По статистике значительная доля возгораний происходит из-за неисправности электропроводки. Как же выбор автоматического выключателя может повлиять на безопасность? Разумеется, что самым непосредственным образом!
Выбор должен быть основан на точном расчёте нагрузки, а также на рекомендациях производителей и нормах безопасности. Ведь если допустить даже незначительную ошибку, то её последствия будут весьма плачевными. В этой статье мы также рассмотрим основные характеристики автоматических выключателей и практические примеры их применения.
Формула для расчёта тока по мощности
Здесь уместно вспомнить такую поговорку — «Не знаешь закона Ома, сиди дома». Конечно же, мы будем рассматривать только самые основы, а более подробно можно узнать из этой статьи.
Требуемые нам значения можно получить несколькими способами. Для расчёта тока (I) по мощности нагрузки (P) и напряжению (U) используется следующая формула:
I = P / U
Где I — сила тока в амперах (A), P — мощность в ваттах (W), U — напряжение в вольтах (V).
Если мощность и напряжение известны, можно рассчитать ток. Если известны ток и напряжение, можно рассчитать мощность.
Мощность можно рассчитать, если известны напряжение и сила тока, по формуле:
P = UI.
Если напряжение и сила тока неизвестны, но известно сопротивление, можно рассчитать мощность по закону Ома:
P = U2/R = I2*R,
где R — сопротивление (Ом).
Теперь разберёмся, как правильно пользоваться этими формулами на простом примере. Допустим, что для квартиры куплен электрический обогреватель, мощностью 2,5 кВт.
Определяем силу тока:
I = P / U = 2500/220 = 11,4 А
На основании полученных данных выбираем автоматический выключатель, рассчитанный на номинальный ток в 16 А и напряжение 220 В.
Таблица для подбора автомата по мощности трёхфазной и однофазной нагрузки
Для удобства подбора автоматического выключателя можно воспользоваться этой таблицей.
| Мощность однофазной нагрузки, кВт | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ток, А | 4.5 | 9.1 | 13.6 | 18.2 | 22.7 | 27.3 |
| Автомат на 220 вольт, А | 6 | 10 | 16 | 20 | 25 | 32 |
| Мощность трёхфазной нагрузки, кВА | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Ток, А (на фазу) | 2.5 | 5.0 | 7.5 | 10.0 | 12.5 | 15.0 |
| Автомат на 380 вольт, А (на каждую фазу) | 4 | 6 | 10 | 16 | 25 | 32 |
Следует отметить, что на выбор автоматического выключателя будет оказывать влияние и такие факторы, как общее количество автоматов в щите, и температура окружающего воздуха.
Ошибка, допущенная на этом этапе, может свести на нет все предыдущие расчёты.
Для того чтобы всё правильно рассчитать и избежать ошибок, необходимо применять поправочные коэффициенты.
| Количество установленных автоматических выключателей (шт.) | Поправочные коэффициенты |
|---|---|
| 1 | 1 |
| 2 | 0,86 |
| 3 | 0,84 |
| 4 | 0,82 |
| Больше 5 | 0,80 |
Также на характеристики автоматов влияние оказывает и температура окружающей среды. Некоторые производители приводят поправочные данные в документации.
Основные характеристики автомата
Прежде чем перейти к рассмотрению характеристик автоматического выключателя, следует разобраться с этим определением. Автоматический выключатель (АВ) или автомат — это электрический аппарат, который предназначен для защиты электрической сети и оборудования при перегрузках и коротких замыканиях.
Непосредственно за размыкание электрической цепи внутри выключателя отвечает специальный механизм — расцепитель. Если кратко, то расцепители могут быть теплового, электромагнитного, термомагнитного, электронного и микропроцессорного типов.
Наиболее распространены для бытового применения автоматы с комбинированными расцепителями — теплового и электромагнитного типа. Такое решение позволяет обеспечить требуемую быстроту срабатывания за счёт применения электромагнитного расцепителя, то есть расцепителя мгновенного типа и защиту от длительных, но незначительных перегрузок за счёт использования теплового расцепителя. Более подробно об устройстве, различных видах и время-токовых характеристиках АВ можно узнать из этой статьи.
Теперь разберём, что относят к основным характеристикам АВ.
Номинальный ток (In) — это максимальный ток, который может протекать через автомат без его срабатывания. Он указывается на автомате и выбирается в зависимости от нагрузки.
Номинальное напряжение (Un) — это максимальное напряжение, при котором автомат может работать без повреждения. Оно также указывается на автомате.
Отключающая способность (Icn). Если говорить проще, то это максимальный ток короткого замыкания, который автомат может отключить без повреждений. Она также указана на автоматическом выключателе, и обычно составляет от 3000 до 10000 А.
Класс токоограничения автомата является характеристикой, которая указывает на скорость отключения автоматического выключателя при возникновении короткого замыкания. Существует три класса токоограничения:
- 3 класс – время отключения менее 5 мс;
- 2 класс – время отключения от 5 до 15 мс;
- 1 класс – время отключения более 15 мс.
То есть, чем выше класс токоограничения, тем быстрее автоматический выключатель отключит цепь при коротком замыкании, что снижает риск повреждения оборудования и повышает безопасность системы.
Какой выбрать?
Наконец, количество полюсов автоматического выключателя определяется количеством фаз электрической системы и схемой подключения. Существуют однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные автоматические выключатели.
Однополюсные автоматический выключатель используется в однофазных системах и обеспечивает защиту одной фазы.
Двухполюсные автоматический выключатель применяется в однофазных системах для обеспечения защиты двух проводников (фазы и нуля) или в качестве вводного автомата в трёхфазных системах с равномерной нагрузкой фаз.
Трёхполюсный автоматический выключатель используется для защиты трёхфазных электрических систем и обеспечивает защиту трёх фаз.
Четырехполюсный автоматический выключатель предназначен для защиты трёхфазной системы с использованием нулевого проводника и имеет четыре полюса, три из которых обеспечивают защиту фаз, а четвёртый — защиту нулевого проводника.
к содержанию ↑Примеры из практики
Как говорится — гладко было на бумаге, да забыли про овраги. Рассмотрим всё вышеописанное на примерах из практики. Ведь такие примеры помогают лучше понять, как применять расчётные значения на практике. Кроме того, примеры из практики также помогают увидеть возможные проблемы и трудности, которые могут возникнуть, и научиться их решать.
Первый пример. Старая проводка и новый автомат
Допустим, что для небольшого частного дома было решено оставить старую алюминиевую проводку с ПВХ-изоляцией сечением 2,5 мм2, а заменить только автоматический выключатель. Вполне ожидаемый выбор для бюджетного решения, если проводка находится в хорошем состоянии.
Вначале следует обратиться к ПУЭ, а именно к таблице 1.3.5, где указаны допустимые значения тока для проводов.
Здесь, находим, что для нашей проводки максимальный ток составляет 19 А. Теперь проводим расчёт мощности приборов, установленных в частном доме.
Допустим, что общая мощность приборов равна 2,5 кВт.
Тогда сила тока будет равна:
I = P / U = 2500/220 = 11,4 А
Исходя из полученных данных, производим выбор автомата на 220 В. Выбираем модель с ВЧХ типа С и номиналом на 16 А.
Пример второй. Выбор автоматов для новой проводки
Для выбора автоматических выключателей необходимо знать характеристики будущей электропроводки, такие как выделенная мощность для дома и мощность нагрузки, напряжение, тип системы заземления, а также требования к защите. Допустим, мы проектируем электропроводку для нового дома. Мощность нагрузки составляет 10 кВт, напряжение 380 В, система заземления TN-C-S. Исходя из этих данных, выбираем автоматические выключатели:
Для защиты электропроводки используем трёхполюсный автоматический выключатель. Номинальный ток выбираем из расчёта 6 А на 1 кВт мощности нагрузки, получаем 60 А. Выбираем автоматический выключатель с номинальным током 63 А и характеристикой B или C.
В качестве вводного автоматического выключателя используем четырехполюсный автомат с номинальным током 100 А и характеристикой D. Кстати, об особенностях выбора вводного автомата можно узнать здесь.
Сечение проводов выбираем исходя из нагрузки и длины линии. Для нашего примера подойдут медные провода сечением 4 мм².
Важно учесть, что это только пример выбора автоматических выключателей. Для точного расчёта необходимо учитывать все параметры электропроводки, требования к безопасности, а также поправочные коэффициенты и температуру окружающей среды.
Пример третий. Выбираем автомат для электрического котла
Выбор автоматического выключателя для электрического котла зависит от мощности котла, напряжения питания и типа системы заземления. Обычно для защиты электрических котлов используются автоматические выключатели с номинальным током от 16 до 63 А и характеристикой срабатывания B или C. Важно также учитывать сечение питающих кабелей и параметры распределительного щита, чтобы обеспечить надёжную и безопасную работу системы.
Допустим, у нас есть электрический котёл мощностью 12 кВт и напряжением питания 220 В. Мы знаем, что мощность (P) рассчитывается как произведение напряжения (U) на ток (I), то есть P = UI. Отсюда мы можем найти требуемый ток:
I = P/U = 12000/220 ≈ 54,5 А
Теперь выбираем какой ставить автоматический выключатель, с ближайшим большим значением номинального тока, то есть 63 А. Выбираем характеристику срабатывания B или C, в зависимости от рекомендаций производителя котла. В этом случае нам подойдёт автоматический выключатель типа C.
Важно помнить, что выбор автоматического выключателя – это только часть процесса. Необходимо также учесть сечение питающих кабелей, параметры распределительного щита и систему заземления.
Пример четвёртый. Выбор автомата для защиты трёхфазного электродвигателя
При выборе автомата для электродвигателя необходимо знать мощность двигателя, напряжение питания, тип нагрузки (лёгкая, средняя, тяжёлая) и условия эксплуатации. Допустим, у нас есть электрический двигатель мощностью 10 кВт и напряжением 380 В. Тип нагрузки — лёгкая. Условия эксплуатации — внутри помещения с температурой окружающей среды от +10 до +25 градусов Цельсия.
Производим расчёт автомата по мощности на 380 В.
Номинальный ток: I = P / U = 10 000 / 380 ≈ 26,31 А.
Ток срабатывания защиты: 1.2I = 1.2 х 26.31 ≈ 31,57 А.
Исходя из этого, выбираем автоматический выключатель с номиналом 32 А и током срабатывания защиты 1.35I, то есть около 43 А.
Пример пятый. Трёхфазная проводка
Допустим, у нас есть трёхфазная нагрузка мощностью 10 кВт (380 В) с лёгкими условиями эксплуатации (внутри помещения). Исходя из этого, мы можем выбрать следующие автоматические выключатели: номинальный ток нагрузки: I = 10000 /380 ≈ 26,3 А.
Значит, нам нужен автоматический выключатель с номинальным током около 27 А. Поэтому выбираем ближайший из модельного ряда на 32 А. При этом следует учесть, что в трёхфазной сети используются трехполюсные или четырехполюсные автоматы, поэтому необходимо выбрать соответствующий тип автоматического выключателя.
Заключение
Выбор автоматического выключателя играет ключевую роль в обеспечении безопасности электрической системы. Этот коммутационный аппарат предназначен для защиты электрической цепи от перегрузок и коротких замыканий. Если выбор сделан неправильно, это может привести к серьёзным проблемам.
- Перегрузка электрической системы: если автоматический выключатель не способен выдерживать текущую нагрузку, тогда цепь может перегреться и вызвать пожар или другие повреждения.
- Неадекватная защита от короткого замыкания: если автоматический выключатель имеет слишком большой номинал, он может не сработать при коротком замыкании, что может привести к серьёзным повреждениям оборудования и даже травмам людей.
- Неисправность автоматического выключателя: некачественные или изношенные автоматические выключатели могут выйти из строя, что приведёт к отсутствию защиты цепи от перегрузок или коротких замыканий, и в результате может произойти повреждение оборудования или возгорание.
- Плохая координация защитных устройств: в сложных электрических системах выбор неправильного автоматического выключателя может привести к тому, что другие защитные устройства, такие как устройства защитного отключения (УЗО), не будут координироваться с ним, что также может повлиять на безопасность системы.
Таким образом, выбор автоматического выключателя должен быть основан на точных расчётах нагрузки и характеристиках электрической системы, а также на рекомендациях производителей и нормах безопасности.
Предыдущая
Загрузка...
