Для определения необходимого вводного автомата необходимо учесть два фактора: силу тока короткого замыкания в вашей электроцепи и удаленность трансформаторной станции от вашего электрощитка. Если подстанция находится рядом, то в доме или квартире достаточно установить автомат с отключающей способностью до 10 000 А (в некоторых случаях можно использовать модель на 6 000 А). Для загородных домов и дач рекомендуется выбирать вводной автомат на 4 500 А. Следует помнить, что чем ниже отключающая способность, тем больше вероятность того, что автомат может сгореть при коротком замыкании и не сможет защитить электрическую сеть от повреждений.
Выбор и установка вводных автоматов
Чем отличается автоматический защитный выключатель от вводного автомата? С технической точки зрения ничем. Это устройство, предназначенное для автоматического отключения электросетей в случае перегрузки и короткого замыкания. Разница лишь в назначении, и схеме подключения. Если обычный (групповой) автомат работает в рамках одной или нескольких линий, то вводное устройство отвечает за подключение (отключение) всего объекта, будь то промышленное предприятие или квартира (частный дом).
Внешне вводной защитный автомат выглядит как обычный выключатель.
Он может быть 1, 2, 3 или даже 4 полюсным, в зависимости от схемы электропитания вашего объекта.
Принцип работы автоматических выключателей
Независимо от конкретной модели, защитные устройства обладают стандартной структурой. Они состоят из группы контактов и двух механизмов аварийного отключения: теплового и электромагнитного.
Первый механизм представляет собой биметаллическую пластинку, которая срабатывает при достижении определенной температуры. Время реакции зависит от скорости увеличения тока, протекающего по кабелю. Однако система всегда срабатывает с некоторой задержкой.
Второй механизм работает гораздо быстрее. Электромагнитный механизм предназначен для отключения сети при коротком замыкании. Среднее время реакции составляет не более 4 мс.
Резкое увеличение силы тока приводит к притягиванию сердечника к катушке и размыканию контактов выключателя. Во время нормальной работы бытовых приборов ток просто проходит через соленоид и не оказывает влияния на сеть или подключенные устройства.
Важно определить основной параметр — номинальный ток. Необходимо знать, какой кабель используется в каждом контуре домашней электросети.
Для определения максимально допустимого значения лучше всего обратиться к таблице правил ПУЭ (п. ). Превышение этого значения недопустимо, так как может создать опасную ситуацию с возможностью возникновения пожара. Рекомендуется устанавливать автоматический выключатель, рассчитанный на значение, меньшее, чем указано для конкретного типа кабельной продукции.
Также важны следующие параметры:
- Времятоковая характеристика — обозначается буквами B, C или D на корпусе. Она определяет уровень превышения тока, при котором срабатывает электромагнитный расцепитель (относительно номинального значения). Категория B имеет коэффициент 3-5, C — 5-10, D — 10-20.
- Однофазные сети на 220 В используют однополюсные применяют на исходящих линиях. В качестве вводного «автомата» двухполюсные позволяют отключать сразу обе линии, фазу и «ноль». Трехполюсные предназначены для трехфазной сети 380 В.
Как выбрать устройство для дома?
Сначала нужно рассчитать мощность требуемого устройства — номинальную силу тока. Чтобы определить, на сколько ампер ставить автомат в доме, нужно сложить мощность всей планируемой нагрузки, которую можно включить одновременно в цепь. Например, в доме есть нагревательный бойлер на 2200 ватт, стиральная машинка — 600 ватт, пылесос — 250 ватт, компьютер — 350 ватт, телевизор — 100 ватт, утюг — 400 ватт, освещение с потреблением энергии 800 ватт, и все это можно включить одновременно.
Вычисляется общая мощность, P = 2200+600+250+350+100+400+800 = 4700 ватт. Если сеть используется однофазная с напряжением 220 вольт, то максимальная сила тока будет Imax = 4500/220 = 21 ампер. Следовательно, необходим автомат с номинальным током 25 А. При выборе трехфазного вводного автомата для частного дома с использованием сети 380 вольт, количество ампер вычисляется аналогично. Например, Imax = 4500/380 = 11 ампер. В этом случае выбирается автомат на 13 А.
Вводной автомат выбирается с запасом, чтобы при подключении дополнительного оборудования выключатель не прерывал электрическую цепь. Следует учесть, что при включении оборудования, работающего на двигателях, возникает пиковая потребляемая мощность.
При выборе автомата необходимо учитывать не только общую мощность подключаемых устройств, но и качество электропроводки, в первую очередь сечение провода. Сечение провода определяет максимальный ток, который он может пропустить без ухудшения своих свойств. Например, медный провод с сечением 2,5 мм/2 выдерживает постоянную нагрузку до 27 ампер. Поэтому использовать автомат на 32 A с таким сечением нельзя.
Если в качестве вводного выключателя используется дифференциальный автомат, то также нужно выбрать значение номинального тока утечки. Оно может быть в диапазоне от 100 до 300 мА. Если выбрать значение меньше, могут возникать ложные срабатывания.
Расчет тока по мощности
Поскольку в документации на автоматические выключатели указывается номинальный ток, нам необходимо перевести киловатты в амперы, чтобы правильно выбрать. Рассчитывать будем отдельно для трех- и однофазных сетей.
Для трехфазной цепи
При трехфазном вводе (15 кВт 3 фазы) расчет потребляемого линией тока делается с использованием следующей формулы:
I = P / (1.73 * U * cosφ), где:
- I — ток в амперах;
- P — мощность в ваттах;
- 1.73 — поправочный коэффициент, который для трехфазной цепи составляет √3;
- U — межфазное (линейное) напряжение в вольтах;
- cosφ — коэффициент мощности.
Коэффициент cosφ применяется для учета реактивной мощности при подключении нагрузки с реактивной составляющей. Поскольку на данный момент неизвестно, какие потребители будут подключаться, мы принимаем полную выделяемую мощность за основу, принимая cosφ равным единице или опуская его.
I = 15 000 / (1.73 * 380) = 22.81 А
Таким образом, 15-киловаттная нагрузка без учета реактивной составляющей будет нагружать трехфазную линию током 22.8 А.
Для однофазной цепи
Теперь рассмотрим однофазный ввод. Здесь формула почти такая же, но нет поправочного коэффициента 1.73, так как мощность не распределяется по фазам — она только одна.
I = P / * U * cosφ, где:
- I — ток в амперах;
- P — мощность в ваттах;
- U — фазное (фаза-ноль) напряжение в вольтах;
- cosφ — коэффициент мощности.
Как и в предыдущем случае, мы опускаем коэффициент мощности и получаем следующее:
Ток (I) = 15 000 / 220 = 68.1 А
Таким образом, при нагрузке в 15 киловатт ток в однофазной сети составит 68 ампер. Более подробную информацию о переводе мощности в ток и тока в мощность можно найти в статье «Сколько ватт в одном ампере».
Заметьте. Согласно новым стандартам, напряжение в однофазных сетях должно составлять 230 В, но не все энергоснабжающие организации перешли на этот стандарт.
Тип (время-токовая характеристика)
Все автоматические выключатели, вне зависимости от количества полюсов, подразделяются на различные типы. В общей сложности существует три типа бытовых выключателей: В, С и D. Каждый из них имеет свою временно-токовую характеристику, определяющую время срабатывания при различных перегрузках. Давайте рассмотрим общую временно-токовую характеристику (ВТХ) автоматических выключателей.
Характеристики времени-тока для автоматов различных типов
На рисунке отчетливо видно, что при токе 4 номинала автомат типа В сработает практически мгновенно (в течение нескольких сотых секунд), типа С — через 4-15 секунд, а D задумается на 15-45 секунд. То есть автомат типа В может сработать во время включения холодильника, а тип С даст время двигателю выйти на рабочий режим. Если вы хотите узнать больше о выборе автоматов по временно-токовой характеристике, вы можете прочитать статью «Какую нагрузку выдерживает автомат на 16 ампер». Я же предоставлю вам информацию из ГОСТ Р 50345-2010 (п.5.3.5):
Бытовые автоматические выключатели переменного тока разделяются на следующие типы (классы) по току мгновенного расцепления:
- тип B: свыше 3·In до 5·In включительно (где In — номинальный ток) (используется для защиты линий освещения или линий, имеющих большую протяженность);
- тип C: от 5 до 10·In включительно (используется для защиты групп розеток или линий с потребителями, имеющими высокие пусковые токи);
- тип D: от 10 до 20·In включительно (используется для защиты трансформаторов или линий с потребителями, имеющими большие пусковые токи).
Следовательно, для квартиры или частного дома рекомендуется использовать автомат типа С. Это наиболее оптимальный вариант.
Что представляет собой автомат и как он функционирует?
Электрический выключатель (также называемый «автоматом») — это устройство, которое устанавливается в электрическую сеть для защиты проводки от перегрузок и выхода из строя.
Основной принцип защиты заключается в использовании двух контуров: тепловой и электромагнитной защиты.
— Важным компонентом защитного выключателя является чувствительная биметаллическая пластина, которая мгновенно реагирует на изменение пропускаемого через нее электрического тока. При увеличении тока пластина нагревается и изгибается, размыкая сеть. Когда пластина остывает, сеть можно снова включить вручную. Тепловая защита обеспечивает защиту в случае постепенного увеличения тока в сети.
— Другой важной деталью является подвижный сердечник-расцепитель, который срабатывает при сверхтоках короткого замыкания и полностью отключает питание. Электромагнитная защита необходима при резких скачках напряжения и коротких замыканиях.
Автомат монтируется в сеть между источником питания и энергопотребляющим оборудованием, контролирует напряжение в сети и имеет простой алгоритм работы:
— При нормальном напряжении в сети автомат отключен, ток свободно проходит через него;
— При увеличении напряжения в сети или коротком замыкании автомат срабатывает и отключает всю сеть на объекте или выбранный участок сети.
Автомат функционирует автономно и всегда настроен на определенные параметры электрической сети. Главное — знать эти параметры и правильно выбрать модель выключателя.
Несколько полезных советов по сборке щита
При сборке электрического щита следует использовать только качественную и надежную электротехническую продукцию. Не стоит обращать внимание на более дешевые китайские аналоги, личная безопасность гораздо важнее.
Для подключения проводов к автоматам наилучшим вариантом является использование специальных наконечников для опрессовки. Естественно, это потребует приобретения клещей, которыми выполняется обжим, но их стоимость не слишком высока.
Использование изолирующей ленты уже не является актуальным, многие электрики предпочитают использовать исключительно термоусадочные трубки. Этот расходный материал удобен и надежен, и для его использования не обязательно приобретать строительный фен – можно воспользоваться обыкновенной зажигалкой.
Для облегчения эксплуатации все элементы электрического шкафа должны быть промаркированы. Только в этом случае можно быстро и легко отключить напряжение в определенной комнате. Можно делать пометки на корпусе устройства или создать небольшие таблички и закрепить их на изделии с помощью скотча.