Выбор автоматических выключателей для квартиры, дома, гаража

Домашний мастер, затеявший ремонт или изготовление электропроводки для своих помещений, обязательно сталкивается с вопросом защиты своего электрооборудования от предотвращения развития возможных аварийных ситуаций в нем.

Решить этот вопрос позволяют автоматические выключатели, которые обеспечивают три функции:

1. удобную ручную коммутацию подключенных цепей с источниками питания;

2. надежное пропускание тока нагрузки в рабочем режиме;

3. защитное автоматическое отключение при возникновении аварий.

Не секрет, что любой подобный прибор создается производителем для обеспечения определенных технических возможностей и имеет различные характеристики. Поэтому таких конструкций выпускается очень много и для каждого конкретного рабочего места необходимо подбирать оптимальный автомат.

Ну а теперь перейдем к правилам выбора, разделив их на девять последовательных этапов.

Содержание статьи

• Расчет величины номинального тока. Этап №1

• Выбор автоматического выключателя по его времятоковой характеристике. Этап №2

• Выбор автоматического выключателя по принципу селективности. Этап №3

• Определение предельной коммутационной способности контактов. Этап №4

• Класс токоограничения отключающего механизма. Этап №5

• Проверка автоматического выключателя по сопротивлению петли фаза-ноль. Этап 6

• Количество полюсов. Этап 7

• Дополнительные параметры. Этап 8

• Выбор бренда. Этап 9

Расчет величины номинального тока. Этап №1

Автоматический выключатель обычно устанавливают внутри распределительного щитка на входе в дом, квартиру или гараж и врезают его в фазный проводник. Через этот автомат по смонтированным проводам проходит ток подключенной нагрузки, которую создают работающие электроприборы.

Именно этот ток в рабочем режиме и должен надежно пропускать автоматический выключатель, а в случае его превышения — размыкать свой силовой контакт, обесточивая схему. При этом важно, чтобы между токопроводящими свойствами электропроводки и подключенных приборов был соблюден баланс.

Например, медная проводка сечением 1,5 мм квадратных может обеспечить надежное электроснабжение потребителей общей мощностью до 1 кВт. Если к ней подключить электронагреватель, забирающий 3 кВт из сети, то никакой автоматический выключатель при этой ситуации с функцией защиты и нормального электроснабжения не справится.

Ведь, подбирая автомат под нагрузку 1 кВт, мы будем защищать проводку, не дадим ей перегреться и выйти из строя из-за повышенных токов. Однако, электронагреватель работать не будет — защита станет сразу автоматически снимать питание при каждом включении.

Если же выбрать автоматический выключатель по нагрузке нагревателя 3 кВт, то его оборудование станет работать, но только до того момента, пока не сгорят подводящие напряжение электрические провода. А произойдет это довольно быстро.

Приведенный пример демонстрирует, что вопрос сбалансированности электрической схемы, подключаемой к автомату, необходимо проанализировать и обеспечить на стадии проекта работ до выбора конкретной модели защитных устройств.

При этом лучше всего поэтапно выполнить следующие три задачи:

1. рассчитать ток подключаемой линии исходя из мощности работающих в ней электроприборов с учетом их количества и числа фаз сети;

2. выбрать номинал автоматического выключателя из ряда стандартных токов на основе проведенного расчета. При этом используется метод округления в большую сторону;

3. определить материал и сечение проводов, которые будут передавать нагрузку от автомата к потребителям на основе использования таблиц ПУЭ .

На картинке ниже представлены основные технические рекомендации для решения каждого из этих вопросов.

Выбор автоматического выключателя по его времятоковой характеристике. Этап №2

Зависимость скорости снятия питания с нагрузки электромагнитным расцепителем от величины превышения номинального тока в контролируемой схеме является одним из важных показателей автомата. По этому критерию они имеют шесть групп классификации, но для условий дома, квартиры и гаража подходят только три из них.

Это классы:

• «В», когда нагрузка представлена старой электропроводкой, лампами накаливания, обогревателями, электрическими плитами или духовками;

• «С», если в помещениях используются стиральные и посудомоечные машины, холодильники, морозильники, кондиционеры, офисные и домашние розеточные группы, осветительные газоразрядные лампы с увеличенным током запуска;

• «D» — для обеспечения надежной работы и защиты мощных компрессорных установок, насосов, обрабатывающих станков, подъемных механизмов.

Надежное отключение повышенного тока электромагнитным расцепителем происходит при превышении I номинального у классов:

• В в 3÷5;

• С — 5÷10;

• D — 10÷20 раз.

Токи, бо́льшие на 10% номинального значения, тоже будут отключаться этими автоматами за счет срабатывания биметаллических пластин, работающих по тепловому принципу. Но, их время не всегда может обеспечить безопасность. Поэтому защиты класса D нельзя использовать вместо С или тем более В.

Выбор автоматического выключателя по принципу селективности. Этап №3

Подбирая защитное устройство, следует понимать, что оно не одно работает в электрической схеме, а в комплексе с другими автоматами. Для них создается собственная, специфическая последовательность срабатываний, называемая избирательностью или селективностью. Ее важно соблюдать для надежного обеспечения электроэнергией всех потребителей.

Принцип селективной работы выключателей демонстрирует картинка, на которой показано, что при возникновении короткого замыкания в приборе, подключенном к розетке, аварийный ток пройдет через автоматы АВ1 щита дома, АВ2 подъездного и АВ3 квартирного щитка.

При этом их надо подобрать так, чтобы неисправность оперативно устранялась работой ближайшего к месту отключения автомата АВ3, а остальные продолжали работать для электроснабжения всех подключенных к ним электропотребителей.

Во время проектирования конфигурации схем электрических защит всегда выполняют их резервирование, считая, что абсолютной надежности быть не может. Когда-нибудь автоматический выключатель АВ3 может отказать в работе по различным причинам. Поэтому его должен страховать ближайший к нему АВ2. В случае его поломки наступит очередь работы АВ1. И так далее…

В порядке дополнения приведем конструкцию селективного автомата, который устанавливается в главном распределительном щитке. Подобные специальные селективные выключатели позволяют обеспечивать выдержку времени на срабатывание порядка 0,25÷0,6 секунды.

У них подготовлено 2 пути для прохождения тока:

• основной;

• дополнительный.

Они имеют одинаковые элементы для работы тепловых расцепителей и блок основного контакта.

Подобный селективный автомат устанавливается перед отходящим, а его основной канал работает на обычное отключение аварии. В дополнительном же включен резистор, обеспечивающий небольшое снижение тока и, соответственно, задержку на срабатывание по времени.

Если отходящий автомат устраняет аварию, то селективный не отключается, а остается в работе через дополнительный контакт, а после остывания основного биметалла и через его канал. Когда же отходящий автомат со своей задачей не справляется, то его работа резервируется второй добавочной цепочкой.

Определение предельной коммутационной способности контактов. Этап №4

Эта характеристика определяет ту величину максимального тока в амперах, которую способен надежно разорвать автоматический выключатель при возникновении аварийной ситуации. Если это значение на практике будет превышено, то защита сети может не выполниться, а сам автомат просто сгорит от завышенной мощности дуги.

Один из решающих параметров на выбор автомата по ПКС связан с материалом использованных проводов в подводящих кабелях и удалением объекта от трансформаторной подстанции.

Кроме предельной способности в технической документации также указывается коммутационная износоустойчивость, которая определяет количество циклов срабатывания при нормальных условиях до наступления момента износа механизма.

Класс токоограничения отключающего механизма. Этап №5

Этот параметр указывается на корпусе большинства наиболее качественных моделей и характеризует скорость отключения аварийного режима электромагнитной отсечкой по отношению к продолжительности отрезка одного полупериода стандартной синусоиды.

Класс токоограничения обозначается цифрами 1, 2, 3, которые являются знаменателями дроби с числителем 1.

Автомат с классом 2 должен начать реагировать на неисправность за время 1/2 полупериода, а третьего класса — 1/3. Это значит, что чем выше показатель токоограничения, тем быстрее ликвидируется авария и меньшему тепловому воздействию подвергается защищаемое оборудование.

При разрыве электрического тока аварии возникает дуга, которую гасит специальное устройство. Окончательное время прерывания неисправности автоматом 3-го класса составляет порядка 2,5÷6 миллисекунд, 2-го — 6÷10, а 1-го — >10.

Обратите внимание, что модели класса 3 не дают возможности аварийному току достичь пика своего максимума. Поэтому их выбор наиболее оптимален.

Проверка автоматического выключателя по сопротивлению петли фаза-ноль. Этап 6

Этот вопрос лучше доверить специалистам измерительных электротехнических лабораторий. Технология и методика его выполнения изложены отдельной статьей .

Сейчас же кратко вспомним, что под термином петли фазы-нуля понимается полный участок электрической схемы от обмотки силового питающего трансформатора, расположенного на подстанции, до конечной розетки потребителя.

Эта цепочка обладает электрическим сопротивлением и влияет на выбор защитных устройств потому, что этой величиной ограничивается максимальный ток возникающего короткого замыкания.

Например, замеренное полное сопротивление участка составляет 1,2 Ома. Напряжение в квартирной проводке 220 вольт. Если накоротко замкнуть контакты розетки металлической перемычкой, то по закону Ома можно определить возникший ток.

Iкз=220/1,2=183,3(3) А.

На этапе проектирования электропроводки эта величина определяется теоретически по расчетным таблицам.

Например, защиты выбираются для гаража, где планируется использовать металлообрабатывающие станки. Поэтому по всем ранее оцененным показателям подобран автомат на 16 ампер класса D.

Отключающая способность его электромагнитного расцепителя вычисляется согласно требованиям ПУЭ по формуле:

I=1,1х16х20=352 А.

• 16 – номинальный ток автомата;

• 20 — максимальная характеристика кратности тока отключения электромагнитным расцепителем;

• 1,1 — запас 10%.

Проведенный расчет показал, что максимальный ток короткого замыкания в схеме может быть не более 183 ампер, а выбранный автоматический выключатель работает при КЗ в 352 А. Другими словами, токовая отсечка при большинстве аварий у этой модели просто не будет работать.

Поэтому автомат выбран неправильно. Его необходимо заменять. Есть еще вторая альтернатива — проведение модернизации электропроводки с целью снижения ее электрического сопротивления.

Количество полюсов. Этап 7

В однофазной схеме двухполюсный автомат устанавливают внутри вводного щита для обеспечения полного снятия напряжения фазы и нуля с питаемой схемы. В остальных случаях применяются однополюсные модели, разрывающий фазный потенциал.

Четырехполюсный автомат в трехфазной сети позволяет коммутировать сразу три фазы и рабочий ноль. Но, они ни в коем случае не должны разрывать защитный РЕ-проводник.

В остальных случаях, когда рабочий нулевой проводник не требуется переключать, достаточно выбрать трехфазную модель.

Дополнительные параметры. Этап 8

Сюда входят такие характеристики, как:

• величина напряжения подводимой сети;

• частота промышленных колебаний в герцах (обычно 50 или 60);

• степень защиты корпуса по классам IP;

• исполнение для эксплуатации при ухудшенной температуре.

На них тоже необходимо обратить внимание, особенно если планируются тяжелые условия работы для автомата.

Выбор бренда. Этап 9

Этот заключительный момент обычно важен в том случае, когда приобретается не один защитный прибор, а целая серия из них для выполнения электромонтажных работ в одном доме. Здесь рекомендуется приобретать надежные модели известных производителей с учетом покупательных возможностей.

В любом случае выбирать много сортов не рекомендуется. Во всем здании лучше всего использовать автоматы одной доверенной фирмы и серии.

Учитывайте более тяжелые условия эксплуатации автоматических выключателей в холодных или плохо отапливаемых гаражах и других подобных помещениях.

В заключение статьи хочется обратить внимание на один очень важный этап работы с автоматическим выключателем, о котором часто забывают. Это прогрузка или, другими словами, электрическая проверка всех заявленных производителем технических характеристик от постороннего источника в реальных рабочих условиях испытания с фиксацией результатов и составлением протокола.

Выполняют ее электротехнические лаборатории на своем оборудовании. Такая независимая проверка позволяет выявить все неисправности, которые могли появиться в автомате после его транспортировки или длительного хранения, включая и заводской брак.