Домашній майстер, який улаштував ремонт або виготовлення електропроводки для своїх приміщень, обов'язково стикається з питанням захисту свого електрообладнання від запобігання розвитку можливих аварійних ситуацій в ньому.
Вирішити це питання дозволяють автоматичні вимикачі, які забезпечують три функції:
1. зручну ручну комутацію підключених ланцюгів з джерелами живлення;
2. надійне пропускання струму навантаження в робочому режимі;
3. захисне автоматичне вимикання при виникненні аварій.
Не секрет, що будь-який подібний прилад створюється виробником для забезпечення певних технічних можливостей і має різні характеристики. Тому таких конструкцій випускається дуже багато і для кожного конкретного робочого місця необхідно підбирати оптимальний автомат.
Ну а тепер перейдемо до правил вибору, розділивши їх на дев'ять послідовних етапів.
Розрахунок величини номінального струму. етап №1
Автоматичний вимикач зазвичай встановлюють всередині розподільного щитка на вході в будинок, квартиру або гараж і врізають його в фазний провідник. Через цей автомат по змонтованим проводам проходить струм підключеного навантаження, яку створюють працюючі електроприлади.
Саме цей струм в робочому режимі і має надійно пропускати автоматичний вимикач, а в разі його перевищення - розмикати свій силовий контакт, знеструмлюючи схему. При цьому важливо, щоб між струмопровідними властивостями електропроводки і підключених приладів був дотриманий баланс.
Наприклад, мідна проводка перетином 1,5 мм квадратних може забезпечити надійне електропостачання споживачів загальною потужністю до 1 кВт. Якщо до неї підключити електронагрівач, що забирає 3 кВт з мережі, то ніякої автоматичний вимикач при цій ситуації з функцією захисту і нормального електропостачання не впорається.
Адже, підбираючи автомат під навантаження 1 кВт, ми будемо захищати проводку, не дамо їй перегрітися і вийти з ладу через підвищених струмів. Однак, електронагрівач працювати не буде - захист стане відразу автоматично знімати харчування при кожному включенні.
Якщо ж вибрати автоматичний вимикач по навантаженню нагрівача 3 кВт, то його обладнання стане працювати, але тільки до того моменту, поки не згорять підводять напругу електричні дроти. А станеться це досить швидко.
Наведений приклад демонструє, що питання збалансованості електричної схеми, яка підключається до автомата, необхідно проаналізувати і забезпечити на стадії проекту робіт до вибору конкретної моделі захисних пристроїв.
При цьому найкраще поетапно виконати наступні три завдання:
1. розрахувати струм підключається лінії виходячи з потужності працюючих в ній електроприладів з урахуванням їх кількості та числа фаз мережі;
2. вибрати номінал автоматичного вимикача з ряду стандартних струмів на основі проведеного розрахунку. При цьому використовується метод округлення в більшу сторону;
3. визначити матеріал і перетин проводів, які будуть передавати навантаження від автомата до споживачів на основі використання таблиць ПУЕ.
На зображенні нижче представлені основні технічні рекомендації для вирішення кожного з цих питань.
Вибір автоматичного вимикача за його времятоковой характеристиці. етап №2
Залежність швидкості зняття харчування з навантаження електромагнітним расцепителем від величини перевищення номінального струму в контрольованій схемою є одним з важливих показників автомата. За цим критерієм вони мають шість груп класифікації, але для умов будинку, квартири і гаража підходять тільки три з них.
Це класи:
«В», коли навантаження представлена старої електропроводкою, лампами розжарювання, обігрівачами, електричними плитами або духовками;
«С», якщо в приміщеннях використовуються пральні та посудомийні машини, холодильники, морозильники, кондиціонери, офісні і домашні розеткові групи, освітлювальні газорозрядні лампи зі збільшеним струмом запуску;
«D» - для забезпечення надійної роботи і захисту потужних компресорних установок, насосів, обробних верстатів, підйомних механізмів.
Надійне відключення підвищеного струму електромагнітним расцепителем відбувається при перевищенні I номінального у класів:
У в 3 ÷ 5;
З - 5 ÷ 10;
D - 10 ÷ 20 разів.
Токи, великі на 10% номінального значення, теж будуть відключатися цими автоматами за рахунок спрацьовування біметалевих пластин, які працюють по тепловому принципом. Але, їх час не завжди може забезпечити безпеку. Тому захисту класу D не можна використовувати замість С або тим більше В.
Вибір автоматичного вимикача за принципом селективності. етап №3
Підбираючи захисний пристрій, слід розуміти, що воно не одне працює в електричній схемі, а в комплексі з іншими автоматами. Для них створюється власна, специфічна послідовність спрацьовувань, звана вибірковістю або селективність. Її важливо дотримуватися для надійного забезпечення електроенергією всіх споживачів.
Принцип селективної роботи вимикачів демонструє картинка, на якій показано, що при виникненні короткого замикання в приладі, підключеному до розетки, аварійний струм пройде через автомати АВ1 щита будинку, АВ2 під'їзної і АВ3 квартирного щитка.
При цьому їх треба підібрати так, щоб несправність оперативно усували роботою найближчого до місця відключення автомата АВ3, а інші продовжували працювати для електропостачання всіх підключених до них електроспоживачів.
Під час проектування конфігурації схем електричних захистів завжди виконують їх резервування, вважаючи, що абсолютної надійності бути не може. Коли-небудь автоматичний вимикач АВ3 може відмовити в роботі з різних причин. Тому його повинен страхувати найближчий до нього АВ2. У разі його поломки настане черга роботи АВ1. І так далі…
У порядку доповнення наведемо конструкцію селективного автомата, який встановлюється в головному розподільчому щитку. Подібні спеціальні селективні вимикачі дозволяють забезпечувати витримку часу на спрацьовування порядку 0,25 ÷ 0,6 секунди.
У них підготовлено 2 шляхи для проходження струму:
Вони мають однакові елементи для роботи теплових расцепителей і блок основного контакту.
Подібний селективний автомат встановлюється перед відходить, а його основний канал працює на звичайне відключення аварії. У додатковому ж включений резистор, що забезпечує невелике зниження струму і, відповідно, затримку на спрацьовування за часом.
Якщо відходить автомат усуває аварію, то селективний не відключається, а залишається в роботі через додатковий контакт, а після охолодження основного биметалла і через його канал. Коли ж відходить автомат зі своїм завданням не справляється, то його робота резервується другий додаткової ланцюжком.
Визначення граничної комутаційної здатності контактів. етап №4
Ця характеристика визначає ту величину максимального струму в амперах, яку здатний надійно розірвати автоматичний вимикач при виникненні аварійної ситуації. Якщо це значення на практиці буде перевищено, то захист мережі може не виконатися, а сам автомат просто згорить від завищеної потужності дуги.
Один з вирішальних параметрів на вибір автомата по ПКС пов'язаний з матеріалом використаних проводів в підвідних кабелях і видаленням об'єкта від трансформаторній підстанції.
Крім граничної здатності в технічній документації також вказується комутаційна зносостійкість, яка визначає кількість циклів спрацьовування при нормальних умовах до настання моменту зносу механізму.
Клас струмообмеження відключає механізму. етап №5
Цей параметр вказується на корпусі більшості найбільш якісних моделей і характеризує швидкість відключення аварійного режиму електромагнітної відсіченням по відношенню до тривалості відрізка одного напівперіоду стандартної синусоїди.
Клас струмообмеження позначається цифрами 1, 2, 3, які є знаменниками дробу з чисельником 1.
Автомат з класом 2 повинен почати реагувати на несправність за час 1/2 полупериода, а третього класу - 1/3. Це означає, що чим вище показник струмообмеження, тим швидше ліквідується аварія і меншому потужній термічній обробці піддається устаткування, що захищається.
При розриві електричного струму аварії виникає дуга, яку гасить спеціальний пристрій. Остаточне час переривання несправності автоматом 3-го класу становить близько 2,5 ÷ 6 мілісекунд, 2-го - 6 ÷ 10, а 1-го -> 10.
Зверніть увагу, що моделі класу 3 не дають можливості аварійного струму досягти піку свого максимуму. Тому їх вибір найбільш оптимальний.
Перевірка автоматичного вимикача по опору петлі фаза-нуль. етап 6
Це питання краще довірити фахівцям вимірювальних електротехнічних лабораторій. Технологія і методика його виконання викладені окремою статтею .
Зараз же коротко згадаємо, що під терміном петлі фази-нуля розуміється повний ділянку електричної схеми від обмотки силового живильного трансформатора, розташованого на підстанції, до кінцевої розетки споживача.
Цей ланцюжок має електричним опором і впливає на вибір захисних пристроїв тому, що цією величиною обмежується максимальний струм виникає короткого замикання.
Наприклад, заміряне повний опір ділянки становить 1,2 Ома. Напруга в квартирній проводці 220 вольт. Якщо накоротко замкнути контакти розетки металевої перемичкою, то згідно із законом Ома можна визначити виник струм.
Iкз = 220 / 1,2 = 183,3 (3) А.
На етапі проектування електропроводки ця величина визначається теоретично за розрахунковими таблицями.
Наприклад, захисту вибираються для гаража, де планується використовувати металообробні верстати. Тому за всіма раніше оціненим показниками підібраний автомат на 16 ампер класу D.
Здатність, яка відключає його електромагнітного розчеплювача обчислюється згідно з вимогами ПУЕ за формулою:
I = 1,1х16х20 = 352 А.
16 - номінальний струм автомата;
20 - максимальна характеристика кратності струму відключення електромагнітним расцепителем;
1,1 - запас 10%.
Проведений розрахунок показав, що максимальний струм короткого замикання в схемі може бути не більше 183 ампер, а обраний автоматичний вимикач працює при КЗ в 352 А. Іншими словами, струмовий відсічення при більшості аварій у цій моделі просто не буде працювати.
Тому автомат обраний неправильно. Його необхідно замінювати. Є ще друга альтернатива - проведення модернізації електропроводки з метою зниження її електричного опору.
Кількість полюсів. етап 7
В однофазної схемою двополюсний автомат встановлюють всередині ввідного щита для забезпечення повного зняття напруги фази і нуля з живиться схеми. В інших випадках застосовуються однополюсні моделі, що розриває фазний потенціал.
Четирехполюсний автомат в трифазній мережі дозволяє комутувати відразу три фази і робочий нуль. Але, вони ні в якому разі не повинні розривати захисний РЕ-провідник.
В інших випадках, коли робочий нульовий провідник не потрібно перемикати, досить вибрати трифазну модель.
Додаткові параметри. етап 8
Сюди входять такі характеристики, як:
величина напруги, що підводиться мережі;
частота промислових коливань в герцах (зазвичай 50 або 60);
ступінь захисту корпусу по класах IP;
виконання для експлуатації при погіршеної температурі.
На них теж необхідно звернути увагу, особливо якщо плануються важкі умови роботи для автомата.
Вибір бренду. етап 9
Цей заключний момент зазвичай важливий в тому випадку, коли купується не один захисний прилад, а ціла серія з них для виконання електромонтажних робіт у одному будинку. Тут рекомендується купувати надійні моделі відомих виробників з урахуванням купівельних можливостей.
У будь-якому випадку вибирати багато сортів не рекомендується. У всьому будинку найкраще використовувати автомати однієї довіреної фірми і серії.
Враховуйте важчі умови експлуатації автоматичних вимикачів в холодних або погано опалюваних гаражах та інших подібних приміщеннях.
На закінчення статті хочеться звернути увагу на один дуже важливий етап роботи з автоматичним вимикачем, про який часто забувають. Це прогрузкі або, іншими словами, виконує електричну перевірку всіх заявлених виробником технічних характеристик від стороннього джерела в реальних робочих умовах випробування з фіксацією результатів і складанням протоколу.
Виконують її електротехнічні лабораторії на своєму обладнанні. Така незалежна перевірка дозволяє виявити всі несправності, які могли з'явитися в автоматі після його транспортування або тривалого зберігання, включаючи і заводський брак.
