Рассчитать кабель и автомат для питания двигателя. Как производится расчет автоматического выключателя

Автоматические выключатели (называемые в быту сокращенно «автоматы») – электротехническое коммутационное и управляющее оборудование преднозначенное для защиты и включения электрооборудования или отдельных линий электропотребления.

Они выполняют три функции:

• включать и отключать электротехнические приборы (как обычный выключатель);
• отключать работающее оборудование от сети при резко возрастающих перегрузках, возникающих в момент короткого замыкания в домашней электропроводке;
• отключать работающие электроприборы в безопасные для их функционирования сроки при появлении токов перегрузки или ненормальных падениях напряжения в сети, появляющихся при включении мощных электродвигателей и электроприборов.

В двух словах, автоматический выключатель отключает подачу электроэнергии в случаях изменения параметров тока и напряжения, которые могут привести к неисправности работающих электроприборов или повреждению провода питающей линии.

Конструкция автоматов

По конструкции автоматы, используемые в быту, выделены в три группы: воздушные, в литом корпусе и модульные. Воздушные выключатели (в корпусе с вентиляционными отверстиями) используются в сухих и не очень запыленных условиях.

Литой корпус автоматов защищает от повышенной влажности (можно использовать в подключении оборудования бани). Модульный автоматический выключатель является вариантом воздушного автомата, стандартизированным по размерам.

Ширина корпуса модульного выключателя кратна 17,5 мм. Благодаря легкости монтажа модульные автоматы для электропроводки в квартире считаются самым оптимальным выбором.

Как выбрать автоматический выключатель по мощности и току

Для выбора автоматического выключателя требуется необходимый минимум информации, позволяющей правильно оценить рабочие характеристики будущей защиты.

Первичная информация для правильного выбора:

1. Суммарная мощность потребляющих электроэнергию аппаратов, одновременно подключенных к сети и работающих в обычном режиме.
2. Резерв на возможное подключение дополнительных потребителей.
3. Типы и характеристики проводов.
4. Условия работы.

Основные характеристики автоматических выключателей:

• номинальный ток автоматического выключателя (не должен превышать номинального тока электропроводки, находящейся под защитой автомата);
• количество полюсов (выбирается в зависимости от проводки, однофазной или трехфазной);
• время – токовая характеристика (скорость срабатывания, с которой АВ реагирует на превышение тока в сети над номинальным рабочим током и время этого нарушения);
• предельный ток короткого замыкания (в случае КЗ ток в сети на очень короткое время вырастает до нескольких тысяч ампер. Автоматический выключатель при этом должен сразу отключиться;
• тип тока и рабочее напряжение автомата (тип тока – переменный или постоянный, рабочее напряжение должно соответствовать напряжению сети, 220 или 380 В.)

Параметры модульных выключателей стандартизированы. Все параметры наносятся на этикетку на передней панели автомата. Чтобы выбрать правильное оборудование, нужно знать их все.

Краткий обзор расшифровок

1. Номинальный ток автомата в амперах – 1, 2, 3 (слаботочные), 6, 10, 16, 20, 25, 32 (средние), 40, 50, 63 (мощные).

2. Количество полюсов – 1, 2, 3, 4. Один полюс – одна фаза. Двухполюсный автомат может работать в схеме «одна фаза и нейтраль» (а вторая, страхующая нейтраль – без расцепителя). Трехполюсный – выключает сразу три фазы (его рабочее напряжение 380 В).

Четырехполюсный разрывает питание трех фаз и «ноля» (трех- и четырехполюсные автоматы используются при снабжении потребителя по трехфазной схеме с возможностью подключения электродвигателей, поэтому автоматы довольно мощные).

Ниже пример схемы маркировки автоматического выключателя:

3. Время – токовая характеристика (другое название «тип кривой автомата») – график, показывающий время срабатывания при росте тока в сети. Кривая состоит из двух секторов.

Верхний, похожий на нисходящую гиперболу, показывает работу теплового расцепителя. Второй, внизу кривой, почти прямой отрезок, показывает, насколько быстро прерывает контакт электромагнит. График можно найти в инструкции, прилагаемой к оборудованию. По типам кривой автоматы делятся на группы B, C, D.

«В» на этикетке означает, что тепловой размыкатель при трехкратной перегрузке срабатывает через 5 секунд.

«С» показывает, что тепловая часть выключателя может выдержать большие перегрузки, но отключится через секунду — две при пяти — семикратном подъеме рабочего тока.

«D» возможно использовать в бытовых сетях, где подключаются электродвигатели большой мощности. Автомат может не выключиться при мгновенной нагрузке в 10-14 раз.

Для домашней (квартирной) электропроводки рекомендуются автоматы типа С за способность выдерживать кратковременные пусковые токи бытовых электродвигателей пылесосов и дрелей – перфораторов.

Ниже пример этикетки автоматического выключателя:

4. Предельный ток короткого замыкания изображается на этикетке цифрой с тремя нулями. Например, цифра «6000» объясняет, что при 6000А, до которых поднимется за миллисекунду сила тока в проводах, электромагнитный расцепитель разорвет цепь.

Появившаяся при этом дуга между контактами уйдет в пламягасительную камеру, раздробится о пластины гасителя, и легкий дымок выйдет через вентиляционное отверстие в корпусе. Контакты пострадают от мгновенной температуры в несколько тысяч градусов, но свою задачу выполнят.

Автоматы производятся с показателями 3000, 4500, 6000 и 10000. Наиболее популярны автоматические выключатели для бытовых электросетей с током КЗ 4500 и 6000.

Знание этих характеристик и параметров поможет выбрать правильное оборудование при монтаже и защите электрической сети.

Как правильно рассчитать автоматический выключатель

Выбор автоматического выключателя по току производится на основе подсчета электроприборов, которые будут подключены к конкретной линии электропроводки.

Суммарная мощность всех приборов, поделенная на номинальное напряжение (220В) даст значение суммарного тока линии. Выключатель выбирается с таким расчетом, чтобы номинальный ток превышал суммарный ток приборов, но не более чем на 10-15%.

В таком расчете мощность является промежуточным результатом, базой для расчета тока срабатывания автоматического выключателя.

Монтаж

При монтаже кроме электрических характеристик важны габариты автоматов и способ монтажа. Рассмотрим самый распространенный тип автоматов – модульный. Модульные выключатели могут крепиться на панель или на стандартную DIN-рейку.

Для первого на корпусе предусмотрены монтажные отверстия — гнезда для крепления на болты. Для второго способа на модульном автоматическом выключателе предусмотрены крепежный зацеп и защелка.

Современные распределительные щитки оборудованы DIN-рейками. Модульные автоматы группируются на рейках по «обязанностям»: линии освещения, линии розеток, линия внешнего освещения (во дворе), линия для гаража (если не выделена до вводного автомата), отдельные автоматы для электроплиты и бойлера.

Вводной автомат размещается на верхней рейке (или крепится к панели), чтобы вводной кабель можно было подключить к верхним клеммам автомата. Номинальный ток вводного автомата должен быть равен или быть больше суммы номинальных токов линейных автоматов (на 5-10%).

При монтаже автоматов используется соединительная шина – гребенка. Ее применение помогает избежать путаницы в разводке. Если же гребенки нет, используются отрезки провода с большей пропускной способностью по току, чем у автоматов.

Все соединения в клеммах должны быть хорошо зафиксированы (незатянутые соединения могут искрить, нагреваться и, рано или поздно, стать причиной выхода автомата из строя).

При покупке автоматических выключателей обязательно интересуйтесь гарантиями производителей. Первая тройка лидеров в производстве автоматических выключателей: ABB, Legrand, Schneider Electric. Гарантийный срок эксплуатации произведенных ими автоматических выключателей превышает 2 года (но этим не ограничивается).

Видео о выборе автоматического выключателя по току

Автоматический выключатель (АВ) представляет собой коммутационный аппарат, способный проводить токи при нормальном состоянии электрической цепи и отключать при превышении током установленных значений, защищая электропроводку от перегрузки. К вопросу, как выбрать автомат, приходят сразу после прокладки электропроводки для квартиры или дома.

Виды автоматических выключателей для квартиры и дома

Чтобы провода остались исправными, ток срабатывания должен быть на 10-15 % ниже предельно допустимых значений. Сечение проводов следует подобрать еще при расчете предполагаемых нагрузок.

При увеличении нагрузки замена автоматического выключателя на более мощный должна производиться одновременно с монтажом проводов больших сечений, иначе кабель не выдержит нагрева и перегорит. Таким образом, порог срабатывания автомата должен быть меньше максимально допустимого тока электропроводки и больше тока нагрузки.

Строение

Для квартиры или дома обычно применяются автоматы серии ВА, содержащие два типа защиты: электромагнитную и тепловую.

Основным элементом тепловой защиты является пластинка биметалла, через которую протекает ток. Когда он становится выше номинального, происходит разогрев и изгиб пластины, которая толкает рычаг отключения автомата. После того как она остынет, и величина тока в цепи снова станет нормальной, автоматический выключатель можно снова подключить вручную.

Внутреннее устройство автоматического выключателя

Электромагнитная защита срабатывает от сверхтоков короткого замыкания, которые протекают через катушку расцепителя, вызывая перемещение расположенного внутри нее подвижного сердечника, приводящего в действие отключающий механизм. В результате размыкаются силовые контакты, и линия обесточивается.

При размыкании силовых контактов возникает мощная дуга, вызывающая их разрушение. На рисунке ниже показано образование дуги и ее гашение по мере размыкания контактов. Последовательность действий пронумерована от 1 до 6. По мере того как контакты размыкаются, дуга увеличивается (изображена в красно-желтом цвете). В конце ее действие ограничивается расположенной ниже дугогасительной камерой, состоящей из параллельных металлических пластин. В камере происходит дробление дуги на части, которые попадают на пластины, остывают, и ее действие прекращается.

Процесс гашения дуги при отключении автомата

В автомате также предусмотрен механический способ включения и выключения его вручную. Главными выступают свойства электромагнитного и теплового расцепителей, которые одновременно являются характеристикой автомата. Они обозначаются на его корпусе и ставятся перед величиной токового номинала.

Таким образом, автоматические выключатели отличаются друг от друга характеристиками, представляющими зависимость срабатывания и времени отключения от величины тока нагрузки. Отсчет всех характеристик производится по отношению к номинальному току – значению, при превышении которого цепь разъединяется. Если длительно протекающий ток не превышает номинальный, отключение производиться не должно.

Характеристики АВ

1. МА – отсутствие теплового расцепления. Если к нагрузке типа электродвигателя подключено токовое реле, то здесь требуется только автомат с функцией защиты от короткого замыкания.
2. А – срабатывание теплового расцепителя при превышении номинального тока в 1,3 раза. Здесь время отключения может затянуться до 1 часа. Токовое расцепление настроено на отключение при превышении номинального значения в 2 раза со скоростью 0,05 сек. Если в этом случае соленоид не успеет сработать, действует тепловая защита, отключающая цепь через 20-30 сек. С характеристикой А устанавливаются автоматы для схем, содержащих полупроводниковые детали, выходящие из строя при небольших скачках тока. Для электронных устройств также применяются автоматы Z, у которых срабатывание происходит при двукратном превышении тока.
3. В – электромагнит срабатывает при увеличении тока в 3 раза по отношению к номинальному за 0,015 сек, а тепловой расцепитель – через 4-5 сек. Автоматы с характеристикой В применяются в сетях с небольшими пусковыми токами, например, осветительных.
4. С – наиболее распространенная характеристика, когда срабатывание обеих защит происходит при пятикратном увеличении номинального тока. В бытовых электрощитах устанавливаются такие автоматы, допускающие умеренные токи пуска оборудования.

В промышленности применяются автоматы D и K, предназначенные для нагрузок с большими пусковыми токами. Если для частного дома используются мощные электродвигатели или электрический котел, может понадобиться аппарат марки D.

Выбор

Критерии выбора автоматических выключателей:

1. Номинальный ток. Его превышение вызовет срабатывание защиты от перегрузки. Правильно подобрать ток можно по сечению проводки, в которую врезан автомат. Сначала находят допустимый максимальный ток проводов, а номинальный для автомата берут на 10-15 % ниже, приводя затем к стандартному ряду. Катушка гудит при превышении нагрузки. Это можно проверить, уменьшив ее. Если ток нормальный, а автомат гудит, опасности никакой нет.
2. Ток срабатывания. Номинал по току срабатывания подбирается в зависимости от нагрузки. Для электроники подбирается класс коммутации типа А или Z, для освещения – В, для котла отопления – С, а мощного электродвигателя станка с большим пусковым током – D. В этом случае все электрооборудование надежно защищается, а автоматы не будут срабатывать из-за пуска двигателя или работы сварочного аппарата.
3. Селективность. Номиналы автоматов по току выбираются в зависимости от нагрузки каждой линии. Главный ввод не должен быть больше предельно допустимой суммарной нагрузки на входной кабель. По номинальному току аппараты выбираются преимущественно следующим образом: основной выключатель – 40 А, электрическая плита – 32 А, мощные электроприборы – 25 А, освещение – 10 А, розетки – 16 А. Здесь показан общий подход, но схема может отличаться. Если на электроприбор требуется на 25 А, а подключение производится через розетку, то и она должна быть подобрана под ту же мощность.

Схема подключения автоматов к проводке типовой квартиры

На рисунке выше изображена распространенная схема подключения автоматов обычной квартиры. Перед счетчиком устанавливается главный двухполюсный ввод, затем подключается противопожарное УЗО (слева направо), а за ним делается разводка по потребителям с однополюсными автоматами. Красным цветом обозначается фаза, синим – ноль, а коричневым – заземление. Шины нулевого провода и земли подключены отдельно.

На однополюсные автоматы обязательно следует подключать фазный провод, а не нейтраль.

1. Количество полюсов. Для главного трехфазного ввода выбирается автомат с четырьмя полюсами, а для однофазной сети – с двумя. На бытовую технику и освещение подойдут однополюсные выключатели, а для трехфазного электродвигателя или электрического котла понадобится трехполюсный автомат.
2. Изготовитель. Поскольку применение автоматического выключателя связано с безопасностью, выбирать следует изделия известных фирм. Не всегда заявленные параметры являются такими же по факту. Покупать аппараты следует в специализированных магазинах, где на них имеется документация. Ведущие производители плохой товар не продают. Даже подделки таких аппаратов могут иметь нормальное качество.

Автоматы с разным количеством полюсов

Аппараты рассчитываются на определенное количество срабатываний. Использовать их как выключатели нагрузки не рекомендуется. Механизм быстро изнашивается, и подгорают контакты. По правилам, коммутация нагрузки производится с помощью реле или контакторов (магнитных пускателей).

Важно правильно выбрать необходимое количество автоматов. Обычно устанавливается автомат ввода, а затем к разводкам на розетки, линии освещения и отдельно на каждый мощный потребитель (если у него нет своей встроенной защиты).

У разных производителей автоматы отличаются друг от друга по способам крепления и подключения проводников. Поэтому рекомендуется делать замену аппаратов на аналогичные тем, что стоят в щитке.

Маркировка

На рисунке ниже изображены автоматы разных ведущих фирм. Цифрой (1) обозначен номинальный ток в амперах. Буква слева отражает характеристику электромагнитного расцепителя. На рисунке указан класс С – наиболее распространенный.

Маркировка автоматов

Цифра (2) показывает, при каком токе короткого замыкания в амперах отключается автомат. При расхождении контактов возникает электрическая дуга, которую необходимо погасить. Автомат срабатывает и при больших токах короткого замыкания, но дуга может оказаться слишком мощной. Отключающая способность отражает способность автомата ее погасить. На рисунке указана относительно небольшая отключающая способность – 4500 А и 6000 А. Она является характерной для жилого фонда, но в новостройках может быть и 10000 А, где в подъездах установлены стояки больших сечений.

Цифра (3) отражает класс токоограничения – время реакции на ток КЗ (1/3 полупериода фазы). Этот класс применяется практически везде, ему отдается предпочтение из-за высокого быстродействия. Есть еще класс 2, но такие автоматы срабатывают позже (1/2 полупериода).

Автоматы для дома. Видео

В видео представлен обзор автоматов для дома.

Разобравшись в маркировке, можно правильно выбрать нужный автоматический выключатель для своей квартиры или дома. Характеристики автомата напрямую зависят от сечения электропроводки и типа подключаемой нагрузки. Применение их в качестве выключателей приборов значительно сокращает срок эксплуатации. При токах короткого замыкания срабатывают электромагнитные расцепители, а при длительных перегрузках – тепловая защита.

При монтаже электрических сетей в доме или в квартире особую актуальность приобретает вопрос, как подобрать автомат по сечению кабеля. В основном, все расчеты выполняются с привязкой к потребителям, планируемым к подключению. Именно они будут создавать определенную нагрузку, для которой необходимо конкретное сечение проводов и автоматов защиты.

Понятие нагрузки электрической сети

Схема любой стандартной электрической сети в квартире или частном доме разделяется на несколько основных групп. Для каждой группы предусматривается провод или кабель определенного сечения и защитное автоматическое устройство, номинал которого рассчитан заранее.

Для правильного выбора необходимых параметров сечения кабеля и автомата, проводятся расчеты предполагаемых нагрузок для данной электрической сети. Токовая нагрузка представляет собой величину силы тока, возникающей в сети, во время работы приборов. Расчет токовой нагрузки для отдельно взятого потребителя будет заметно отличаться от таких же расчетов, выполняемых для группы бытовых приборов.

Также следует учитывать разницу рассчитываемых нагрузок при подключении однофазного (220В) и трехфазного (380В) питания. Эти факторы оказывают непосредственное влияние на правильный выбор защитных автоматов и сечения кабелей.

Расчет нагрузки и выбор автомата в разных условиях

Одним из вариантов расчетов рассматривается одиночный потребитель и однофазная электрическая сеть, напряжением 220 вольт. В этой ситуации нужно воспользоваться основным законом электротехники, более известным, как закон Ома. Для этого следует установить точную мощность прибора, обычно указываемую в паспорте.

На примере бытовой электроплиты на 220В и мощностью 4,5 кВт видно, что ее токовая нагрузка составляет: 4500 ÷220 вольт=20,4 ампера. Следовательно, на линии электропитания данной плиты необходимо использовать автомат, номиналом не меньше чем 23 ампера. Поскольку приборов с таким номиналом не существует, нужно выбирать устройство, ближайший номинал которого составляет 25 ампер.

Свои особенности имеет групповая проводка в однофазной электрической сети. В этом случае выполняется параллельное подключение сразу нескольких потребителей от электрощита к общему питающему кабелю. Для таких групп выполняется установка общего защитного автомата. Токовая нагрузка рассчитывается с применением так называемого спроса. С помощью этого параметра определяется вероятность одновременной работы всех имеющихся потребителей в течение продолжительного периода времени.

Например, коэффициент, равный единице, указывает на одновременное включение всех бытовых приборов. На практике такая ситуация почти никогда не возникает. Значение этого показателя будет различным для конкретных помещений или потребителей. Для телевизора он составит 1, а для пылесоса - 0,1. Поэтому данный коэффициент обязательно учитывается в расчетах и влияет на конечный результат.

Вначале определяется расчетная мощность путем умножения коэффициента спроса на установочную мощность потребителей. После этого полученное значение нужно разделить на 220 вольт. Результат деления и будет рассчитываемой токовой нагрузкой. Выбор автомата осуществляется по той же схеме, что и при одиночном потребителе, то есть по номиналу, ближайшему от расчетной токовой нагрузки.

После проведенных расчетов необходимо решить оставшийся вопрос, как подобрать автомат по сечению кабеля. Для этого нужно правильно выбрать сечение самого кабеля, исходя из рассчитанной нагрузки. Так при токовой нагрузке в 11 ампер, напряжении 220 вольт и мощности 2,4 кВт, составит 0,5 мм2. Таким же образом этот показатель вычисляется и при других параметрах электрического тока.

Инструкция

Правильно подобранный автомат защиты должен срабатывать в случае замыкания проводки или при нагрузке, существенно превышающую расчетную. В то же время, он не должен выключаться, если вы, например, включили одновременно электрический чайник и стиральную машину. Именно поэтому подбирайте автоматический выключатель конкретно под вашу проводку и нагрузку.

Приобретайте автоматы защиты только в специализированных магазинах, это позволит с высокой степенью вероятности купить качественный товар. Помните, что номинальный ток автоматического выключателя не должен быть выше максимально допустимой для вашей сети токовой нагрузки. Другими словами, должен сработать автомат, а не сгореть проводка.

Расчет параметров автомата защиты производится следующим образом. Предположим, что вы включили электрический чайник мощностью 2 кВт. Разделим мощность, в ваттах, на 220 вольт , получим ток 9,1 А. Эту цифру можно округлить до 10, чтобы в расчетах был некоторый запас. Значит, автоматический выключатель должен выдержать ток в 10 ампер. Теперь подсчитайте общую мощность всех одновременно включаемых вами электроприборов и вычислите, по приведенной выше схеме, силу тока. Допустим, у вас получится 30 ампер – значит, автомат защиты должен быть рассчитан на этот ток.

Проведя предыдущие вычисления, вы подсчитали, на какой ток должен быть рассчитан автоматический выключатель. Но вам также необходимо знать, какой ток выдержит ваша сеть, а это зависит от используемых проводов. Например, если проводка выполнена алюминиевым проводом сечением 2,5 мм (самый распространенный вариант), она способна выдержать ток силой 24 ампера и нагрузку в 5,2 кВт. Значит, в вашем случае автомат защиты должен быть рассчитан на ток чуть меньше 24 ампер. Если вы используете медный провод этого сечения, то он выдержит ток в 30 ампер и нагрузку в 6,6 кВт. При использовании провода другого сечения найдите для него данные по выдерживаемому току и нагрузке в интернете.

Монтируя в доме проводку, заранее предусмотрите ее разделение на несколько изолированных цепей. Например, сделайте отдельными цепи освещения и проводку к розеткам. Это позволит вам установить на каждую цепь по отдельному автомату защиты, что значительно повысит общую безопасность. Такие электроприборы, как стиральные машины или электрические водонагреватели, дополнительно включайте через УЗО – устройство защитного отключения, способное защитить человека от поражения электрическим током. УЗО реагирует на утечку, поэтому в случае прикосновения к фазовому проводу немедленно отключит ток.

Автоматические выключатели чаще всего называют просто «автоматами». Предназначены они для защиты электросетей от коротких замыканий и перегрузки. Раньше вместо автоматов использовались пробки, куда вставлялись предохранители. Главное преимущество автоматов – это простота в обращении. Чтобы его включить его повторно, не надо менять предохранитель. Просто поднимите рычажок. Перед подбором автоматического выключателя ознакомьтесь с их основными характеристиками.

Инструкция

Первая характеристика автоматов – это номинальный ток, характеризующий значение силы тока, который способен пропустить автомат . Эта характеристика измеряется в амперах. Если она превышается, автомат просто срабатывает, тут же размыкая сеть. Существует ряд стандартных значений номинального тока в диапазоне от 6 до 100 А.

Краткосрочное значение тока, при котором автоматический выключатель не срабатывает, характеризуется классом срабатывания. Это вторая основная характеристика любого автомата . Есть три класса срабатывания. Это «B», «C» и «D». В электросетях без существенных скачков напряжения (3-5 значений номинального тока) используются автоматы класса «B». А в офисах и квартирах, а также в коттеджах в основном используют выключатели класса «C», рассчитанные на токи, которые могут превышать значение номинального тока в 5-10 раз. Последний по счету класс срабатывания автоматов – это класс «D». Такие автоматы рассчитаны уже на внушительные величины (10-50 значений номинального тока).

Также автоматы подразделяют по количеству фаз (полюсов).