Расчет мощности автомата с учетом нагрузки на проводку

Расчет мощности автомата с учетом нагрузки на проводку

Во многих жилых домах, построенных более 20 лет назад, имеются проблемы с электрической проводкой, так как добавляется все новая и новая бытовая техника, с высокими требованиями к качеству сети и с иными показателями мощности. Одна из проблем – несоответствие силы тока сечению проводки. Всем знакомо короткое замыкание или прострел витка.

Чтобы избежать подобного, одной замены кабелей вовсе не достаточно, нужно устанавливать защитные автоматы, позволяющие избежать утечки напряжения. Полезно будет узнать, как подобрать дифференциальный автомат или обычный автомат (автоматический выключатель) в свою квартиру в зависимости от нагрузки.

Для чего нужны защитные автоматы и как они работают?

Современные АВ имеют две степени защиты: тепловую и электромагнитную. Это позволяет обезопасить линию от повреждения в результате длительного превышения протекающим током номинальной величины, а также короткого замыкания.

Основным элементом теплового расцепителя является пластина из двух металлов, которая так и называется – биметаллической. Если на нее в течение достаточно длительного времени воздействует ток повышенной мощности, она становится гибкой и, воздействуя на отключающий элемент, вызывает срабатывание автомата.

Наличием электромагнитного расцепителя обусловлена отключающая способность автоматического выключателя при воздействии на цепь сверхтоков короткого замыкания, выдержать которые она не сможет.

Расцепитель электромагнитного типа представляет собой соленоид с сердечником, который при прохождении сквозь него тока высокой мощности моментально сдвигается в сторону отключающего элемента, выключая защитное устройство и обесточивая сеть.

Это позволяет обеспечить защиту провода и приборов от потока электронов, величина которого намного выше расчетной для кабеля конкретного сечения.

Особые нюансы выбора

При выборе автомата, нужно учесть тот факт, что количество бытовой техники может значительно увеличиться в доме. Учитывая этот фактор, стоит брать автомат, имеющий мощность немного выше, чем это необходимо в настоящий момент. Если количество техники в доме увеличивается, и она активно используется, соответственно и нагрузка на электрическую сеть становится выше.

Совет! Если автомат уже установлен, а техники в доме стало больше, то просто нужно купить новый и установить его. Только в этом случае нужно позаботиться и о новой проводке, т.к. старая может не справится с нагрузкой.

Рассчитав сумму напряжения в конкретном сегменте, покупая автомат, к этому числу стоит добавить еще 50%, чтобы в случае необходимости не пришлось срочно бежать за новым выключателем. Расчет необходимой мощности провести несложно. С такой банальной задачей справиться даже школьник.

Используя повышающий коэффициент, можно спокойно застраховать себя от непредвиденных ситуаций. Но есть и такие случаи, когда советуют использовать не повышающий, а понижающий коэффициент, но они бывают достаточно редкими.

Это важно! Если на сеть приходится повышенная нагрузка, за счет включения множества мощных электроприборов, то нужно не просто менять выключатель, а и проверить, выдержит ли проводка такие нагрузки.

Коротко принцип работы и предназначение защитных автоматов

Автоматический выключатель при коротком замыкании срабатывает практически моментально благодаря электромагнитному расцепителю. При определённом превышении номинального значения тока нагревающаяся биметаллическая пластина отключит напряжение спустя некоторое время, которое можно узнать из графика время токовой характеристики.

Данное предохранительное устройство защищает проводку от КЗ и сверх токов, превышающих расчётное значение для данного сечения провода, которые могут разогреть токопроводящие жилы до температуры плавления и возгорания изоляции. Чтобы этого не произошло, нужно не только правильно подобрать защитный выключатель, соответствующий мощности подключаемых устройств, но и проверить, выдержит ли имеющаяся сеть такие нагрузки.

Внешний вид трех полюсного автоматического выключателя

Провода должны соответствовать нагрузке

Очень часто бывает, что в старом доме устанавливается новый электросчётчик, автоматы, УЗО, но проводка остаётся старой. Покупается много бытовой техники, суммируется мощность и под неё подбирается автомат, который исправно держит нагрузку всех включённых электроприборов.

Вроде всё правильно, но вдруг изоляция проводов начинает выделять характерный запах и дым, появляется пламя, а защита не срабатывает. Это может случиться, если параметры электропроводки не рассчитаны на такой ток.

Допустим, поперечное сечение жилы старого кабеля — 1,5мм², с максимально допустимым пределом по току в 19А. Принимаем, что одновременно к нему подключили несколько электроприборов, составляющих суммарную нагрузку 5кВт, что в токовом эквиваленте составляет приблизительно 22,7А, ему соответствует автомат 25А.

Провод будет разогреваться, но данный автомат будет оставаться включённым все время, пока не произойдёт расплавление изоляции, что повлечёт короткое замыкание, а пожар уже может разгораться полным ходом.

кабель силовой NYM

Защитить самое слабое звено электропроводки

Поэтому, прежде чем сделать выбор автомата соответственно защищаемой нагрузке, нужно удостовериться, что проводка данную нагрузку выдержит.

Согласно ПУЭ 3.1.4 автомат должен защищать от перегрузок самый слабый участок электрической цепи, или выбираться с номинальным током, соответствующим токам подключаемых электроустановок, что опять же подразумевает их подключение проводниками с требуемым поперечным сечением.

При игнорировании этого правила не стоит нарекать на неправильно рассчитанный автомат и проклинать его производителя, если слабое звено электропроводки вызовет пожар.

Расплавленная изоляция проводов

Расчет номинала автомата

Допускаем, что проводка новая, надёжная, правильно рассчитанная, и соответствует всем требованиям. В этом случае выбор автоматического выключателя сводится к определению подходящего номинала из типичного ряда значений, исходя из расчетного тока нагрузки, который вычисляется по формуле:

I=P/U,

где Р – суммарная мощность электроприборов.

Подразумевается активная нагрузка (освещение, электронагревательные элементы, бытовая техника). Такой расчет полностью подходит для домашней электросети в квартире.

Допустим расчет мощности произведён: Р=7,2 кВт. I=P/U=7200/220=32,72 А. Выбираем подходящий автомат на 32А из ряда значений: 1, 2, 3, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100.

Данный номинал немного меньше расчётного, но ведь практически не бывает одновременного включения всех электроприборов в квартире. Также стоит учитывать, что на практике срабатывание автомата начинается со значения в 1,13 раза больше от номинального, из-за его времятоковой характеристики, то есть 32*1,13=36,16А.

Для упрощения выбора защитного автомата существует таблица, где номиналы автоматов соответствуют мощности однофазной и трёхфазной нагрузки:

Таблица выбора автомата по току

Найденный по формуле в вышеприведённом примере номинал наиболее близок по значению мощности, которое указано в выделенной красном ячейке. Также, если вы хотите рассчитать ток для трехфазной сети, при выборе автомата, ознакомьтесь со статьей про расчет и выбор сечения провода

Подбор защитных автоматов для электрических установок (электродвигателей, трансформаторов) с реактивной нагрузкой, как правило, не производится по мощности. Номинал и тип время токовой характеристики автоматического выключателя подбирается соответственно рабочему и пусковому току, указанному в паспорте данного устройства.

Как работает автомат и от чего он защищает

Внешне автоматический выключатель представляет собой пластиковый коробок с клеммами для подсоединения проводки, плюс тумблер. Лезть внутрь не обязательно. Для нас важно, что в нем установлены контакты, тепловой и электромагнитный расцепители, которые отвечают за обесточивание сети при повышенной и экстремальной нагрузке.

Как расшифровать маркировку на автоматическом выключателе:

• Буква (A, B, C, D) – это класс автомата, она означает предел тока мгновенного срабатывания, то есть напряжения, когда автомат сразу же обесточивает сеть в квартире. В большинстве случаев в жилых домах будет стоять автомат с буквой C. Он будет моментально срабатывать при 5-10 кратном увеличении силы тока от номинала. То есть автомат с номиналом 10 А вырубит сеть без задержки при значении силы тока 50-100 А. Автомат с B-характеристикой (3-5 кратное превышение) тоже самое сделает при значении 30-50 А.
• Цифра указывает на номинальный ток, то есть значение, до которого автомат будет работать в штатном режиме, ничего не выключая. Тот же автомат на 10 А при превышении силы тока до 11,5 сработает лишь через два часа. При 14,5 подождет минуту, если перенапряжение сети не исчезнет, обесточит квартиру. И так далее, до пиковых значений, обозначенных буквой, когда сеть упадет без задержки.
• Рядом меньшим шрифтом будет стоять другая цифра (в тысячах ампер), обозначающая максимальное значение силы тока, при котором автомат сработает, не получив повреждений.

В чем здесь фокус, почему нельзя сразу отключить сеть, если превышено номинальное значение? Автомат учитывает кратковременные токи, возникающие в сети на доли секунды при включении электрооборудования. Когда вы включаете стиральную машину, пусковой ток может быть выше номинального в 2-3 раза.

Основная функция автоматического выключателя – защищать сеть от короткого замыкания и перегрузки. Когда по линии течет слишком большой ток, проводка нагревается. Если это происходит слишком долго – провод может загореться.

Автомату по большому счету все равно на ваши электроприборы, он их, вопреки расхожему мнению, не защищает от скачков напряжения. Но потерять микроволновку или чайник, подключенные к розетке, это одно, а перегоревшая проводка в стене или в люстре – другое.

Важно понимать, что и от удара током человека при случайном касании токоведущих участков и заземленных предметов автомат тоже не убережет. Для этого существуют устройства защитного отключения (УЗО). Советуют ставить одно общее после вводного автомата и на группы, где есть риск поражения током.

Шкала номинальных токов

В соответствии с положениями п.5.3.2 ГОСТ Р 50345-2010 устанавливается предпочтительный ряд номинального тока, на который должен производиться тот или иной автоматический выключатель: 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 А. Эти значения являются обязательными для производителей отключающих агрегатов, поэтому какую бы фирму вы не выбрали, номинал будет соответствовать. Хотя некоторые компании охватывают не весь ряд или вносят некоторые коррективы.

Рисунок 1: обозначение номинала автомата

Вышеприведенная шкала стандартна для бытовых потребителей, но в промышленности могут использоваться и другие автоматические выключатели, номинал которых значительно больше. Так, в соответствии с п. 5.3.4.1 и 5.3.4.2 ГОСТ Р 50345-2010 выделяют следующие номиналы для силовых цепей:

• 1500, 3000, 4500, 6000 и 10000 А – как стандартные величины международного образца;
• 1000, 2000, 2500, 5000, 7500 и 9000 А – номиналы, применяемые в ограниченном круге государств;
• 20 000 А для линий с ограничением по прочности до 25 000 А.

Рис. 2. Силовые автоматы

Данная величина показывает, какой номинал тока способен пропускать автоматический выключатель длительно в рабочем режиме, без перегрева или разрушения контактов. Номинал тока указывается на корпусе автомата в цифровом обозначении конкретного ампеража.

Однако следует отметить, что для автоматических выключателей в соответствии с требованиями п. 5.2.2 ГОСТ Р 50345-2010 номинальный ток стандартизируется при температуре окружающей среды в + 30°С. Поэтому на этапе монтажа необходимо учитывать данный фактор. В большинстве случаев автомат располагается в шкафу или щитке на DIN рейку, где температура может существенно отличаться от погодных условий на открытой части.

Основные ошибки, которые допускают покупатели – это неправильный выбор характеристик. Слишком маленький номинальный ток приведет к поломке электрооборудования. Превышение токов может привести к тому, что автомат не сработает при критической ситуации. Поэтому, покупая выключатель, нужно следовать следующим советам:

1. Предварительно узнать, какая в доме электропроводка – ее качество, материал, сечение кабелей. На алюминиевые проводники не ставятся мощные автоматы.
2. Выбирать ток чуть больший, чем суммарный от всех электроприборов.
3. На мощные устройства ставить отдельный автомат.
4. Выбирать более мощный выключатель для загородного дома, так как могут подключаться мощные электроустановки.
5. Внимательно выбирать производ ителя, тщательно проверять прибор при покупке, читать паспорт устройства.
6. Покупать товары только у проверенных лицензированных магазинов с соответствующими сертификатами.

Эти советы помогут выбрать правильный автомат для дома и дачи.

Электрозащитные устройства являются обязательными в любом доме. Они оберегают бытовые приборы и жилье от коротких замыканий и неполадок в электросети. При возникновении аварийного случая выключатель отключит подачу электропитания на определенную группу устройств. Существуют разные виды автоматов со своими характеристиками, по которым и подбирается нужный прибор.