Выбор защитного автомата (автоматического выключателя) по току и времени отклчения
Выбор автоматического выключателя
Автоматический выключатель ИЭК. Тепловой ток — 32 А
Автоматический выключатель имеет в народе ещё несколько названий — защитный автомат, пробка, пакетник, или просто автомат.
О чем идёт речь — на картинке слева. Это самая бюджетная модель.
В данной статье пойдет речь о технических характеристиках защитных автоматов, какие они бывают, и как их выбрать в различных случаях.
Совершенно точно можно сказать, что тот, кто внимательно прочитает данную статью, может считаться знатоком автоматических выключателей. По крайней мере, в первом приближении, достаточном для практической работы и понимания процессов.
На эту тему я уже написал на блоге несколько статей, по ходу буду отсылать по ссылкам.
Функции автоматического выключателя
Из названия видно, что это выключатель, который выключает автоматически. То есть, сам, в определенных случаях. Из второго названия — защитный автомат — интуитивно понятно, что это некое автоматическое устройство, которое что-то защищает.
Вот примеры установки и применения таких автоматов — при установке квартирного счетчика и при замене электропроводки в квартире.
Теперь подробнее. Автоматический выключатель срабатывает и выключается в двух случаях — в случае перегрузки по току, и в случае короткого замыкания (КЗ).
Перегрузка по току возникает из-за неисправность потребителей, либо когда потребителей становится слишком много. КЗ — это такой режим, когда вся мощность электрической цепи тратится на нагрев проводов, при этом ток в данной цепи является максимально возможным. Далее будет подробнее.
Кроме защиты (автоматического выключения), автоматы могут использоваться для ручного выключения нагрузки. То есть, как рубильник или обычный «продвинутый» выключатель с дополнительными опциями.
Ещё важная функция (это само собой) — клеммы для подключения. Иногда, даже если функция защиты особо не нужна (а она никогда не помешает), клеммы автомата могут очень пригодиться. Например, как показано в статье Прокладка вводного кабеля от гусака до счетчика.
Количество полюсов
По количеству полюсов автоматы бывают:
- Однополюсные (1п, 1p). Это самой распространенный тип. Он стоит в цепи и защищает один провод, одну фазу. Такой изображен в начале статьи.
- Двухполюсные (2п, 2p). В данном случае — это два однополюсных автомата, с объединенным выключателем (ручкой). Как только ток через один из автоматов превысит допустимое значение, отключатся оба. Применяются такие в основном для полного отключения однофазной нагрузки, когда рвется и ноль, и фаза. Именно двухполюсные автоматы применяются на вводе в наши квартиры.
- Трехполюсные (3п, 3p). Применяются для разрыва и защиты трехфазных цепей. Так же, как и в случае с двухполюсными, фактически это три однополюсных автомата, с общей ручкой включения/выключения.
- Четырехполюсные (4п, 4p). Встречаются редко, устанавливаются в основном на вводе трехфазных РУ (распределительных устройств) для разрыва не только фаз (L1, L2, L3), но и рабочего нуля (N). Внимание! Провод защитного заземления (РЕ) ни к коем случае разрывать нельзя!
Ток автоматического выключателя
Токи автоматов бывают из следующего ряда:
0,5, 1, 1,6, 2, 3,15, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63.
Жирным выделены номиналы, наиболее часто применяющиеся в быту. Есть и другие номиналы, но о них сейчас не будем.
Данный ток для автоматического выключателя является номинальным. При его превышении выключатель выключится. Правда, не сразу, о чем сказано ниже:
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Время-токовые характеристики
Очевидно, что автомат не всегда отключается мгновенно, и иногда ему надо «подумать и принять решение», или дать шанс нагрузке войти в норму.
Время-токовая характеристика показывает, через какое время и при каком токе отключится автомат. Эти характеристиками также называют кривыми отключения или токо-временными характеристиками. Что точнее, поскольку именно от тока зависит, через какое время отключится автомат.
Кривые отключения или токо-временные характеристики
Поясню эти графики. Как я уже говорил выше, у защитного автомата есть два вида защиты — тепловая (от перегрузки по току) и электромагнитная (от КЗ). На графике работа тепловой защиты — это участок, который плавно спускается. Электромагнитная — кривая резко обрывается вниз.
Тепловая работает медленно (например, если ток превышает номинал в два раза автомат выбьет примерно через минуту), а электромагнитная — мгновенно. Для графика В это мгновение «начинается», когда ток превышает номинал в 3-5 раз, для категории С — в 6-10 раз, для D (не показан, поскольку в быту не применяется) — в 10-20 раз.
Как это работает — можно пофантазировать, что будет, если ток будет превышать номинал в 5 раз, а защита стоит с характеристикой «С», как во всех домах. Автомат выбьет только через 1,5-9 секунд, как повезёт. За 9 секунд поплавится изоляция, и проводку надо будет менять. В данном случае поэтому КЗ лучше, чем перегруз.
Выбор автоматического выключателя
Выбирать защитный автомат надо, исходя из площади сечения провода, который этот автомат защищает (который подключен после этого автомата). А сечение провода — из максимального тока нагрузки.
Алгоритм выбора автоматического выключателя таков:
- Определяем мощность и ток потребителей линии, которая будет питаться через автомат. Ток рассчитывается по формуле I=P/220, где 220 — номинальное напряжение, I — ток в амперах, Р — мощность в ваттах. Например, для нагревателя мощностью 2,2 кВт ток будет 10 А.
- Выбираем провод по таблице выбора сечения в зависимости от тока. Для нашего нагревателя подойдет кабель с жилой сечением 1,5 мм². Он в самых худших условиях в однофазной сети держит ток до 19А.
- Выбираем автомат, чтобы он гарантированно защищал наш провод от перегруза. Для нашего случая — 13А. Если поставить автомат с таким номинальным тепловым током, то при токе 19А (превышение в полтора раза) автомат сработает примерно через 5-10 минут, судя по время-токовым характеристикам.
Много это или мало? Учитывая, что кабель тоже имеет тепловую инерцию, и не может мгновенно расплавиться, то нормально. Но учитывая то, что нагрузка не может просто так увеличить свой ток в полтора раза, и за эти минуты может произойти пожар — это много.
Поэтому, для тока 10 А лучше использовать провод сечением 2,5 мм² (ток при открытой прокладке — 27А), а автомат 13А (при превышении в 2 раза сработает примерно через минуту). Это для тех, кто хочет перестраховаться.
При этом главное правило будет таким:
Ток провода должен быть больше тока автомата, а ток автомата — больше тока нагрузки
Iнагр < Iавт < Iпров
Имеются ввиду максимальные токи.
И если есть такая возможность, номинал автомата должен быть смещён в сторону тока нагрузки. Например, макс.ток нагрузки 8 Ампер, макс.ток провода — 27А (2,5мм2). Автомат следует выбирать не на 13 или 16, а на 10 Ампер.
Привожу таблицу выбора автомата:
Таблица выбора защитного автомата по сечению провода
(от Шнайдер Электрик)
Таблица сечений провода и какой для него нужен автоматический выключатель
Обратите внимание на способы прокладки кабеля (тип установки). От того, где проложен кабель, ток выбранного защитного автомата может отличаться в 2 раза!
По таблице — имеем исходно сечение провода, и под него выбираем защитный автомат. Для нас, как для электриков, наиболее важны первые три столбца таблицы.
Теперь — как выбрать защитный автомат, если известна мощность приборов?
Таблица выбора защитного автомата по мощности приборов
Таблица потребления и ток защитного автомата
Видно, что производитель рекомендует разные время-токовые характеристики для разных электроприборов. Там, где нагрузка чисто активная (разные типы нагревателей), рекомендована характеристика автомата «B». Там, где есть электродвигатели - «С». Ну а там, где используются мощные двигатели с тяжелым запуском — «D».
Время-токовая характеристика D в эту таблицу не вошла, потому что она не для бытового применения. Подробнее о запуске двигателей рассказано в статье про подключение электродвигателя через магнитный пускатель. А также — про включение твердотельного реле.
Таблица зависимости тока защитного автомата (предохранителя) от сечения
А вот как к току автоматического выключателя в зависимости от площади сечения провода относятся немцы:
Таблица выбора защитного автомата для разного сечения проводов
Как видно, немцы перестраховываются, и предусматривают бОльший запас по сравнению с нами.
Хотя, возможно, это от того, что таблица взята из инструкции из «стратегического» промышленного оборудования.
Как устроен защитный автомат
Бонусом — устройство защитного автомата, несколько фото автомата, который приведён в начале статьи.
Устройство автоматического выключателя. Как видно, устройство непростое. Верхний (неподвижный) контакт — справа
Автоматический выключатель. За секунду до мусорки)
Как всегда, буду рад вопросам и замечаниям по статье в комментариях!