Расчет автоматов защиты
Перед расчетом, давайте немного вспомним, для чего нужен автомат защиты. Прежде всего, для защиты от коротких замыканий и перегрузки цепи. А что защищает автомат защиты? Защищает электропроводку и устройства подключения (розетки и выключатели) от перегрева и пожара.
В зависимости от назначения цепи и ее защиты от короткого замыкания мы выбираем тип автомата защиты. Здесь обходимся без расчетов. А вот с расчетом от превышения допустимой нагрузки сейчас разберемся.
С одной стороны автомат защиты должен иметь номинальный ток или ток автомата защиты больше или равным току при максимальной нагрузки в цепи.
Например, у вас электрическая цепь состоит из 9 розеток с планируемой максимальной нагрузкой 3150 Вт. Говоря о максимальной нагрузке, я имею в виду, что во все розетки включат планируемые приборы.
Ток в цепи при этом будет равен 14,3 Ампера. Формула расчета из школы:
Значит, номинальный ток автомата защиты уже не может быть меньше этого тока в цепи. Если он будет меньше, то автомат будет постоянно выбивать, а это нам не нужно.
Идем дальше. С другой стороны, номинальный ток автомата защиты не может быть неограниченно большим. Мы ведь помним, что автомат защиты защищает кабель от перегрева. Следовательно, верхнее допустимое значение номинального тока автомата защиты, должно быть таким, чтобы провода не грелись, и называется это значение допустимый ток кабеля , вернее, допустимый ток токопроводящих жил.
Получаем, что номинальный ток автомата защиты должен быть меньше или равен допустимому току для проводника.
В итоге получаем простое условие:
Что защищает автоматический выключатель
Прежде чем подбирать автомат, стоит разобраться, как он работает и что он защищает. Многие люди считают, что автомат защищает бытовые приборы. Однако это абсолютно не так. Автомату нет никакого дела до приборов, которые вы подключаете к сети – он защищает электропроводку от перегрузки.
Ведь при перегрузке кабеля или возникновении короткого замыкания возрастает сила тока, что приводит к перегреву кабеля и даже возгоранию проводки.
Особенно сильно возрастает сила тока при коротком замыкании. Величина силы тока может возрасти до нескольких тысяч ампер. Конечно, никакой кабель не способен долго продержаться при такой нагрузке. Тем более, кабель сечением 2,5 кв. мм, который часто используют для прокладки электропроводки в частных домовладениях и квартирах. Он попросту загорится, как бенгальский огонь. А открытый огонь в помещении может привести к пожару.
Поэтому правильный расчет автоматического выключателя играет очень большую роль. Аналогичная ситуация возникает при перегрузках — автоматический выключатель защищает именно электропроводку.
Когда нагрузка превышает допустимое значение, сила тока резко возрастает, что приводит к нагреванию провода и оплавлению изоляции. В свою очередь, это может привести к возникновению короткого замыкания. А последствия такой ситуации предсказуемы – открытый огонь и пожар!
Чем опасно несоответствие кабеля сетевой нагрузке?
Правильный подбор защитного автомата по мощности – очень важная задача. Неверно выбранное устройство не защитит линию от внезапного возрастания силы тока.
Но не менее важно правильно подобрать по сечению кабель электропроводки. В противном случае, если суммарная мощность превысит номинальную величину, которую способен выдерживать проводник, это приведет к значительному росту температуры последнего. В итоге изоляционный слой начнет плавиться, что может привести к возгоранию.
Чтобы более наглядно представить, чем грозит несоответствие сечения проводки суммарной мощности включенных в сеть устройств, рассмотрим такой пример.
Новые хозяева, купив квартиру в старом доме, устанавливают в ней несколько современных бытовых приборов, дающих суммарную нагрузку на цепь, равную 5 кВт. Токовый эквивалент в этом случае будет составлять около 23 А. В соответствии с этим в цепь включается защитный автомат на 25 А. Казалось бы, выбор автомата по мощности сделан верно, и сеть готова к эксплуатации. Но через некоторое время после включения приборов в доме появляется задымление с характерным запахом горелой изоляции, а через некоторое время возникает пламя. Автоматический выключатель при этом не будет отключать сеть от питания – ведь номинал тока не превышает допустимого.
Если хозяина в этот момент не окажется поблизости, расплавленная изоляция через некоторое время вызовет короткое замыкание, которое, наконец, спровоцирует срабатывание автомата, но пламя от проводки может уже распространиться по всему дому.
Причина в том, что хотя расчет автомата по мощности был сделан правильно, кабель проводки сечением 1,5 мм² был рассчитан на 19 А и не мог выдержать имеющейся нагрузки.
Чтобы вам не пришлось браться за калькулятор и самостоятельно высчитывать сечение электропроводки по формулам, приведем типовую таблицу, в которой легко найти нужное значение.
Расчет автоматов
- ВКонтакте
- ok
- YouTube
- Яндекс.Дзен
- TikTok
В этой статье рассмотрим базовые параметры, по которым выполняется расчет автоматического выключателя. Автоматический выключатель – защитный аппарат, который рассчитан на отключение любых сверхтоков в защищаемой цепи в пределах своей чувствительности, прежде чем те вызовут какие-либо повреждения при тепловом воздействии на жилы и изоляцию самого проводника, а также на окружающие его материалы. Под сверхтоками следует понимать токи перегрузки и токи коротких замыканий.
Ввиду необходимости защиты сети от токов КЗ и токов перегрузок в автоматических выключателях применяются комбинированные расцепители (тепловой и электромагнитный), выбор уставок которых рассмотрим ниже.
Расчет автоматов по нагрузке
На основании п. 3.1.4 ПУЭ номинал автомата выбирается наименьшим по расчетному току участка цепи или по току нагрузки электроприемников. Номинал автоматического выключателя по совместительству является уставкой теплового расцепителя. Расчет автоматов по мощности нагрузки сводится к простейшей формуле по оценке максимального тока нагрузки, если нам известна суммарная мощность электроприемников — IB=S/U (при однофазном подключении). После чего подбираем стандартный автомат с номинальным током не менее высчитанного по формуле.
При этом следует учитывать, что выключатель предназначен защищать не нагрузку, а проводник линии, ее питающий.
Основополагающим является следующее условие:
где IB — максимальный рабочий ток нагрузки, In — номинальный ток выключателя, Iz — длительно допустимый ток проводника линии.
См. таблицу расчетов автомата в зависимости от типа подключения и мощности, упрощающую выбор.
Расчет автоматов по току КЗ
Для бытового применения можно ограничиться выбором соответствующего диапазона токов мгновенного расцепления по типу автомата. Для этого вполне подходят типы В (от 3In до 5In) и С (от 5In до 10In). Выбор типа выключателей в зависимости от типа подключенной нагрузки приведен на рисунке.
Конечно, для более точного расчета следует рассчитать величину тока КЗ в конце защищаемого участка цепи, располагая при этом соответствующими исходными данными о питающей подстанции и характеристиках питающей линии. Данные расчеты в большинстве случаев выполняются в специализированных программных комплексах при проектировании новых и реконструкции старых объектов электроснабжения.
Для простых случаев ток однофазного замыкания в искомой точке можно рассчитать по формуле:
Zц определяется по формуле:
Для автоматических выключателей с комбинированным расцепителем допускается обеспечивать защиту от токов однофазного КЗ посредством одного из расцепителей (любого).
Полученное значение тока Iк должно удовлетворять условиям:
Ik≥6In – для теплового расцепителя по п.7.3.139 ПУЭ;
Ik ≥1,25 IM – для электромагнитного расцепителя, где IM- уставка ЭМ расцепителя, 1,25- коэффициент, обеспечивающий чувствительность и срабатывание.
Главное, чтобы защитный аппарат обеспечил отключение защищаемого участка цепи при повреждении в конце линии, так как ток КЗ в данной расчетной точке наименьший.
Немного теории
Из курса физики известно, что существует зависимость между электрической мощностью, силой тока и напряжением в электрической сети. В упрощённом виде эта зависимость выражается следующей формулой для однофазной сети:
где W – мощность тока в ваттах (Вт);
I – сила тока в амперах (А);
V – напряжение в вольтах (В).
В данном случае нас будет интересовать сила тока, поскольку по этому параметру часто подбирается автомат защиты электросети и характеристики электропроводки. Для удобства преобразуем вышеприведённую формулу в выражение:
В качестве примера рассчитаем силу тока для нагрузки, которую дают на электросеть упомянутые выше энергоёмкие потребители. Их суммарная мощность составит порядка 6 кВт, и при напряжении 220 В мы получим силу тока в цепи:
I = 6000 Вт / 220 В = 27,3 А
Для трёхфазной схемы подключения формула (2) примет следующий вид:
Это изменение вызвано тем обстоятельством, что при равной нагрузке и равномерном распределении мощности по фазам ток в трёхфазной сети будет втрое меньше. Таким образом, при той же суммарной мощности в 6 кВт, но при напряжении 380 В, сила тока в цепи будет равна:
I = 6000 Вт / (1,73 х 380 В) = 9,1 А
Получив данный показатель, можно приступать к подбору автоматического выключателя, обеспечивающего защиту сети от перегрузки.
Способы распределения проводки в доме
На число автовыключателей в щитке оказывают влияние:
- Число помещений (2-х, 3-х комнатная квартира плюс санузел, кухня).
- Осуществление разделения проводки освещения от розеток.
- Наличие либо отсутствия бытовых электроприборов большой мощности.
1 способ распределения проводки
На каждую комнату потребуется установить 2 автоматических выключателей: на розетки и освещение. Отдельно необходимо сделать вывод бытовых электрических приборов в квартире:
- холодильник.
- посудомоечная машина.
- стиральная машина.
- водонагреватель.
- электрическая плита.
- кондиционеры.
- тёплые полы.
К примеру: В 2-х комнатную квартиру с объединённым санузлом необходимо поставить 8 автовыключателей + бытовая техника.
Подобный метод распределения проводки в квартире не будет целесообразным. В результате вы получите множество проводов, работы, потраченных денежных средств, чем эффекта.
2 способ распределения проводки
На 1 помещение потребуется выделить 1 рубильник, не отделяя свет от розеток. Так же вынести из общей сети электрические приборы.
В результате: в 2-комнатную квартиру с объединённым санузлом потребуется 4 автомата + бытовая техника.
При подобном подходе потратите меньший объём временных и финансовых ресурсов, а система выйдет удобнее и проще в применении.
Не стоит экономить на безопасности квартиры. Но не надо делать лишней работы. Сделайте высоконадёжную и простую сеть проводки, отличающуюся безопасностью и удобством.
Что важно знать при подключении электроприборов
Итак, рассчитав примерный номинал требуемого автомата нужно дать разъяснения касательно мощностей. Многие задаются вопросом о том, а можно ли включать сильно мощные электроприборы в обычную розетку, например, такие, как электрокотел.
Согласно правилам ПУЭ, подключение электрокотла мощностью более 3 кВт в обычную розетку недопустимо. Да и каждая розетка обладает своими определёнными характеристиками. Чаще всего домашние розетки идут на 16 ампер, а, следовательно, подключать к ним электроприборы допускается мощностью не более чем в 3,5 кВт.
Поэтому любой, мало-мальски мощный электроприбор, необходимо подсоединять только через отдельный автомат. Причём к автоматическому выключателю подводится именно фазный провод, а не рабочий ноль. Таким образом, зная примерную мощность оборудования, можно легко рассчитать номинал автоматического выключателя.
Несколько полезных советов по сборке щита
При сборке электрического щита необходимо использовать только качественную и надёжную электротехническую продукцию. Не стоит обращать внимание на более дешёвые китайские аналоги, личная безопасность гораздо важнее.
Для подключения проводов к автоматам лучше всего применять специальные наконечники для опрессовки. Конечно тогда придётся приобрести и клещи, с помощью которых выполняется обжим, но их стоимость не слишком высокая.
Использование изолирующей ленты уже не актуально, многие электрики используют исключительно термоусадочные трубки. Такой расходный материал удобен и надёжен и не обязательно приобретать строительный фен, можно воспользоваться обыкновенной зажигалкой.
Для удобства эксплуатации все элементы электрического шкафа должны быть промаркированы. Только тогда можно будет быстро и легко отключить напряжение в определённой комнате. Можно делать пометки на корпусе устройства или сделать небольшие таблички и закрепить их на изделии с помощью скотча.
