Выбор автоматического выключателя — по току, мощности и сечению кабеля

Выбор автоматического выключателя — по току, мощности и сечению кабеля

Предназначение автоматического выключателя (далее АВ) – это защита электропроводки, электрооборудования от короткого замыкания (далее КЗ) и перегруза. Если не использовать такие АВ в сети, то со временем может произойти авария, то есть замыкание электропроводки, электроприборов или электроинструментов. Если не замыкание, то перегрузка в работе электрооборудования.

В первом и втором случаи, произойдет нагрев провода или кабеля, а значит изоляция расплавится. Провода замкнутся, произойдет КЗ, а значит огонь, искры и в итоге пожар.

Чтобы этого не произошло и применяют АВ, как защиту от возможных не приятных последствий.

Как же АВ защищает электропроводку и электрические приборы, инструменты? Если, попросту говоря, внутри этого выключателя есть специальное устройство, которое обеспечивает моментальное отключение подачи напряжения если есть проблема КЗ или перегруза.

Расчет сечения кабеля и автоматического выключателя

В этой статье я хочу коснуться такой важной темы как правильный расчет сечения кабеля электропроводки. К выбору сечения кабеля стоит отнестись со всей возможной серьезностью, ведь от этого напрямую зависит качество и безопасность всей электропроводки. При заниженном сечении кабеля ток в линии будет превышать максимально разрешенный рабочий ток. При этом рабочий ток электропроводки ограничен максимально допустимой температурой нагрева провода при протекании по нему тока. При превышении этой температуры изоляция начинает перегреваться и плавиться, что приводит к разрушению кабеля. Для скрытой электропроводки теплопроводность провода меньше, чем для открытой проводки, провод хуже охлаждается и соответственно, меньше допустимый рабочий ток.

Не стоит экономить на кабеле, так как при неправильном выборе его придется заменять, а это трудоемкий процесс, зачастую означающий начало нового ремонта.

Расчет и выбор сечения кабеля

Номинальный ток автоматического выключателя выбирается больше или равным расчетному току линии, и не должен превышать максимально допустимую нагрузку в электрической цепи или кабеле:

I_расч Таблица 1.3.5. Допустимый длительный ток для проводов с резиновой изоляцией с алюминиевыми жилами

Выбирая сечение провода, необходимо учитывать требования к его механической прочности. Согласно ТКП 339-2011, п.8.4.4 в зданиях следует применять кабели и провода с медными жилами. Наименьшие допустимые сечения токопроводящих жил проводов и кабелей в электропроводках по ТКП 121 приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1 Наименьшие допустимые сечения кабелей и проводов электрических сетей ткп 339

Согласно этой таблице минимальное сечение проводника для силовых и осветительных цепей составляет 1,5 мм 2 . Следовательно, если в результате расчетов получается, что необходимое сечение составляет 1 мм 2 , то необходимо выбрать проводник минимум 1,5 мм 2 .

Параметры срабатывания автоматических выключателей

Из таблицы видно, что при токах до 1,13*Iн автомат не сработает. При возникновении перегрузки цепи на 13% больше номинального тока (1,13*Iн), автоматический выключатель отключиться не ранее, чем через час, а при перегрузке до 45% (1,45Iн), тепловой расцепитель автомата должен сработать в течение одного часа (т.е. может сработать и через час). Таким образом, в диапазоне токов 1,13-1,45 от номинального тока Iн тепловой расцепитель автомата сработает за время от нескольких минут, до нескольких часов. Из всего этого следует, что при выборе автоматического выключателя стоит учитывать не только его номинальный ток, но и значение уставки теплового расцепителя, которая не должна превышать длительно допустимый ток для защищаемой линии.

Что будет если не учесть уставку теплового расцепителя при выборе автомата? Для удобства рассмотрим пример:

Возьмем самый распространенный номинал автомата – 16 А, ток перегрузки, при котором сработает автомат в течении часа будет равен 16*1,45=23,2 А (выше была представлена таблица, из которой видно, что значение уставки теплового расцепителя равна 1,45 номинального тока). Соответственно именно под этот ток и стоит подбирать сечение кабеля. Из таблицы 1.3.4. подбираем подходящее сечение: для скрытой электропроводки из меди — это минимум 2,5 мм 2 (максимальный ток перегрузки 27 А).

Аналогичным образом можно провести расчёты и для автомата 10 А. Ток, при котором автомат выключится в течении часа будет равен 10·1,45= 14,5А. По таблице этому ток соответствует кабель сечением 1,5 мм 2 .

Очень часто монтажники пренебрегают этим правилом и для защиты линии сечением 2,5 мм 2 ставят автоматический выключатель номиналом 25А (ведь линии длительно может выдерживать ток 25 А). Но при этом забывают, что неотключаемый ток такого автомата составляет 25*1,13=28,25 А, а это уже больше длительно допустимого тока перегрузки. Ток, при котором автомат отключится в течении часа составит 25*1,45=36,25 А. При таком токе и за такое время кабель перегреется и сгорит.

Также не стоит забывать, что на рынке кабельной продукции большую часть составляют кабеля, произведенные не по ГОСТу, а по ТУ. Из этого следует, что их фактическое сечение будет занижено. Покупая кабель, произведенный по ТУ, вместо кабеля с сечением жил 2,5 мм 2 Вы можете получить кабель с фактическим сечением жил менее 2,0 мм 2 !
Вот пример того, что может случиться в случае пренебрежения правила выбора сечения кабеля и автомата:

Выбор автоматического выключателя

Учитывая все вышеперечисленные факторы, для увеличения безопасности, надежности и долговечности электропроводки стоит применять следующие соотношения сечения кабеля и автомата, защищающего эту линию:

• 1,5 мм ?? 10 А ? 2200 Вт ? преимущественно используется для линий освещения.
• 2,5 мм ??16 А ? 3520 Вт ? используются в отдельных линиях для розеток мощной бытовой техники (стиральная машина, посудомоечная машина, и т.д.) или групп розеток бытового назначения.
• — 4 мм ?? 25 А ? 5500 Вт ? для силовых цепей (мощные электроприборы, электрическая система отопления, и т.д.).
• 6 мм ?? 32 А ? 7040 Вт ? для силовых цепей (электрическая плита, электрическая система отопления, и т.д.).
• 10 мм ?? 40 А ? 8800 Вт ? для линий ввода или силовых цепей;

Для удобства восприятия все рекомендуемые параметры выбора сечения и номинала автоматов сведены в таблицу:

Рекомендуемые сечения кабеля и автоматов для медной электропроводки

После того, как выбрали сечения провода, проводят проверку на допустимую потерю напряжения. При большой протяженности проводов напряжение к потребителям может доходить существенно ниже номинального. Допустимая потеря напряжения в проводах не должна превышать 5% номинального напряжения. Если она окажется больше допустимой, то необходимо выбрать провод большего сечения. В рамках этой статьи мы проверку по потере напряжения рассматривать не будем.

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.

Выбираем отключающую способность

Выше описан выбор пакетника по максимально допустимому току нагрузки. Но автомат защиты сети также должен отключаться при возникновении с сети КЗ (короткого замыкания). Эту характеристику называют отключающей способностью. Она отображается в тысячах ампер — именного такого порядка могут достигать токи при коротком замыкании. Выбор автомата по отключающей способности не очень сложен.

Эта характеристика показывает, при каком максимальном значении тока КЗ автомат сохраняет свою работоспособность, то есть, он сможет не только отключится, но и будет работать после повторного включения. Эта характеристика зависит от многих факторов и для точного подбора необходимо определять токи КЗ. Но для проводки в доме или квартире такие расчеты делают очень редко, а ориентируются на удаленность от трансформаторной подстанции.

Отключающая способность автоматических защитных выключателей

Если подстанция находится недалеко от ввода в ваш дом/квартиру, берут автомат с отключающей способностью 10 000 А, для всех остальных городских квартир достаточно 6 000 А. Если же дом находится в сельской местности иди вы выбираете автомат защиты электросети для дачи, вполне может хватить и отключающей способности в 4 500 А. Сети тут обычно старые и токи КЗ большими не бывают. А так как с возрастанием отключающей способности цена возрастает значительно, можно применить принцип разумной экономии.

Можно ли в городских квартирах ставить пакетики с более низкой отключающей способностью. В принципе, можно, но никто не гарантирует, что после первого же КЗ вам не придется его менять. Он может успеть отключить сеть, но окажется при этом неработоспособным. В худшем варианте контакты расплавятся и отключиться автомат не успеет. Тогда проводка расплавится и может возникнуть пожар.

Подбор номинала автоматического выключателя по току и мощности нагрузки

Для выбора подходящего автомата удобно рассчитать силу тока на один киловатт мощности нагрузки и составить соответствующую таблицу. Применив формулу (2) и коэффициент мощности 0.95 для напряжения 220 В, получим:

1000 Вт / (220 В х 0,95) = 4,78 А

Учитывая, что напряжение в наших электросетях нередко не дотягивает до положенных 220 В, вполне корректно принять значение 5 А на 1 кВт мощности. Тогда таблица зависимости силы тока от нагрузки будет выглядеть в таблице 1, следующим образом:

Данная таблица даёт приблизительную оценку силы переменного тока, протекающего по однофазной электрической сети при включении бытовых электроприборов. При этом следует помнить, что имеется в виду пиковая потребляемая мощность, а не средняя. Эту информацию можно найти в документации, прилагаемой к электротехническому изделию. На практике удобней пользоваться таблицей предельных нагрузок, учитывающей тот факт, что автоматы выпускаются с определённым номиналом по силе тока (таблица 2):

Например, если нужно узнать, на сколько ампер нужен автомат под мощность 15 кВт при трёхфазном токе, то ищем в таблице ближайшее большее значение – оно составляет 16,5 кВт, что соответствует автомату на 25 ампер.

В реальности существуют ограничения по выделяемой мощности. В частности, в современных городских многоквартирных домах с электроплитой выделенная мощность составляет от 10 до 12 киловатт, а на входе ставится автомат на 50 А. Эту мощность разумно разбить на группы с учётом того, что самые энергоёмкие приборы концентрируются на кухне и в ванной комнате. На каждую группу ставится свой автомат, что позволяет исключить полное обесточивание квартиры в случае возникновения перегрузки на одной из линий.

В частности, под электроплиту (или варочную панель) целесообразно сделать отдельный ввод и установить автомат на 32 или 40 ампер (в зависимости от мощности плиты и духовки), а также силовую розетку с соответствующим номинальным током. Других потребителей подключать к этой группе не стоит. Отдельная линия должна быть и у стиральной машины, и у кондиционера – для них будет достаточно автомата на 25 А.

На вопрос о том, сколько розеток можно подключить на один автомат, можно ответить одной фразой: сколько угодно. Сами по себе розетки не потребляют электроэнергию, то есть не создают нагрузку на сеть. Нужно лишь позаботиться о том, чтобы суммарная мощность одновременно включаемых электроприборов соответствовала сечению провода и мощности автомата, о чём будет сказано ниже.

Для частного дома или коттеджа вводной автомат подбирается в зависимости от выделенной мощности. Далеко не всем хозяевам удаётся получить желаемое количество киловатт, особенно в регионах с ограниченными возможностями электросетей. Но в любом случае, как и для городских квартир, сохраняется принцип разделения потребителей на отдельные группы.

Вводной автомат для частного дома

Главный фактор, влияющий на подбор автомата по току КЗ, — его значение в конце линии. Расчет производится по сложным формулам с использованием информации о рабочей силе трансформаторной подстанции, сечении и длины проводника и других факторов.

Зачастую трудоемкими расчетами пренебрегают и устанавливают в жилище рубильники номиналом «С».

Расчет токовой нагрузки и выбор автомата защиты в однофазной электросети,220 вольт для группы электропроводки

Под группой электропроводки понимается несколько потребителей подключенных параллельно к одному питающему кабелю от электрощитка. Для группы электропроводки устанавливается общий автомат защиты. Автомат защиты устанавливается в квартирном электрощитке или этажном щитке. Расчет сети группы потребителей отличается от расчета сети одиночного потребителя.

Для расчета токовой нагрузки группы потребителей вводится так называемый коэффициент спроса . Коэффициент спроса (Кс) определяет вероятность одновременного включения всех потребителей в группе в течение длительного промежутка времени. Кс=1 соответствует одновременной работе всех электроприборов группы. Понятно, что включение и работа всех электроприборов в квартире практически не бывает. Есть целые системы расчета коэффициента спроса для домов, подьездов. Для каждой квартиры коэффициент спроса различается для отдельных комнат, отдельных потребителей и даже для различного стиля жизни жильцов. Например , коэффициент спроса для телевизора обычно равен 1,а коэффициент спроса пылесоса равен 0,1.

Поэтому для расчета токовой нагрузки и выбора автомата защиты в группе электропроводки коэффициент спроса влияет на результат. Расчетная мощность группы электропроводки рассчитывается по формуле:

• P(расчетная)=К(спроса)×P(мощность установочная).
• I (ток нагрузки)=Р (мощность расчетная)÷220 вольт.

Пример: В таблице ниже рассмотрим электроприборы, входящие в одну группу. Рассчитаем токовую нагрузку для этой группы и выберем автомат защиты с учетом коэффициента спроса.Коэффицмент спроса в примере выбирается индивидуально: