Снижение напряжения может вызывать проблемы не только с работоспособностью электрических приборов, но и с расчетом величины силы тока. В результате понижения напряжения некоторые устройства теряют мощность, в то время как другие, которые оснащены входным стабилизатором, могут повысить потребление электроэнергии.
Выбор автомата по мощности нагрузки, сечению кабеля и по току: принципы и формулы для расчетов
Для создания надежно работающего внутридомового электроснабжения необходимо выделить отдельные ветви электропроводки. Каждая линия должна быть защищена отдельным устройством защиты, которое будет предохранять изоляцию кабеля от перегрева и оплавления. Однако не каждый владелец квартиры или дома знает, какие устройства следует приобретать. Согласны с этим?
Из этой статьи вы узнаете все о выборе автоматов по мощности нагрузки. Мы подробно расскажем, как определить необходимые параметры для этих устройств и найти выключатель нужного класса. Учитывая наши рекомендации, вы сможете приобрести подходящие устройства, которые помогут избежать неблагоприятных ситуаций при использовании электропроводки.
Автоматические выключатели для бытовых сетей
Электроснабжающие организации подключают дома и квартиры, выполняя работы по подведению кабелей к распределительным щитам. Все монтажные работы внутри помещения, как правило, выполняются либо владельцем, либо профессионально нанятыми специалистами.
Чтобы правильно выбрать автомат для защиты каждой отдельной цепи, необходимо понимать его номинал, класс и множество других характеристик.
Основные параметры и классификация
Автоматические выключатели, используемые в быту, устанавливаются на входе в низковольтные электрические цепи и предназначены для выполнения следующих задач:
- включение или отключение электрической цепи вручную или автоматически;
- защита цепи: отключение тока при длительных перегрузках;
- защита цепи: мгновенное отключение срока при коротком замыкании.
Каждый выключатель характеризуется номинальной силой тока, выраженной в амперах, и обозначаемой как номинальная сила тока (In) или простой номинал.
Чтобы понять это значение более четко, можно использовать коэффициент превышения номинала:
K = I / In,
где I – реальная сила тока, проходящего через выключатель.
Эти параметры заданы в пункте 8.6.2. ГОСТ Р 50345-2010. Чтобы определить, сколько времени потребуется для отключения при K>1.45, нужно использовать график, который иллюстрирует времятоковую характеристику данной модели автомата.
При длительном превышении рабочего тока в два раза выше номинала, автомат отключится в промежутке от 8 секунд до 4 минут. Скорость срабатывания зависит от специфической настройки устройства и температуры окружающей среды.
Каждый тип автоматического выключателя также имеет заранее установленные диапазоны тока (Ia), при достижении которых происходит мгновенное расцепление:
Устройства класса B в основном используются для длинных линий, устройства класса C подходят для жилых и офисных помещений, тогда как автоматы класса D предназначены для защиты цепей с оборудованием, который требует большого пускового тока.
Стандартная линейка бытовых автоматов включает устройства с номиналами 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 и 63 A.
Конструктивное устройство расцепителей
Автоматические выключатели современной конструкции включают два типа расцепителей: тепловой и электромагнитный.
Биметаллический расцепитель представляет собой пластину, состоящую из двух проводящих металлов, обладающих различной степенью теплового расширения. Эта конструкция при длительном превышении тока нагревается, искривляется и, в результате, приводит в действие механизм отключения цепи.
На некоторых моделях автоматов есть возможность регулировки параметров тока, при которых происходит отключение, с помощью специального винта. Ранее этот метод часто применялся для точной настройки устройств, однако он требует специализированных знаний и проведения ряда тестов на корректность.
Поворачивая регулировочный винт (выделен красным прямоугольником) против часовой стрелки, можно увеличить время срабатывания теплового расцепителя.
В настоящее время возможен широкий выбор моделей стандартных номиналов от разных производителей, у которых времятоковые характеристики могут отличаться (при этом они должны соответствовать стандартам). Таким образом, можно подобрать автомат с необходимыми заводскими настройками, что исключает вероятность неправильных калибровок.
Как рассчитать автоматический выключатель по мощности?
- Введите паспортную мощность прибора или общую мощность для нескольких потребителей.
- Выберите тип потребителя (одиночный или группа).
- Укажите коэффициент мощности или спроса, соответствующий типу потребителя.
- Укажите количество фаз и напряжение в электрической сети.
- Введите КПД (для трехфазной сети).
- Нажмите кнопку Рассчитать
| Наименование | cos φ |
| Бойлер | 1 |
| Болгарка | 0.8 |
| Вакуумный насос | 0.85 |
| Индукционные печи | 0.85 |
| Компрессор | 0.7 |
| Компьютер | 0.95 |
| Кофеварка | 1 |
| Лампы газоразрядные | 0.4-0.6 |
| Лампы люминисцентные | 0.95 |
| Лампы накаливания | 1 |
| Обогреватель | 1 |
| Перфоратор | 0.85 |
| Пылесос | 0.9 |
| СВЧ-печь | 1 |
| Стиральная машина | 0.9 |
| Телевизор | 1 |
| Утюг | 1 |
| Фен | 1 |
| Холодильник | 0.95 |
| Электродрель | 0.85 |
| Электромоторы | 0.7-0.8 |
| Электроплита | 1 |
| Электросварка дуговая | 0.3-0.6 |
| Электрочайник | 1 |
Коэффициент спроса (Kc) — таблица
| Наименование | Kc |
| Освещение | 0.7 |
| Бойлер | 0.2 |
| Электробатарея | 0.5 |
| Тепловентилятор | 0.9 |
| Телевизор | 0.7 |
| Холодильник | 0.8 |
| Посудомоечная машина | 0.1 |
| Стиральная машина | 0.1 |
| Утюг | 0.1 |
| Пылесос | 0.1 |
| Другая бытовая техника (в среднем) | 0.2 |
| Другие потребители (в среднем) | 0.3 |
Соседние нормативные документы:
- ГОСТ Р 50345-2010 (МЭК 60898-1:2003) Аппаратура малогабаритная электрическая. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения
- ГОСТ Р 50031-99 (МЭК 60934-93) Автоматические выключатели для электрооборудования
- СП 76.13330.2016 Электротехнические устройства
Последовательность расчета
В качестве примера рассмотрим расчет силы тока для пары электрических конвекторов, суммарная мощность которых составляет 2,5 кВт. Согласно вышеуказанной формуле, общую силу тока электроприборов можно вычислить как: 2500/220=11,4 А. Если воспользоваться упрощенным методом, результатом будет 5*2,5=12,5 А. Важно отметить, что упрощенный расчет учитывает необходимый запас по току, что делает его предпочтительным вариантом.
Следующим шагом будет выбор кабеля. В России и странах СНГ рекомендуется использовать кабель марки ВВГнг для обычных бытовых сетей. Сечение токопроводящей жилы следует выбрать по таблице, приведенной в ПУЭ п. 1.3.10, которая может быть также представлена производителями кабельной продукции. Для нашего случая подойдет кабель сечением 1 кв. мм, предельно допустимый ток которого составляет 15 А.
Теперь нужно выбрать сам автомат, обеспечивающий защиту выбранного кабеля от перегрева. По характеристикам мы выбираем автомат на 16 А, однако помним о том, что данный автомат предназначен для защиты кабеля сечением 1 кв. мм, для которого достаточно устройства на 10 А, так как это значение меньше рассчитанной силы тока конвекторов – 11,4 А. Исходя из этого, мы выбираем кабель сечением 1,5 кв. мм, допускающий ток 19 А.
Особенности выбора автомата по номинальному току и напряжению:
- для кабеля сечением 0,5 кв. мм необходим автомат с номинальным током 10 А. Допустимая мощность для двухфазной сети составляет 2,4 кВт;
- для проводника, сечением 1 кв. мм, потребуется защитное устройство на 17 А (мощность 3,7 кВт);
- если кабель имеет сечение 1,5 кв. мм, номинальный ток составит 23 А, а мощность – 5 кВт;
- для проводника сечением 2,5 кв. мм номинальный ток составит 30 А, а мощность – 6,6 кВт;
- для кабеля сечением 4 кв. мм номинальный ток составит 41 А, а мощность – 9 кВт.
Пример расчета
К примеру, максимально допустимая одновременная нагрузка в быту составляет 2,4 кВт. Используя известную формулу для расчета силы тока: 2400 Вт / 220 В = 10,9 А, мы находим ближайшее значение номинального тока, равное 10 А. Можно ли использовать этот автомат, или он все же будет срабатывать при нагрузках? Не сработает, так как для того чтобы расцепитель нагрелся, требуется определенное время. При 11 А нагревание устройства займет около 20 минут, и только спустя это время контакты будут разорваны. Однако если за это время будет уменьшена общая нагрузка (например, отключится электрочайник), то размыкание контактов не произойдет.
Часто в бытовых электрических сетях устанавливают автоматы на вводе на 25 А или 32 А, на освещение – на 6 А, а для розеток – на 10 А или 16 А. При этом расчет для трехфазного ввода сложнее.
Защита наиболее слабого звена
Приведенный выше пример наглядно демонстрирует важность выполнения расчетов номиналов выключателей с учетом как общей величины мощностей подключаемых устройств, так и пропускной способности проводки, из которой состоит сеть.
Ситуация обостряется, особенно в старых домах, где электропроводка даже внутри одной квартиры может состоять из проводников различных сечений. В этом случае нам необходимо определить самый тонкий провод и выполнить расчеты защитного контура, основываясь на минимальных значениях.
В ПУЭ четко прописано, что необходимо защищать наиболее уязвимый участок сети. Номинал устанавливаемого автомата должен находиться в пределах суммарной мощности подключенного к сети оборудования. Проводка же должна иметь соответствующую нагрузочную способность. В противном случае защитный выключатель должен устанавливаться, опираясь на минимальное значение сечения проводников в схеме.
Игнорирование этих требований делает любые претензии к производителям бытовых приборов несостоятельными в случае аварийной ситуации. Неправильный выбор номинала защитного устройства может в разы повысить опасность эксплуатации сети.
Выключатель-автомат – расчет номинала
После определения сечения проводника, который способен функционировать без последствий при суммарной нагрузке подключенных к сети приборов, можно перейти к расчету номинальных показателей для автоматического выключателя. Для этих вычислений достаточно воспользоваться простой формулой, известной еще из школьного курса физики:
Обозначения:
- I – номинальный ток;
- P – мощность приборов в сумме;
- U – напряжение.
Подставив исходные значения в формулу, вы сможете получить соответствующее значение для защитного устройства. Ниже представлена таблица, облегчающая поиск оптимального значения для автоматов.
Зачем менять автомат
Если вы замечаете, что автоматический выключатель в вашей квартире регулярно срабатывает, это явный признак, что его следует заменить. Скорее всего, он износился и больше не может работать должным образом, даже если в документации указано, что срок его эксплуатации еще не истек.
Почему так важно заменить устаревшее устройство?
При длительной эксплуатации у автоматического выключателя снижается номинальная сила тока. Например, ранее устройство срабатывало при токах выше 16 А, но со временем этот порог может снизиться до 10 А. Если максимальная токовая нагрузка становится меньше, существует вероятность, что при возникновении повышенных нагрузок устройство даст сбой, что может привести к возгоранию в квартире.
Как выбрать автоматический выключатель
При выборе выключателя важно учитывать тип проводки, сечение кабелей и их параметры пропускной способности.
Источник: piqsels.com
В старых домах обычно используются алюминиевые провода, в то время как в новых – медные. Алюминиевая проводка менее устойчива к скачкам напряжения, поэтому специалисты рекомендуют обновить ее.
Рекомендуется пригласить профессионала для проведения необходимых работ или прокладывать отдельную линию от щитка к самым энергоемким приборам (таким как водонагреватели или кондиционеры), устанавливая для них отдельный автомат.
Важно помнить, что от сечения кабеля зависит, какую силу тока он сможет безопасно пропустить через себя. Для того чтобы не запутаться в выборе, рекомендуем ознакомиться со значениями в таблице ниже.
