- Автоматичні вимикачі для побутових мереж
- Розрахунок необхідного номіналу
- Висновки і корисне відео по темі
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Для організації безвідмовно діє внутрішньобудинкового електропостачання необхідно виділити окремі гілки. Кожну лінію потрібно оснастити власним приладом захисту, який оберігає ізоляцію кабелю від оплавлення. Однак не всі знають, який пристрій придбати. Чи згодні?
Все про вибір автоматів по потужності навантаження ви дізнаєтеся з наведеної нами статті. Ми розповімо, як визначити номінал для пошуку вимикача необхідного класу. Облік наших рекомендацій гарантує покупку потрібних пристроїв, здатних виключити загрозливі ситуації при експлуатації проводки.
Автоматичні вимикачі для побутових мереж
Електропостачальної організації здійснюють підключення будинків і квартир, виконуючи роботи по підведенню кабелю до распредщіту. Всі заходи по монтажу розводки в приміщенні виконують його власники, або найняті фахівці.
Щоб підібрати автомат для захисту кожного окремого ланцюга необхідно знати його номінал, клас і деякі інші характеристики.
Основні параметри і класифікація
Побутові автомати встановлюють на вході в низьковольтну електричний ланцюг і призначені вони для вирішення наступних завдань:
- ручне або електронне включення або знеструмлення електричного кола;
- захист ланцюга: відключення струму при незначній тривалому перевантаженні;
- захист ланцюга: миттєве відключення струму при короткому замиканні.
Кожен вимикач має характеристику, виражену в амперах, яку називають номінальна сила струму (I n) або "номінал".
Суть цього значення простіше зрозуміти, використовуючи коефіцієнт перевищення номіналу:
K = I / I n,
де I - реальна сила струму.
- K <1.13: відключення (розчіплювання) не відбудеться протягом 1 години;
- K> 1.45: відключення відбудеться протягом 1 години.
Ці параметри зафіксовані в п. 8.6.2. ГОСТ Р 50345-2010. Щоб дізнатися за який час відбудеться відключення при K> 1.45 потрібно скористатися графіком, що відображає времятоковую характеристику конкретної моделі автомата.
При тривалому перевищенні струмом значення номіналу вимикача в 2 рази, розмикання відбудеться за період від 8 секунд до 4-х хвилин. Швидкість спрацьовування залежить від настройки моделі і температури середовища
Також у кожного типу автоматичного вимикача визначено діапазон струму (I a), при якому спрацьовує механізм миттєвого розчеплення:
- клас "B": I a = (3 * I n .. 5 * I n];
- клас "C": I a = (5 * I n .. 10 * I n];
- клас "D": I a = (10 * I n .. 20 * I n].
Пристрої типу "B" застосовують в основному для ліній, які мають значну довжину. У житлових і офісних приміщеннях використовують автомати класу "С", а прилади з маркуванням "D" захищають ланцюга, де є обладнання з великим пусковим коефіцієнтом струму.
Стандартна лінійка побутових автоматів включає в себе пристрої з номіналами в 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 і 63 A.
Конструктивну будову расцепителей
У сучасному автоматичному вимикачі присутні два види расцепителей: теплової та електромагнітний.
Біметалічний расцепитель має форму пластини, створеної з двох струмопровідних металів з різним тепловим розширенням. Така конструкція при тривалому перевищенні номіналу призводить до нагрівання деталі, її вигину і спрацьовування механізму розмикання ланцюга.
У деяких автоматів за допомогою регулювального гвинта можна змінити параметри струму, при якому відбувається відключення. Раніше цей прийом часто застосовували для "точної" налаштування пристрою, однак ця процедура вимагає поглиблених спеціалізованих знань і проведення декількох тестів.
Обертанням регулювального гвинта (виділено червоним прямокутником) проти годинникової стрілки можна домогтися більшого часу спрацьовування теплового розчеплювача
Зараз на ринку можна знайти безліч моделей стандартних номіналів від різних виробників, у яких времятоковие характеристики трохи відрізняються (але при цьому відповідають нормативним вимогам). Тому є можливість підібрати автомат з потрібними "заводськими" настройками, що виключає ризик неправильної калібрування.
Електромагнітний расцепитель запобігає перегріванню лінії в результаті короткого замикання. Він реагує практично миттєво, але при цьому значення сили струму має в рази перевищувати номінал. Конструктивно ця деталь являє собою соленоїд. Надструм генерує магнітне поле, яке зрушує сердечник, який розмикає ланцюг.
Дотримання принципів селективності
При наявності розгалуженої електричного кола можна організувати захист таким чином, щоб при короткому замиканні сталося відключення тільки тієї гілки, на якій виникла аварійна ситуація. Для цього застосовують принцип селективності вимикачів.
Наочна схема, що показує принцип роботи системи автоматичних вимикачів з реалізованою функцією селективності (вибірковості) спрацьовування при виникненні короткого замикання
Для забезпечення вибіркового відключення на нижніх щаблях встановлюють автомати з миттєвою отсечкой, розмикаючих ланцюг за 0.02 - 0.2 секунди. Вимикач, розміщений на вищестоящої щаблі, або має витримку по спрацьовуванню в 0.25 - 0.6 з або виконаний за спеціальною "селективної" схемою відповідно до стандарту DIN VDE 0641-21.
Для гарантованого забезпечення селективної роботи автоматів краще використовувати автомати від одного виробника. Для вимикачів єдиного модельного ряду існують таблиці селективності, які вказують можливі комбінації.
Найпростіші правила установки
Ділянка ланцюга, який необхідно захистити вимикачем може бути одно- або трифазним, мати нейтраль, а також провід PE ( "земля"). Тому автомати мають від 1 до 4 полюсів, до яких підводять струмопровідну жилу. При створенні умов для розчеплення відбувається одночасне відключення усіх контактів.
Автомати в щитку кріплять на спеціально відведену для цього DIN-рейку. Вона забезпечує компактність і безпеку підключення, а також зручний доступ до вимикача
Автомати встановлюють наступним чином:
- однополюсні на фазу;
- двополюсні на фазу і нейтраль;
- триполюсні на 3 фази;
- чотириполюсні на 3 фази і нейтраль.
При цьому заборонено робити наступне:
- встановлювати однополюсні автомати на нейтраль;
- заводити в автомат провід PE;
- встановлювати замість одного триполюсного автомата три однополюсних, якщо в ланцюг підключений хоча б один трифазний споживач.
Всі ці вимоги прописані в ПУЕ і їх необхідно дотримуватися.
У кожному будинку або приміщенні, до якого підведена електрика, встановлюють вступної автомат. Його номінал визначає постачальник і це значення прописано в договорі на підключення електроенергії. Призначення такого вимикача - захист ділянки від трансформатора до споживача.
Після вступного автомата до лінії підключають лічильник (одно- або трифазний) і пристрій захисного відключення, функції якого відрізняються від роботи автоматичного і диференціального вимикача.
Якщо в приміщенні виконана розводка на кілька контурів, то кожен з них захищають окремим автоматом, потужність якого вказана в маркуванні. Їх номінали і класи визначає власник приміщення з урахуванням існуючої проводки або потужності цих приладів.
Лічильник електроенергії і автоматичні вимикачі встановлюють в розподільному щиті, який відповідає всім вимогам безпеки і легко може бути вписана в інтер'єр приміщення
При виборі місця для розміщення розподільного щита необхідно пам'ятати, що на властивості теплового розчеплювача впливає температура повітря. Тому бажано мати у своєму розпорядженні рейку з автоматами всередині самого приміщення.
Розрахунок необхідного номіналу
Основна захисна функція автоматичного вимикача поширюється на проводку, тому підбір номіналу здійснюють по перетину кабелю. При цьому вся ланцюг повинна забезпечити штатну роботу підключених до неї приладів. Розрахунок параметрів системи нескладний, але треба врахувати багато нюансів, щоб уникнути помилок і виникнення проблем.
Визначення сумарної потужності споживачів
Один з головних параметрів електричного контуру - максимально можлива потужність підключених до неї споживачів електроенергії. При розрахунку цього показника не можна просто підсумовувати паспортні дані пристроїв.
Активна і номінальна компонента
Для будь-якого приладу, що працює від електрики, виробник зобов'язаний вказати активну потужність (P). Ця величина визначає кількість енергії, яка буде безповоротно перетворено в результаті роботи апарату і за яку користувач буде платити за лічильником.
Але для приладів з наявністю конденсаторів або котушки індуктивності є ще одна потужність з ненульовим значенням, яку називають реактивної (Q). Вона доходить до пристрою і практично миттєво повертається назад.
Реактивна компонента не бере при підрахунку використаної електроенергії, але разом з активною формує так звану "повну" або "номінальну" потужність (S), яка дає навантаження на ланцюг.
cos (f) - параметр, за допомогою якого можна визначити повну (номінальну потужність) по активній (споживаної). Якщо він не дорівнює одиниці, то його вказують у технічній документації до електроприладу
Вважати внесок окремого пристрою в загальне навантаження на струмопровідні жили і автомат необхідно по його повної потужності: S = P / cos (f).
Підвищені стартові струми
Наступною особливістю деяких типів побутової техніки є наявність трансформаторів, електродвигунів або компресорів. Такі пристрої при початку роботи споживають пусковий (стартовий) струм.
Його значення може в кілька разів перевищувати стандартні показники, але час роботи на підвищеній потужності невелика і зазвичай становить від 0.1 до 3 секунд. Такий короткочасний сплеск не приведе до спрацьовування теплового розчеплювача, але ось електромагнітний компонент вимикача, який відповідає за Надструм КЗ, може зреагувати.
Особливо ця ситуація актуальна для виділених ліній, до яких підключають обладнання типу деревообробних верстатів. В цьому випадку потрібно порахувати ампераж і, можливо, має сенс використовувати автомат класу "D".
Облік коефіцієнта попиту
Для ланцюгів, до яких підключено велику кількість обладнання і відсутній пристрій, який споживає найбільшу частину струму, використовують коефіцієнт попиту (ks). Сенс його застосування полягає в тому, що всі прилади не працюватимуть одночасно, тому підсумовування номінальних потужностей призведе до підвищеного показником.
Коефіцієнт попиту на групи електроспоживачів встановлений в п. 7 СП 256.1325800.2016. На ці показники можна спиратися і при самостійному розрахунку максимальної потужності
Цей коефіцієнт може приймати значення рівне або менше одиниці. Обчислення розрахункової потужності (P r) кожного приладу відбувається за формулою:
P r = ks * S
Сумарну розрахункову потужність всіх приладів застосовують для обчислення параметрів ланцюга. Використання коефіцієнта попиту доцільно для офісних і невеликих торгових приміщень з великим числом комп'ютерів, оргтехніки та іншої апаратури, живиться від одного контуру.
Для ліній з незначною кількістю споживачів цей коефіцієнт не застосовують в чистому вигляді. З підрахунку потужності прибирають ті пристрої, чиє включення одночасно з більш енерговитратними приладами малоймовірно.
Так, наприклад, мало шансів на одноразову роботу в житловій кімнаті з праскою і пилососом. А для майстерень з невеликим числом персоналу в розрахунок беруть тільки 2-4 найбільш потужних електроінструменту.
Обчислення сили струму
Вибір автомата виробляють за максимальним значенням сили струму, допустимому на ділянці ланцюга. Необхідно отримати цей показник, знаючи сумарну потужність електроспоживачів і напруга в мережі.
Згідно ГОСТ 29322-2014 з жовтня 2015 року значення напруги повинно бути рівним 230 В для звичайної мережі і 400 В - для трифазної. Однак в більшості випадків, до цих пір діють старі параметри: 220 і 380 В відповідно. Тому для точності розрахунків необхідно провести заміри із застосуванням вольтметра.
Виміряти напругу в домашній мережі зможуть за допомогою вольтметра або мультиметра. Для цього досить вставити його контакти в розетку
Ще однією проблемою, особливо актуальною для електропроводки в приватному секторі, є надання електропостачання з недостатнім напругою. Заміри на таких проблемних об'єктах можуть показувати значення, що виходять за певний ГОСТом діапазон.
Більш того, в залежності від рівня споживання сусідами електрики, значення напруги може сильно змінюватися протягом короткого часу.
Це створює проблему не тільки для функціонування приладів, але і для розрахунку сили струму. При падінні напруги деякі пристрої просто втрачають в потужності, а деякі, у яких присутня вхідний стабілізатор, збільшують споживання електрики.
Якісно провести розрахунки необхідних параметрів ланцюга в таких умовах складно. Тому або доведеться прокладати кабелі зі свідомо великим перетином (що дорого), або вирішувати проблему через установку вхідного стабілізатора або підключення будинку до іншої лінії.
Стабілізатор встановлюють поруч з розподільним щитом. Часто буває, що це єдиний спосіб отримати нормативні значення напруги в будинку
Після того як була знайдена загальна потужність електроприладів (S) і з'ясовано значення напруги (U), розрахунок сили струму (I) проводять за формулами, які є наслідком закону Ома:
I f = S / U f для однофазної мережі
I l = S / (1.73 * U l) для трифазної мережі
Тут індекс "f" означає фазні параметри, а "l" - лінійні.
Більшість трифазних пристроїв використовують тип підключення "зірка", а також саме за цією схемою функціонує трансформатор, який видає струм для споживача. При симетричному навантаженні лінійна і фазна сила будуть ідентичні (I l = I f), а напруга розраховують за формулою:
U l = 1.73 * U f
Нюанси підбору перетину кабелю
Якість і параметри проводів і кабелів регулює ГОСТ 31996-2012. За цим документом для продукції, що випускається розробляють ТУ, де допускається деякий діапазон значень базових характеристик. Виробник зобов'язаний надати таблицю відповідності перерізу жив і максимальної безпечної сили струму.
Максимально допустима сила струму залежить від перетину жил проводів і способу монтажу. Вони можуть бути прокладені прихованим (в стіні) або відкритим (в трубі або коробі) способом
Вибирати кабель необхідно так, щоб забезпечити безпечне проходження струму, відповідного розрахункової сумарної потужності електроприладів. Згідно ПУЕ (правила улаштування електроустановок) мінімальне розрахункове перетин проводів, використовуваних в житлових приміщеннях, повинно бути не менше 1, 5 мм 2.
Стандартні розміри мають таке значення: 1, 5; 2, 5; 4; 6 і 10 мм 2.
Іноді є резон використовувати дроти з перетином на крок більше, ніж мінімально допустимий. У цьому випадку існує можливість додаткового обладнання або заміна вже існуючих на більш потужні без дорогих і тривалих робіт по прокладці нових кабелів.
Розрахунок параметрів автомата
Для будь-якого ланцюга повинна бути виконана така нерівність:
I n <= I p / 1.45
Тут I n - номінальний струм автомата, а I p - допустимий струм для проводки. Це правило забезпечує гарантоване розчеплення при тривалому перевищенні допустимого навантаження.
Нерівність "In <= Ip / 1.45" є основною умовою при комплектуванні пари "автомат - кабель". Нехтування цим правилом може привести до спалаху проводки
Розрахувати номінал автомата можна як за сумарною навантаженні, так і по перетину жив уже прокладеною проводки. Припустимо, що існує схема підключення електроприладів, але проводка ще не прокладена.
У цьому випадку послідовність дій така:
- Обчислення сумарної сили струму підключених до мережі електроприладів.
- Вибір автомата з номіналом не менш, ніж обчислена величина.
- Підбір перерізу кабелю за номіналом автомата.
приклад:
- S = 4 кВт; I = 4000/220 = 18 A;
- I n = 20 A;
- I p> = I n * 1.45 = 29 A; D = 4 мм 2.
Якщо проводка вже прокладена, то послідовність дій інша:
- Визначення допустимого струму при відомому перетині і способі прокладки проводки по наданій виробником таблиці.
- Підбір автоматичного вимикача.
- Обчислення потужності пристроїв, що підключаються. Комплектування групи приладів таким чином, щоб сумарне навантаження на ланцюг була меншою від номіналу.
Приклад. Нехай прокладені два одножильних кабелю відкритим способом, D = 6 мм 2, тоді:
- I p = 46 A;
- I n <= I p / 1.45 = 32 A;
- S = I n * 220 = 7.0 кВт.
У пункті 2 останній приклад є незначне припустиме наближення. Точне значення I n = I p / 1.45 = 31.7 A округлено до значення 32 A.
Вибір між кількома номіналами
Іноді виникає ситуація, коли можна вибрати декілька автоматів з різними номіналами для захисту контуру. Наприклад, при сумарній потужності електроприладів 4 кВт (18 A) була з запасом обрана проводка з перетином мідних жил 4 мм 2. Для такої комбінації можна поставити вимикачі на 20 і 25 A.
Якщо схема розводки електрики передбачає наявність багатоярусної захисту, то потрібно вибирати автомати так, щоб значення номіналу вищого (на малюнку він праворуч - 25 A) було більше, ніж у вимикачів нижчих рівнів
Плюсом вибору вимикача з найвищим номіналом є можливість підключення додаткових приладів без зміни елементів контуру. Найчастіше так і роблять.
На користь вибору автомата з меншим номіналом говорить той факт, що його теплової расцепитель швидше зреагує на підвищений показник сили струму. Справа в тому, що у деяких приладів може виникнути несправність, яка призведе до зростання споживання енергії, але не до значення короткого замикання.
Наприклад, поломка підшипника двигуна пральної машини призведе до різкого збільшення струму в обмотці. Якщо автомат швидко зреагує на перевищення дозволених показників і зробить відключення, то мотор не згорить.
Висновки і корисне відео по темі
Конструкція автоматичного вимикача і його класифікація. Поняття времятоковой характеристики і підбір номіналу по перетину кабелю:
Розрахунок потужності приладів і вибір автомата з використанням положень ПУЕ:
До вибору автоматичного вимикача потрібно поставитися відповідально, тому що від цього залежить безпека роботи електросистеми будинку. При всій безлічі вхідних параметрів і нюансів розрахунку необхідно пам'ятати, що основна захисна функція автомата поширюється на проводку.
Пишіть, будь ласка, коментарі, задавайте питання, розміщуйте фото по темі статті в розташованому нижче блоці. Діліться корисною інформацією, яка може стати в нагоді відвідувачам сайту. Розкажіть про власний досвід у виборі автоматичних вимикачів для захисту дачної або домашньої електропроводки.