Рассчет сечения кабелей. выбор автоматов защиты

Зачем менять автомат?

Любой электрик скажет: «При наличии отсутствия острой необходимости лучше в электропроводку дома своими руками не лезть». Последствия могут быть печальными. Когда же возникает такая необходимость?

Для того чтобы поменять розетку, нужно знать физику за 8-9 классы. С прочей электрической начинкой все немного сложнее. Если в квартире регулярно срабатывает автомат (автоматический выключатель в щитке) и пропадает свет, пора его менять.

Вероятно, автоматический выключатель выработал свой ресурс, даже несмотря на то, что срок, указанный в паспорте, еще не истек. Изношенный аппарат на 16 А может срабатывать при слабой нагрузке на сеть (10 А), а может не срабатывать при экстремальных значениях (произойдет спаивание контактов, дальше — пожар).

Напомним на всякий случай некоторые сведения из школьной программы:

• Мощность = Напряжение х Ток.
• Ток = Мощность \ Напряжение.

Напряжение в розетке — 220 В. На кофеварке указано 1200 Вт, значит, потребляемый ток будет 1200\220=5,45 (А).

Если вам удалось сложить мощность всех домашних электроприборов и рассчитать общую силу тока, можете считать себя электриком второго уровня.

Разновидность автоматических выключателей

Для защиты однофазной электрической сети напряжением 220 V применяются, как однополюсные, так и двухполюсные автоматы. Как правило, однополюсные приборы служат для отключения одного фазного проводника, а двухполюсные – для отключения, как фазного, так и нулевого проводника. Однополюсные автоматы применяются для защиты цепей 220 V, связанных с внутренним освещением, а также с розетками при условии нормальных параметров эксплуатации.

Для защиты электрических цепей, напряжением 380 V применяются трехполюсные и четырехполюсные автоматические выключатели. Их устанавливают исключительно для защиты действующего электрооборудования, работающего от напряжения 380 V. Это могут быть духовки, варочные панели или электроплиты.

В помещениях, имеющих повышенную влажность, как правило, устанавливают 2-х полюсные выключатели. Их также желательно установить на мощные бытовые приборы, такие, как бойлеры, стиральные машины, электродуховки, посудомоечные машины и т.д.

В случае появления аварийной ситуации, на нулевой провод, а он, как правило соединен с корпусом электроприбора посредством различных радиоэлементов, может попасть фазное напряжение. Если на линию не установить 2-х полюсный автомат, то он отключит фазный провод, а на нулевом проводе останется фазное напряжение. Хотя такое возможно только в случае, когда аварийная ситуация создается до автомата, заставляя работать бытовой прибор в аварийном режиме. Поэтому выбор автоматических выключателей сводится еще и к тому, что на некоторые виды нагрузок устанавливаются однополюсные автоматы, а на некоторые – двухполюсные. При этом, необходимо учитывать схему электрической сети.

Пример разводки трехфазной сети

Если сеть трехфазная, что крайне редко встречается у бытовых потребителей, то применяются 3-х полюсные автоматы. Такой аппарат в обязательном порядке ставится на входе, а также на линиях питания 3-х фазных потребителей. Для защиты однофазных потребителей 3-х фазной сети применяются 2-х полюсные автоматы, для одновременного отключения, как фазного, так и нулевого провода.

Параметры автоматических выключателей не зависят от количества подключаемых проводов. Другими словами, к одному автомату можно подключить несколько проводов (линий). Главное, чтобы их суммарная нагрузка не превышала рабочий ток автомата.

Для чего нужен

Автомат считается устройством, главной задачей которого является обеспечение неопасного использования электрической сети. Также он занимается предохранением оборудования от сверхтока, считающегося коротким замыканием с перегрузкой. Подобное оборудование включается и выключается от электрической цепи. Оснащается или электромагнитным расцепителем или комбинированным видом. Благодаря этому можно защитить цепь. Главным его плюсом служит тот факт, что он позволяет защитить электрическую установку или трансформаторную подстанцию от короткого замыкания, перегрузки сети и поломки в результате частого отключения сети.

Защита сети как основная задача автоматического отключателя

Имеет на своем корпусе маркировки номинального тока, коммутационной способности, класса токоограничения, номинальной отключающей способности и время-токовой характеристики срабатывания расцепительной системе. Бывает однополюсным, двухполюсным, трехполюсным и четырехполюсным и подходит для соответствующих названию фаз сетей.

Важно! Чаще всего его используют для защиты электрической плиты или других кухонных нагревательных приборов. Также его применяют, чтобы уберечь систему освещения с двигательной, трансформаторной системой

Открытая и закрытая прокладка проводов

В зависимости от размещения проводка делится на 2 вида:

• закрытая;
• открытая.

Сегодня в квартирах монтируют скрытую проводку. В стенах и потолках создаются специальные углубления, предназначенные для размещения кабеля. После установки проводников углубления штукатурят. В качестве проводов используют медные. Заранее всё планируется, т. к. со временем для наращивания электропроводки или замены элементов придется демонтировать отделку. Для скрытой отделки чаще используют провода и кабели, у которых плоская форма.

При открытой прокладке провода устанавливают вдоль поверхности помещения. Преимущества отдают гибким проводникам, у которых круглая форма. Их легко установить в кабель-каналы и пропустить сквозь гофру. Когда рассчитывают нагрузку на кабель, то учитывают способ укладки проводки.

Определение площади сечения проводника по его диаметру

Какая проводка лучше — сравнение медной и алюминиевой электропроводки

Какой провод лучше использовать для проводки в квартире и в частном деревянном доме?

Как рассчитать падение напряжения по длине кабеля в электрических сетях

Как перевести амперы в киловаты?

Способы вычисления потребления электроэнергии бытовыми приборами

Пример расчета сечения кабеля на примере BBГнг 3×1,5 и ABБбШв 4×16

Трехжильный кабель BBГнг 3×1,5 изготавливается из меди и предназначен для передачи и распределения электричества в жилых домах или обычных квартирах. Токопроводящие жилы в нем изолированы ПВХ (В), из него же состоит оболочка. Еще BBГнг 3×1,5 не распространяет горение нг(А), поэтому полностью безопасен при эксплуатации.

Кабель ABБбШв 4×16 четырехжильный, включает токопроводящие жилы из алюминия. Предназначен для прокладки в земле. Защита с помощью оцинкованных стальных лент обеспечивает кабелю срок службы до 30 лет. В компании «Бонком» вы можете приобрести кабельные изделия оптом и в розницу по приемлемой цене. На большом складе всегда есть в наличии вся продукция, что позволяет комплектовать заказы любого ассортимента.

Подбор номинала

Выбор номинала автоматического выключателя должен соответствовать определённым требованиям. А конкретнее, автомат обязан сработать прежде, чем токи смогут превысить допустимые значения проводки. Из этого следует, что номинал автомата должен быть чуть меньше, нежели сила тока, которую способна выдержать проводка.

Выбрать нужный АВ довольно просто. Тем более что существует таблица номиналов автоматов по току, а это значительно упрощает задачу.

Исходя из всего этого, можно составить алгоритм, по которому проще всего подобрать автомат нужного номинала:

• Для отдельно взятого участка вычисляется сечение и материал провода.
• Из таблицы берётся значение максимального тока, который способен выдержать кабель.
• Остаётся с помощью таблицы лишь выбрать автомат со значением чуть меньшим длительно допустимого тока.

Таблица содержит пять номиналов АВ 16 А, 25 А, 32 А, 40 А, 63 А, из которых и будет выбираться защитное устройство. Автоматы же меньших значений практически не используются, так как нагрузки современных потребителей просто не позволят этого сделать. Таким образом, имея необходимы значения, очень легко выбрать автомат, соответствующий конкретно взятому случаю.

Зачем нужны автоматы для электропроводки

Схема автоматов в щитке

Прежде чем разобраться, какие автоматы лучше и надежнее для квартирной электропроводки, следует выяснить, зачем вообще нужны эти устройства. Причины, по которым лучше приобрести автомат для квартиры:

• В случае возникновения аварийной или нештатной ситуации легче установить причину, при условии, что защита установлена на каждой линии.
• Осветительные приборы отключатся лишь в одной комнате, а не по всей квартире, следовательно, не будет необходимости в полной темноте искать альтернативные источники освещения. То же самое касается розеток. Если на линии, где работает холодильник, произошли неполадки, водонагревательный бак продолжит работу в штатном режиме.

В сравнении с пробками, оснащенными плавкими вставками, и автоматическими пробками, автоматы имеют много преимуществ.

Как экономить электроэнергию?

На сегодняшний день есть множество вариантов экономии электроэнергии. Эти способы совсем несложные, но чтобы они работали нужно каждый день их применять. Сокращение потребления электроэнергии не только сохранит бюджет семьи, но и уменьшит выбросы в окружающую среду.

Простые и проверенные временем методы экономии

Применение энергосберегающих лампочек. Такие лампы практически не нагреваются, поэтому затраты электроэнергии идут только на освещение. В среднем срок эксплуатации таких ламп до 3 лет, а это значительно сэкономит расходы

Такие лампы расходуют в 5 раз меньше электроэнергии, их срок службы в 10 раз длиннее и окупаются через 1 год.
Пользуясь бытовой техникой, важно придерживаться инструкции. Возьмем к примеру, холодильник

Его нельзя ставить возле плиты или батареи, так как прибору нужно будет работать бесперебойно, чтобы поддерживать необходимую температуру. То же относится и к моменту, когда ставится горячая еда

Важно не забывать своевременно размораживать холодильник, так как лед в морозилке способствует большим затратам электроэнергии (до 20%).
Выходя из комнаты, не забывайте выключать свет. Такой совет, является наиболее эффективным способом экономии электроэнергии.
Своевременно протирайте лампочки

На первый взгляд, такой совет кажется смешным. Но мало кто знает, что пыль может заглушать до 15% света. Важно не забывать о чистоте плафонов

Можно использовать лампы меньшей мощности.
Сделать небольшой косметический ремонт в помещении
Выбирая обои, следует останавливать внимание на светлых оттенках, так как они способны на 80% сделать комнату светлее и уютнее. Не следует забывать и о потолке, его следует делать белым
Таким образом вы будете реже включать освещение.
Применение теплоотражающих экранов

Изготавливают их из фольги или пенофола. Их следует устанавливать за батарею. Благодаря таким экранам, температуру в комнате можно поднять на несколько градусов.
Утепление помещения. Нужно утеплить окна или заменить их на металлопластиковые. Через окна может теряться тепло до 30%. На окна стоит повесить плотные шторы. По возможности нужно утеплить входные двери, а в доме стены, перекрытия, полы и кровлю.
Приобретение бытовой техники класса «А», «А+» и «А++» она может экономить до 50% электроэнергии.
Не рекомендуется оставлять приборы в режиме «ожидания». Любой техникой, человек пользуется всего несколько часов, в течение дня. Все оставшееся время она, в режиме «ожидания» и понемногу поглощает электроэнергию. Для экономии, следует приборы выключать из сети.

И так, мы уже знаем сколько киловатт нужно для дома. Давайте подытожим. Из выше описанного следует, что если экономно использовать электроэнергию, то мы вполне можем вложиться в 15 кВт, а для небольшого дома хватит даже на отопление. Тогда вся семья будет чувствовать себя комфортно, в своем уютном гнездышке.

Недопустимые ошибки при покупке

Самыми распространенными ошибками при выборе и покупке вводного автоматического выключателя являются незнание принципов его работы и выбор номинала автомата ниже или выше требуемого значения. Если выбрать автомат ниже номиналом, то возможно ложное срабатывание защиты и отключение всей квартиры из-за одного прибора. При выборе номинала выше необходимого значения, он может сработать уже после того, как изоляция проводов, либо устройства внутри электрощитка перегреются и начнут плавиться или гореть.

Также находятся «профессионалы», которые подключают вместо двухполюсника два однополюсных автомата, не зная  о том, что это нарушает требования электробезопасности и ПУЭ запрещает такое подключение.

Если есть сомнения в выборе и монтаже такого прибора, стоит обратиться к профессиональному электрику и быть спокойным за правильный выбор и безопасный монтаж.

Чем отличается УЗО от дифавтомата

Как правильно подобрать УЗО для квартиры или частного дома

Как выбрать автоматический выключатель по мощности и току нагрузки?

Схема подключения УЗО и автоматов в щитке

Что такое дифференциальный автомат?

Что такое реле напряжения и для чего оно нужно в квартире

Особенности автоматов для розеток некоторых известных марок

В строительных магазинах можно увидеть большой ассортимент автоматических выключателей от разных производителей. Некоторые из них применяют собственную маркировочную систему, ознакомиться с характеристиками модели можно по специальному каталожному номеру.

К наиболее востребованным и надежным автоматическим выключателям можно отнести:

• «АВВ» – автоматы, обладающие модульной конструкцией. Разработчики – шведско-швейцарская компания. Выпускают разные модификации, предназначенные для разного напряжения и расчетных токов.
• «АЕ» – эффективное устройство российского производства. Выпускается данная защитная арматура в разных конфигурациях, поэтому трудностей в выборе подходящего устройства возникнуть не должно.

Также при выборе автоматического выключателя домой следует обратить внимание на производителей «Дженерал Электрик» и «Легранд». Большинство зарубежных производителей по лицензии изготавливают свою продукцию на российских и китайских заводах

Как рассчитать мощность электротока

В соответствии с законом Ома, сила тока (I) находится в прямой пропорции с напряжением (U) и в обратной пропорции с сопротивлением (R). Расчет мощности (Р) осуществляется путем умножения силы тока на напряжение. Таким образом, для участка цепи образуется следующая формула, по которой рассчитывается ток: I = P/U.

С учетом реальных условий, к данной формуле прибавляется еще один компонент и при расчетах однофазной сети получается следующий вид: I = P/(U х cos φ).

Трехфазная сеть рассчитывается немного по-другому. Для этого используется следующая формула: I = P/(1,73 х U х cos φ), в которой напряжение U условно составляет 380 вольт, cos φ является коэффициентом мощности, посредством которого активная и реактивная составляющие сопротивления нагрузки соотносятся между собой.

Современные блоки питания обладают незначительной реактивной компонентой, поэтому значение cos φ принимается за 0,95. Это не касается трансформаторов и электродвигателей с высокой мощностью, обладающих большим индуктивным сопротивлением. Расчет сетей, где могут подключаться такие устройства, выполняется с коэффициентом cos φ, эквивалентным 0,8. В других случаях используется стандартная методика расчетов с последующим применением повышающего коэффициента 1,19, получающегося из соотношения 0,95/0,8.

При использовании в формулах известных параметров напряжения 220 и 380 В, а также коэффициента мощности 0,95, в результате получается сила тока для однофазной сети – I = P/209, а для трехфазной – I = P/624. Таким образом, при наличии одной и той же нагрузки, сила тока в трехфазной сети будет в три раза ниже. Это связано с наличием трех проводов отдельных фаз, на каждую из которых равномерно распределяется общая нагрузка. Напряжение между каждой фазой и рабочим нулем составляет 220 вольт, поэтому известная формула может выглядеть следующим образом: I = P/(3 х 220 х cos φ).

Сводная таблица для выбора автоматического выключателя для однофазной сети 220 В.

* — сдвоенный кабель, два кабеля соединенных паралельно, к примеру 2 кабеля ВВГнг 5х120

Принцип работы защитного автомата

Основной функцией автоматических выключателей является защита изоляции проводов и силовых кабелей от разрушений под действием токов коротких замыканий. Эти приборы не способны защитить людей от поражения электротоком, они оберегают только сеть и оборудование. Действие автоматических выключателей обеспечивает нормальный режим функционирования проводки, полностью устраняя угрозу возгорания.

При выборе автомата нужно обязательно учитывать, что завышенные характеристики прибора будут способствовать пропуску токов, критических для проводки. В этом случае не произойдет отключения защищаемого участка, что приведет к оплавлению или возгоранию изоляции. В случае заниженных характеристик автомата линия будет постоянно разрываться при запуске мощной техники. Автоматы очень быстро выходят из строя вследствие залипания контактов под воздействием слишком высоких токов.

Основными рабочими элементами автоматов являются расцепители, непосредственно разрывающие цепь в критических ситуациях. Они разделяются на следующие виды:

• Электромагнитные расцепители. Они практически мгновенно реагируют на токи короткого замыкания и отсекают нужный участок в течение 0,01 или 001 секунды. Конструкция включает в себя катушку с пружиной и сердечник, втягивающийся под воздействием высоких токов. Во время втягивания сердечник приводит в действие пружину, связанную с расцепляющим устройством.
• Тепловые биметаллические расцепители. Обеспечивают защиту сетей от перегрузок. Они обеспечивают разрыв цепи при прохождении тока, не соответствующего предельным рабочим параметрам кабеля. Под действием высокого тока биметаллическая пластина изгибается и вызывает срабатывание расцепителя.

В большинстве автоматов, используемых в быту, используется электромагнитный и тепловой расцепитель. Слаженная комбинация этих двух элементов обеспечивает надежную работу защитной аппаратуры.

Автоматические выключатели разных производителей

Для выполнения отмеченных функций в стандартной конструкции применяют две технологии. При быстром увеличении силы тока выше определенного расчетом уровня соленоид создает магнитное поле, которое перемещает шток. Через механический привод этот узел размыкает контактную группу. Параметры узла рассчитывают с учетом пусковых нагрузок, чтобы исключить ложные срабатывания.

Вторая защита организована с применением известного явления – нагрева проводника пропусканием тока. Соответствующий участок цепи создают из биметаллической пластины. При повышении температуры она изменяет форму вплоть до разрыва контакта. В некоторых моделях автоматов предусмотрена специальная регулировка для настройки уровня чувствительности.

Характеристики электромагнитного расцепителя

Автоматический выключатель должен срабатывать, если в сети повышается ток до определенного уровня. Естественно, что в электрической сети возможны колебания токов нагрузки в определенных пределах. Зачастую эти колебания связаны с пусковыми токами. Например, при включении бытовых приборов, работа которых связана с пуском двигателей, в сети кратковременно возникает бросок тока. Автоматический выключатель не должен реагировать на подобные броски и не отключать нагрузку. Поэтому у них имеется нижний предел, до которого автомат не срабатывает.

При токах короткого замыкания, если автомат своевременно не отключится, то возможны негативные последствия. Чтобы выключение осуществлялось за минимально короткое время, в автомате предусмотрен электромагнитный расцепитель, который реагирует на токи, которые значительно больше токов перегрузки. Этот показатель еще называется током отсечки. Токи отсечки указываются буквами, которые находятся перед цифрами, которые соответствуют рабочему току автоматического выключателя.

Различают 3 типа автоматов, в зависимости от тока отсечки:

• В – автомат срабатывает при увеличении тока в 3-5 раз превышающего рабочий ток устройства.
• С – если ток в сети превышает рабочий ток автомата в 5-10 раз.
• Д – если ток нагрузки выше рабочего тока автоматического выключателя в 10-20 раз.

Выбор защитного автомата по данным критериям основан на том, в каком техническом состоянии находится электропроводка в доме, на даче или в квартире.

Поэтому:

• Автоматы с буквой «В» следует устанавливать там, где электрическая проводка достаточно сомнительная: в старых домах, на дачах, в селах, в поселках. Подобные автоматические выключатели трудно найти в магазинах и зачастую их приходится заказывать.
• Автоматы с буквой «С» пользуются большой популярностью и устанавливаются практически везде, после капитальных ремонтов, а также в новостройках.
• Автоматы с буквой «Д» больше распространены в производственных помещениях, где установлено электрооборудование с большими пусковыми токами.

Другими словами, наиболее распространенными считаются автоматы с буквой «С». Эти устройства наиболее подходят для защиты электрических сетей бытовых потребителей.

Характеристики вводного устройства

Характеристики во многом помогают определить, какие автоматы ставить в частном доме или квартире

Основные параметры, на которые обращают внимание, следующие:

1. Количество полюсов. Различия зависят от вида используемой линии электропередачи. Для квартир это однофазная цепь, двухпроводная, с номинальным напряжением 220 вольт. Для частного дома может использоваться и трёхфазная сеть на 380 вольт, состоящая из трёх проводов. Каждый полюс означает возможность подключения одного провода, поэтому вводное устройство бывает двухполюсный и трёхполюсный. Существует и четырёхполюсный, но он применяется только на промышленных объектах.
2. Времятоковая характеристика. Определяет чувствительность устройства и характеризует число ложных срабатываний. Этот параметр обозначает соотношение действительной силы тока, пропускаемого через автомат, к номинальному значению. Существуют выключатели различных видов, обозначаются они буквами латинского алфавита. Наибольшее распространение получили приборы класса B, C и D. Класс B применяется, когда на линии используются маломощные приборы, при этом величина тока может превышать значение номинального в пять раз. Класс C, используют для среднемощных приборов, превышение составляет 6— 5 раз. Класса D, ставятся устройства при подключении оборудования высокой мощности, при этом превышение составляет более 20 раз.
3. Номинальный ток. Превышение этого значения приводит к срабатыванию автомата. Требуемое значение определяется сечением провода и материалом, из которого он изготовлен. Выпускается только в стандартных значениях, наиболее популярные величины на 25A и 32A.
4. Номинальный ток утечки. Характеристика используется только для дифференциального вводного автомата.

Разновидности защитных автоматов

Эти устройства разделяются на несколько типов, каждый из которых имеет свои особенности работы и предназначен для установки в различных цепях:

• МА. В этих автоматах тепловое расцепление не предусмотрено. При подключении к нагрузке (например, электромотору) реле тока нужен только выключатель, обеспечивающий защиту от КЗ.
• А. Тепловой расцепитель в этих устройствах срабатывает, когда величина электротока превышает номинал на 30%. Электромагнитное расцепление здесь вызывает обесточивание сети через 0,05 с, если величина тока превысит номинальное значение на 100%. Если по какой-либо причине катушка не сработала, то приблизительно через 25-30 с в действие вступает тепловая защита, вызывающая срабатывание автомата. Защитные устройства типа А следует устанавливать в электросхемах с полупроводниковыми элементами, которые могут прийти в неисправность даже при небольшом увеличении тока. В целях защиты электронных приборов в цепь могут включаться автоматы марки Z, срабатывающие при увеличении тока в два раза.

• В. В этих устройствах срабатывание теплового расцепителя происходит в течение 4-5 с, а электромагнитная защита действует за 0,015 с, если величина тока превышает номинал на 200%. Автоматы этого типа широко используется в осветительных цепях, отличающихся небольшой величиной пускового тока.
• С. Такие автоматы являются самыми распространенными. Оба типа защиты в нем срабатывают, когда величина номинального тока, проходящего через выключатель, превышена на 400%.

Разобравшись с типами устройств, переходим к вопросу их выбора.