического выключателя заключается в защите проводки (а не оборудования и пользователей) от КЗ и от оплавления изоляции при прохождении токов выше номинальных значений.
По количеству полюсов
Данная характеристика указывает на максимально возможное количество проводов, которые можно подключить к АВ для защиты сети.
Их отключение происходит при возникновении аварийной ситуации (во время превышения допустимых показателей тока или превышения уровня время-токовой кривой).
Данная характеристика указывает на максимально возможное количество проводов, которые можно подключить к АВ для защиты сети. Их отключение происходит при возникновении аварийной ситуации (во время превышения допустимых показателей тока или превышения уровня время-токовой кривой).
Однополюсные автоматические выключатели
Выключатель однополюсного типа является самой простой модификацией автомата. Он предназначен для защиты отдельных цепей, а также однофазной, двухфазной, трехфазной электропроводки. К конструкции выключателя возможно подключить 2 провода – провод питания и отходящий.
В функции устройства данного класса входит лишь защита провода от возгорания. Сама нейтраль проводки помещается на нулевую шину, тем самым обходя автомат, а провод заземления подключается в шине заземления отдельно.
Однополюсный автомат не выполняет функции вводного, поскольку при его вынужденном отключении происходит разрыв линии фазы, а нейтраль соединена с источником напряжения, что не дает 100% гарантию защиты.
Двухполюсные автоматические выключатели
Когда необходимо полное отключение сети электропроводки от напряжения, применяют двухполюсный автомат.
Он применяется в качестве вводного, когда во время КЗ или сбоя работы сети вся электропроводка обесточивается одновременно. Это позволяет проводить своевременные работы по ремонту, модернизации цепей абсолютно безопасно.
Применяют двухполюсные автоматы в случаях, если необходим отдельный выключатель для однофазного электроприбора, например, водонагревателя, бойлера, станка.
Подсоединяют автомат к защищаемому устройству с использованием 4 проводов, два из которых являются проводами питания (один из них непосредственно подключается к сети, а второй подает питание перемычкой) и два — отходящих провода, которые требуют защиты, причем они могут быть 1-, 2-, 3-проводными.
Трехполюсные автоматические выключатели
Для защиты трехфазной 3- или 4-проводной сети используют трехполюсные автоматы. Они подходят для подключения по типу звезды (средний провод оставляют без защиты, а фазные подключают к полюсам) или треугольника (с отсутствующим центральным проводом).
При аварии на одной из линий самостоятельно отключаются остальные две.
Трехполюсный выключатель служит в качестве вводного и общего для любых типов трехфазных нагрузок. Часто модификацию используют в промышленности для обеспечения током электродвигателей.
К модели подключается до 6 проводов, 3 из них представлены фазными проводами трехфазной электросети. Оставшиеся 3 являются защищаемыми. Они представляют три однофазные или одну трехфазную проводку.
Четырехполюсные автоматические выключатели
Для защиты трех-, четырехфазной электросети, например, мощного двигателя, подключенного по принципу «звезды с выведенной нулевой точкой», используется четырехполюсный автомат. Его применяют в качестве вводного выключателя на трехфазную четырехпроводную сеть.
К корпусу автомата возможно подключить восемь проводов, из них три являются фазными проводами электросети (+ из один нулевой) и четыре представлены отходящими проводами (3 фазными + 1 нейтральным).
Однофазные потребители питаются от напряжения 220 В, которое можно получить, если взять одну из фаз и нулевой проводник (нейтраль) электрической сети. То есть в данном случае помимо трех фаз электрической сети есть еще один проводник – нулевой, поэтому для защиты и коммутации такой электрической сети устанавливают четырехполюсные автоматические выключатели, которые осуществляют разрыв всех четырех проводников.
По время-токовой характеристике
АВ могут обладать одинаковым показателем номинальной мощности нагрузки, но характеристики потребления электроэнергии приборами могут быть разными.
Потребляемая мощность может поступать неравномерно, меняться в зависимости от вида и нагрузки, а также при включении, выключении или постоянной работе того или иного устройства.
Колебания потребляемой мощности могут быть довольно значительными, а диапазон их изменений – широким. Это ведет к выключению автомата в связи с превышением номинального тока, что считается ложным отключением сети.
Чтобы исключить вероятность нецелесообразного срабатывания предохранителя при не аварийных стандартных изменениях (повышения силы тока, изменения мощности) используют автоматы с определенными время-токовыми характеристиками (ВТХ).
Это позволяет эксплуатировать выключатели с одинаковыми токовыми параметрами с произвольными допустимыми нагрузками без ложных отключений.
ВТХ показывают, через какое время выключатель сработает и какие показатели отношения силы тока и постоянного тока автомата при этом будут.
Особенности автоматов с характеристикой B
Автомат с указанной характеристикой выключается за время 5-20 секунд. Показатель тока составляет при этом 3-5 номинальных токов автомата. Данные модификации применяются для защиты цепей, подпитывающих бытовые стандартные приборы.
Чаще всего модель используется для защиты проводки квартир, частных домов.
Характеристика C — принципы работы
Автомат с номенклатурным обозначением С отключается за время 1-10 секунд при 5-10 номинальных токов.
Используют выключатели данной группы во всех сферах — в быту, строительстве, промышленности, но наиболее востребованы они области электрозащиты квартир, домов, жилых помещений.
Эксплуатация выключателей с характеристикой D
Автоматы D-класса применяются в промышленности и представлены трехполюсными и четырехполюсными модификациями. Их используют для защиты мощных электродвигателей и различных 3-фазных устройств.
Время срабатывания АВ – 1-10 секунд при токе, кратном 10-14, что позволяет эффективно его применять для защиты различных проводок.
Мощные промышленные двигатели работают исключительно с АВ с характеристикой D.
Возможно вам также будет интересно ознакомиться с маркировкой автоматических выключателей в другой нашей статье.
По номинальному рабочему току
Всего существует 12 модификаций автоматов, отличающихся по показателю номинального рабочего тока – 1А, 2А, 3А, 6А, 10А, 16А, 20А, 25А, 32А, 40А. Параметр отвечает за скорость срабатывания автомата при превышении действующего тока над номиналом.
Выбор выключателя по указанной характеристике производят с учетом мощности электропроводки, допустимому току, который может выдержать проводка в нормальном режиме. Если значение тока неизвестно, его определяют с помощью формул, используя данные сечения провода, его материала и способа прокладки.
Автоматы 1А, 2А, 3А применяют для защиты цепей с малыми токами. Они подойдут для обеспечения электричеством небольшого количества приборов, например, лампы или люстры, маломощного холодильника и других устройств, суммарная мощность которых не превышает возможности автомата.
Выключатель 3А эффективно эксплуатируется в промышленности, если осуществить его трехфазное подключение по типу треугольника.
Выключатели 6А, 10А, 16А допустимо использовать для обеспечения электричеством отдельных электроцепей, небольших комнат или квартир.
Данные модели используются в промышленности, с их помощью снабжают питанием электродвигатели, соленоиды, нагреватели, сварочные автоматы, подключенные отдельной линией.
Трех-, четырехполюсные автоматы 16А используют в качестве вводных при трехфазной схеме питания. В производстве отдают предпочтение приборам с D-кривой.
Автоматы 20А, 25А, 32А используют для защиты проводки современных квартир, они способны обеспечить электричеством стиральные машины, обогреватели, электросушилки и прочую технику с высокой мощностью. Модель 25А используют в качестве вводного автомата.
Выключатели 40А, 50А, 63А относятся к классу приборов с высокой мощностью. Они используются для обеспечения электричеством силового оборудование большой мощности в быту, промышленности, гражданском строительстве.
Выбор и расчет автоматических выключателей
Зная характеристики АВ, можно определить, какой автомат подойдет для той или иной цели. Но перед выбором оптимальной модели необходимо произвести некоторые расчеты, с помощью которых можно точно определить параметры нужного устройства.
Шаг #1 — определение мощности автомата
При выборе автомата важно учитывать суммарную мощность подключаемых приборов.
Например, необходим автомат для подключения кухонных приборов к электропитанию. Допустим, к розетке будет подключаться кофеварка (1000 Вт), холодильник (500 Вт), духовка (2000 Вт), СВЧ-печь (2000 Вт), электрочайник (1000 Вт). Суммарная мощность будет равна 1000+500+2000+2000+1000=6500 (Вт) или 6,5 кВ.
Если посмотреть на таблицу автоматов по мощности подключения, учесть, что стандартное напряжение проводки в бытовых условиях составляет 220 В, то для эксплуатации подойдет однополюсный или двухполюсный автомат 32А с суммарной мощностью 7 кВт.
Следует учесть, что может потребоваться большая мощность потребления, поскольку в процессе эксплуатации может потребоваться подключение других электроприборов, которые изначально не были учтены. Чтобы предусмотреть эту ситуацию, в расчетах суммарного потребления используют повышающий коэффициент.
Допустим, за счет добавления дополнительного электрооборудования, потребовалось увеличение мощности на 1,5 кВт. Тогда необходимо взять коэффициент 1.5 и умножить его на полученную расчетную мощность.
В расчетах иногда целесообразно использовать коэффициент понижения. Его применяют тогда, когда одновременное использование нескольких приборов является невозможным.
Допустим, суммарная мощность проводки для кухни составила 3.1 кВт. Тогда понижающий коэффициент равен 1, поскольку учитывается минимальное количество приборов, подключенных одновременно.
Если один из приборов невозможно подключить с другими, то понижающий коэффициент берут меньшим единицы.
Шаг #2 — расчет номинальной мощности автомата
Номинальная мощность – это та мощность, при которой отключение проводки не происходит.
Она рассчитывается по формуле:
M = N * CT * cos(φ),
- M – мощность (Ватт);
- N – напряжение электросети (Вольт);
- СТ – сила тока, способная пройти через автомат (Ампер);
- cos(φ) – значение косинуса угла, принимающего значение угла сдвига между фазами и напряжения.
Значение косинуса обычно равно 1, поскольку сдвига между фазами тока и напряжения практически нет.
Из формулы выражаем СТ:
CT = M/N,
Мощность у нас уже определена, а напряжение сети обычно 220 Вольт.
Если суммарная мощность равна 3.1 кВт, то:
CT = 3100/220 = 14.
Получаемый ток будет равен 14 А.
Для расчета при трехфазной нагрузке используют ту же формулу, но учитывают угловые сдвиги, которые могут достигать больших значений. Обычно на подключаемом оборудовании они указаны.
Шаг #3 — вычисление номинального тока
Вычислить номинальный ток можно по документации на электропроводку, но если ее нет, то определяют исходя из особенностей проводника.
Для расчетов необходимы следующие данные:
- площадь сечения проводника;
- используемый для жил материал (медь или алюминий);
- способ прокладки.
В бытовых условиях обычно проводка располагается в стене.
Сделав необходимые измерения, вычисляем площадь сечения:
S = 0,785 * D * D,
- D — это диаметр проводника (мм);
- S — площадь сечения проводника (мм 2 ).
Далее используем нижеприведенную таблицу.
С учетом полученных данных подбираем рабочий ток автомата, а также его номинал. Он должен быть равным или меньшим рабочего тока. В некоторых случаях допускается использование автоматов с номиналом, превышающим действующий ток проводки.
Шаг #4 — определение время-токовой характеристики
Чтобы верно определить ВТХ, необходимо учитывать пусковые токи подключаемых нагрузок.
Нужные данные можно узнать, используя нижеприведенную таблицу.
По данным таблицы можно определить силу тока (в Амперах) при включении прибора, а также период, через который предельных ток будет возникать снова.
Например, если взять электрическую мясорубку, мощность которой составляет 1,5 кВт, вычислить для нее рабочий ток из таблиц (это будет 6,81 А) и, учитывая кратность стартового тока (до 7 раз) получим значение тока 6,81*7=48 (А).
Ток данной силы протекает с периодичностью 1-3 секунды. Учитывая графики ВТК для класса B, можно увидеть, что при перегрузке автоматический выключатель сработает в первые секунды после запуска мясорубки.
Очевидно, что кратность данного прибора соответствует классу С, поэтому автомат с характеристикой С необходимо использовать для обеспечения работы электрической мясорубки.
Для бытовых нужд обычно используют выключатели, отвечающие характеристикам В, С. В промышленности для оборудования с большими кратными токами (двигателей, блоков питания и др.) создается ток вплоть до 10-кратного, поэтому целесообразно применять D-модификации устройства.
Однако следует учитывать мощность таких приборов, а также продолжительность пускового тока.
Автономные автоматизированные выключатели отличаются от обычных тем, что их устанавливают в отдельных распределительных щитах.
В функции устройства входит защита цепи от непредвиденных скачков напряжения, отключения электроэнергии на всем или определенном участке сети.
Выводы и полезное видео по теме
Выбор АВ по токовой характеристике и пример расчета тока рассмотрены в следующем видеоролике:
Расчет номинального тока АВ продемонстрирован в следующем видео:
Автоматы монтируют на входе дома или квартиры. Они располагаются в пластиковых прочных боксах. Присутствие АВ в схеме домашней электросети — залог безопасности. Приборы позволяют своевременно отключив электролинию, если параметры сети превышают заданный порог.
Учитывая основные характеристики автоматических выключателей, а также произведя верные расчеты, можно сделать правильный выбор этого устройства и его установку.
Если вы обладаете знаниями или опытом выполнения электромонтажных работ, пожалуйста, поделитесь им с нашими читателями. Оставляйте ваши комментарии о выборе автоматического выключателя и нюансах его установки в комментариях ниже.