Як вибрати автоматичний вимикач

1. 1. Розрахунок номінального струму автоматичного вимикача
2. 2. Вибір времятоковой характеристики
3. 3. Побудова селективності
4. 4. Підбір гранично-комутаційної здатності
5. 5. Визначення класу струмообмеження
6. 6. Полюса і варіанти підключення
7. 7. Додаткові параметри
8. 8. Поправочні коефіцієнти
9. 9. Приклад поетапного розрахунку

Для кожного хто розбирається в електриці здається очевидним одне просте правило. Той, хто правильно розпланував розстановку автоматичних вимикачів в будинку - може бути впевнений у збереженні свого житла. І це дійсно так! У наш час жоден будинок не обходиться без автоматичних вимикачів. Це маленький пристрій на дин-рейку здатне захистити будь-який прилад від короткого замикання і будинок будь-яких розмірів від пожежі через загоряння електропроводки. Але навіть найякісніший і найнадійніший автоматичний вимикач виявиться абсолютно марним, при неправильному підборі. Що ж такого особливого в процедурі підбору автоматичних вимикачів, чому ця процедура є унікальною для кожного користувача і для чого ж потрібні десятки характеристик кожному автомату? На всі ці та інші питання відповідь можна знайти в цій статті.

Вибір відповідного автоматичного вимикача можна розділити на наступні етапи:

1. Розрахунок номінального струму автоматичного вимикача .
2. Вибір времятоковой характеристики .
3. побудова селективності .
4. Підбір гранично-комутаційної здатності .
5. Визначення класу струмообмеження .
6. Полюса і варіанти підключення .
7. Додаткові параметри .
8. поправочні коефіцієнти .
9. Приклад поетапного розрахунку .

Для початку розберемо, що ж таке автоматичний вимикач і для чого він потрібен. Це спеціальний пристрій з установкою на DIN-рейку в електричний щит яке служить для швидкого розмикання мережі в разі короткого замикання або перевантаження мережі. Адже якщо цього не зробити, то проводка в будинку неминуче нагріється до температури вище номінальної витримується, порушиться цілісність ізоляції і виникне пряма загроза пожежі. Сумнівів в незамінною користь цього пристрою бути не може, але при неправильному підборі характеристик вимикач може спрацьовувати і без замикань або не спрацьовує зовсім і привести до псування проводки і її загоряння. Тому так важлива процедура поетапного вибору автоматичного вимикача і однією з найважливіших характеристик є номінальний струм. Всі важливі характеристики відображені на корпусі такого пристрою і це можна побачити нижче.

Мал. 1.1 - корпус автоматичного вимикача

де:

1 - тип времятоковой характеристики і номінальний струм;

2 - гранична комутаційна здатність і клас струмообмеження;

3 - напруга і частота живлення.

1. Розрахунок номінального струму автоматичного вимикача

Номінальний струм - перша в списку важливих характеристик на які варто звернути увагу (вимірюється в амперах). Відображає ток, перевищення якого буде вважатися перенавантаження для обраної електричної групи і спровокує спрацьовування пристрою. Підрахунок для одного і декількох пристроїв проводиться по ряду досить простих формул, так що не поспішаємо лякатися!

1.1. одиночний споживач

1.1.1. однофазна мережа

За допомогою такої формули можна миттєво розрахувати номінальний струм для одиночного споживача в однофазної мережі:

P / (U * cos (phi)), де

P - потужність приладу-споживача, Вт;

U - напруга однофазної мережі (дорівнює 220), В;

cos (phi) - стандартно для житлових квартир значення застосовується від 0,96 до 0,98 (змінюється в залежності від характеру навантаження). Для більшості офісної та побутової техніки ( ламп розжарювання , нагрівальних приладів , І т.д.) цей параметр дорівнює 1 (до уваги береться) оскільки така техніка має тільки активний характер навантаження. Але для пристроїв з реактивним характером навантаження (холодильник, кондиціонер, електродвигун, лампи з баластом і т.д.) значення цього параметра прийнято вважати за стандартами житлових квартир.

1.1.2 Трифазна мережа

Для одиночного споживача трифазної мережі формула розрахунку буде наступною:

P / (√3 * U * cos (phi) * T), де

U - напруга трифазної мережі (дорівнює 380), В;

T - номінальний коефіцієнт корисної дії (ККД) приладу-споживача.

1.2 Група споживачів

1.2.1 Групова потужність всіх приладів цієї групи

Її можна дізнатися з цієї формули:

Р (расч) = Кс (Р1 + Р2 + ... + Рn), Вт, де

Кс - коефіцієнт попиту (залежить від кількості пристроїв в групі). Якщо всі прилади в групі працюють одночасно (що буває вкрай рідко), то параметр приймається рівним 1. В іншому випадку він змінюється згідно з таблицею:

кількість пристроїв

2

3

4-200

кс

0,8

0,75

0,7

Таблиця 1.1 - значення коефіцієнта попиту

1.2.2. Повна розрахункова потужність

Її можна отримати за такою формулою:

S (расч) = Р (расч) / cos (phi), ВА

1.2.3. Розрахунковий струм навантаження для групи споживачів

• В однофазної мережі

I (расч) = S (расч) / 220

• У трифазної мережі

I (расч) = S (расч) / (√3 * 380)

1.2.4. Вибір номінального струму

Вибір проводиться рівним розрахунковому току навантаження або частіше вибирається найближчий більший з стандартизованого ряду: 6 , 10 , 16 , 20 , 25 , 32 , 40 , 50 , 63 A.

Важливі нюанси:

• Якщо автомат менше номіналу, то можливо його спрацьовування при повному навантаженні в лінії.
• Всі обчислення проводяться для експлуатаційної температури в 30 градусів Цельсія, якщо вона відрізняється від вищезгаданої, проводиться поправка згідно з таблицею, яку виробники надають разом з автоматом.
• Для освітлювальних ланцюгів використовуються автомати номіналом до 10A (кабель 3x1,5 мм.кв.).
• Для розеткових груп використовуються автомати номіналом до 16A (кабель 3x2,5 мм.кв.).
• Якщо розрахований номінальний струм перевищує номінальний струм автомата, то необхідно вибрати кабель більшого перетину або цю групу розділити на 2 або більше груп і почати розрахунок спочатку.

2. Вибір времятоковой характеристики

У кожного пристрою є свій пусковий струм, який може значно перевищувати номінальний струм самого пристрою. Времятоковая характеристика відповідає за рівень витримує пускових струмів при перевищенні яких автоматичний вимикач спрацює на відключення.

Типи времятокових характеристик:

• Тип А (від 2 до 3 значень номінального струму) - застосовуються для захисту ланцюгів з великою протяжністю електропроводки і для захисту напівпровідникових пристроїв.
• Тип B (Від 3 до 5 значень номінального струму) - застосовуються для захисту ланцюгів без різких стрибків напруги з переважно активним навантаженням (лампи розжарювання, обігрівачі, печі).
• Тип C (Від 5 до 10 значень номінального струму) - застосовуються для захисту ланцюгів установок з помірними пусковими струмами (комп'ютерна техніка, кондиціонери, холодильники, домашні розеткові групи, газорозрядні лампи з підвищеними пусковими струмами , і т.д.).
• Тип D (Від 10 до 20 значень номінального струму) - застосовуються для захисту ланцюгів, що живлять електродвигуни з високими пусковими струмами (компресори, підйомники, насоси, і т.д.).
• Тип K (Від 8 до 12 значень номінального струму) - застосовуються для захисту ланцюгів з індуктивним навантаженням.
• Тип Z (Від 2,5 до 3,5 значень номінального струму) - застосовуються для захисту ланцюгів з електронними приладами чутливими до надструми.

У побуті найчастіше рекомендують використовувати вимикачі типу C, B і рідше D, а в промисловості рекомендуються вимикачі типу D.

3. Побудова селективності

Кожен будинок має своєрідну деревоподібну систему електропроводки включаючи безліч щитів і автоматів. Стандартно в кожному будинку повинен бути автоматичний вимикач в вступному (головному) щиті, по вимикача в щиті на кожен поверх (якщо мова йде про приватний будинок) і по вимикача на кожну розрахункову групу приладів.

Селективність - це властивість автоматичних вимикачів яке в разі спрацювання вимикача однієї з груп, не дозволяє вимкнутися іншим наступним вимикачів.

При відсутності селективності важко визначити в якій саме групі стався випадок спрацьовування автоматичного вимикача, адже спрацює відразу цілий ряд вимикачів.

Щоб побудувати селективність в системі вимикачів, потрібно пам'ятати декілька простих правил:

• Всі автоматичні вимикачі повинні бути одного виробника і однієї серії.
• Номінал вступного автомата повинен перевищувати номінали всіх групових автоматичних вимикачів і відповідати максимально допустимому навантаженні вступного проводу і проводки будинку.
• Номінали автоматичних вимикачів, що знаходяться на одній лінії деревовидної системи, повинні йти в порядку спадання.
• Якщо номінальний струм вимикача стоїть на чолі групи або кількох груп збігається з номінальним струмом одного з наступних вимикачів, то у автомата стоїть вище повинен бути тип времятоковой характеристики з більшою стійкістю до пускових струмів. (Наприклад, якщо на одній з груп варто автомат номіналом 25A і типом B, а на що стоїть вище за системою автоматі встановлено такий же номінал, то його тип времятоковой характеристики повинен бути C або вище).

4. Підбір гранично-комутаційної здатності

Гранично-комутаційназдатність - максимально допустимий струм короткого замикання, при якому автоматичний вимикач не зламається і зможе продовжити своє функціонування при повторному включенні (вимірюється в амперах і кілоампер).

На фотографії корпусу автоматичного вимикача відзначена цифрою 2 і зазвичай відображається у верхньому прямокутнику.

Існуючі стандарти гранично-комутаційних здібностей і їх призначення:

• 4500A (4,5 kA) - характерна для старих будинків з алюмінієвої проводкою (застарілі і сільські будинки).
• 6000A (6 kA) - найбільш поширені в побуті, використовується для мідної і щодо нової проводки.
• 10000A (10 kA) - застосовується для мідної нової проводки, якщо поруч з будинком знаходиться трансформаторна підстанція і якщо будинок новий. У таких випадках рекомендується встановлювати вимикачі з такою гранично-комутаційної здатністю якщо не в усі групи, то хоча б на головний щит.

5. Визначення класу струмообмеження

Клас струмообмеження - відповідає за час гасіння електронної дуги виникає в разі спрацювання і переривання електричного кола.

При розриві ланцюга електронна дуга направляється в дугогасним камеру автомата і чим швидше вона гасне, тим менше контакти піддаються ерозії і відповідно більше зберігають своє працездатний стан.

На фотографії корпусу автоматичного вимикача відзначений цифрою 2 і зазвичай відображається в нижньому прямокутнику.

Які бувають класи і що варто про них знати:

• «1» - найгірший показник серед класів струмообмеження. Час гасіння дуги = 10 мс. Може навіть не маркуватися на корпусі.
• «2» - середній показник класів. Час гасіння дуги від 6 до 10 мс.
• «3» - кращий показник. Час гасіння дуги від 2,5 до 6 мс. Рекомендується вибирати саме цей показник.

6. Полюса і варіанти підключення

Вкрай проста процедура, яка відштовхується всього лише від двох критеріїв:

• Фазність мережі.
• Тип заземлення.

Рис 6.1 - варіанти підключення автоматичних вимикачів

У вимикачі, які мають 2 і 4 полюса - крім фазного проводу підключається ще і нульовий, що видно з рисунка 6.1.

Залежно від фаз в мережі (1 або 3) використовуються однополюсні / триполюсні (Практично на всі ланки деревовидної ланцюга підключення) і двополюсні / чотириполюсні (Частіше в якості вступного вимикача) автомати.

Так само іноді замість автоматів c 2-ма та 4-ма полюсами використовуються 1p + N і 3p + N , Адже вони дешевші. Такі вимикачі відрізняються тим, що в секції N відсутній захист у вигляді теплового і електромагнітного расцепителей, і нульовий (N) контакт розмикається механічно після спрацьовування розчеплювача в фазной (P) секції, а при підключенні - харчування в N йде першим. Але такий автоматичний вимикач може виявитися абсолютно безпорадним в цілому ряді випадків, наприклад, якщо в результаті помилки фазний і нульовий дроти переплутаються місцями і т.д.

Важливо! Дво- і чотириполюсні автоматичні вимикачі в які вставляється нульовий провід можна використовувати тільки при системах заземлення в яких нуль (N) і земля (PE) розділені на різні дроти, наприклад, в системах «TN-S», «TN-CS». Це дозволяє не розривати контакт заземлення. У старій системі заземлення, наприклад, «TN-C» (в основному використовується в застарілих будівлях) - нуль і земля з'єднані в один провід (PEN), тому можна використовувати тільки автоматичні вимикачі з 1 і 3 полюсами!

7. Додаткові параметри

Всі автоматичні вимикачі відомих брендів розраховані на стандартні усереднені умови експлуатації. І в основному це відноситься до наступних характеристиках:

• Напруга живильної мережі.
• Частота мережі.
• Ступінь захисту
• Кліматичне виконання.
• Експлуатаційна температура.

У разі нестандартних умов використання варто це враховувати при пошуку.

Так само для підвищення надійності і довговічності електропроводки діють такі рекомендації вибору автоматичних вимикачів:

• для проводу 1,5 мм.кв. = 10A вимикач (навантаження до 2,2 кВт).
• для проводу 2,5 мм.кв. = 16A вимикач (навантаження до 3,5 кВт).
• для проводу 4 мм.кв. = 25A вимикач (навантаження до 5,5 кВт).
• для проводу 6 мм.кв. = 32A вимикач (навантаження до 7 кВт).
• для проводу 10 мм.кв. = 50A вимикач (навантаження до 11 кВт).

8. Поправочні коефіцієнти

При установці декількох вимикачів поруч вони роблять сильний тепловий вплив один на одного і необхідно враховувати поправочний коефіцієнт згідно з таблицею:

число автоматів

1

2 ... 3

4 ... 5

≥6

коефіцієнт К

1

0,95

0,9

0,85

Таблиця 8.1 - тепловий вплив автоматичних вимикачів, встановлених поряд

розрахований в першому пункті номінальний струм автомата потрібно розділити на коефіцієнт згідно з таблицею і підібрати рівний або найближчий більший з стандартного ряду .

Теплове вплив вимикачів один на одного це не все що може вплинути на точність вибору. Всі характеристики наводяться і розраховуються для температури навколишнього середовища 30˚C. При нестандартних варіантах температурного використання або скаже при використанні жарким літом - варто спиратися на поправочний коефіцієнт, який призводить кожен з виробників до своїх вимикачів.

9. Приклад поетапного розрахунку

Розглянемо приклад підбору автоматичного вимикача для групи з трьох споживачів:

- мікрохвильовка 1150 Вт
- електрочайник 2000 Вт
- посудомийна машина 2200 Вт

Сумарна потужність = 1150 + 2000 + 2200 = 5350 Вт

Коефіцієнт попиту = 0,75 (тому що 3 пристрої)

cos (phi) = 0,98 (тому що є прилади з реактивним характером навантаження)

Розрахункова потужність цієї групи = 0,75 * 5350 = 4013 Вт

Повна розрахункова потужність = 4013 / 0,98 = 4095 ВА

Розрахунковий струм = 4095/220 = 18,61 A

Вибираємо найближчий номінал з стандартного ряду і отримуємо автомат номіналом 20A.

Але! У розеткову групу можна ставити автомати понад 16 A, тому рекомендується розділити на 2 групи.
В першу групу увійдуть чайник і мікрохвильовка, так як вони працюють в основному короткий час і не перенавантажуватимуть лінію. У цю лінію ставимо автомат 16 A.
До другої групи увійде посудомийна машина, тому що вона єдина з групи здійснювала тривале навантаження на лінію. Тут теж автомат 16 A.