Выбор автоматических выключателей по току короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания необходим для правильного выбора и отстройки защитной аппаратуры. Ток короткого замыкания возникает при соединении токоведущих частей фаз между собой или с заземленным корпусом электроприемника в схемах с глухозаземленной нейтралью и нулевым проводом. Его величина, А, может быть определена по формуле

где Uф — фазное напряжение сети, В;

Zп — сопротивление петли фаза-нуль, Ом,

R — активное сопротивление одного провода цепи короткого замыкания, Ом;

X — индуктивное сопротивление, рассчитываемое по удельному индуктивному сопротивлению равному 0,6 Ом/км;

Zт — полное сопротивление фазной обмотки трансформатора на стороне низшего напряжения, Ом,

где UH, IH — номинальные напряжение и ток трансформатора;

UK% — напряжение короткого замыкания трансформатора, % от номинального.

Величины UH, lН и Uк% для соответствующего трансформатора приводятся в главе 5.

Выбор электрического аппарата осуществляется по его функциональному назначению, по роду напряжения и тока, ->о величине мощности.

Следует иметь в виду современную тенденцию, заключающуюся в том, что при выборе между предохранителями и автоматическими выключателями, предпочтение отдается последним в силу их большей надежности, лучшей защиты от неполнофазных режимов, универсальности и т. д.

Выбор аппаратов по напряжению заключается в соответствии номинального напряжения, указанного в паспорте аппарата, и его рода (переменное, постоянное) номинальному напряжению питающей сети. При выборе аппарата по току следует учесть, что его номинальный ток должен быть не меньше рабочего тока установки.

Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели выбираются прежде всего по номинальным значениям напряжения и тока. Затем определяются токи уставки теплового и электромагнитного расцепителей.

Тепловой росцепитель автомата защищает электроустановку от длительной перегрузки по току. Ток уставки теплового расцепителя принимается равным на 15—20% больше рабочего тока:

где 1Р — рабочий ток электроустановки, А.

Электромагнитный расцепитель автомата защищает электроустановку от коротких замыканий. Ток уставки электромагнитного расцепителя определяется из следующих соображений: автомат не должен срабатывать от пусковых токов двигателя электроустановки Iпуск.дв., а ток срабатывания электромагнитного расцепителя IЭМР выбирается кратным току срабатывания теплового расцепителя:

где К = 4,5—10 — коэффициент кратности тока срабатывания электромагнитного расцелителя.

Выбранный автоматический выключатель проверяется по чувствительности и по отключающей способности. Автоматы с номинальным током до 100 А должны срабатывать при условии

где IО.К.З. — ток однофазного короткого замыкания.

Чувствительность автомата, имеющего только тепловой расцепитель, определяется соотношением:

Автоматы с номинальным током более 100 А должны срабатывать при

Отключающая способность автомата с электромагнитным расцепителем определяется величиной тока трехфазного короткого замыкания IТ.К.З.

Ток плавкой вставки предохранителя выбирается в соответствии с выражением

Ток плавкой вставки предохранителей, используемых для защиты асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором,

где Iпуск — пусковой ток двигателя, А;

β — коэффициент, зависящий от условий пуска, при средних условиях пуска (β = 2,5.

После несложной процедуры регистрации Вы сможете пользоваться всеми сервисами и создать свой веб-сайт.

Автоматический выключатель является серьезным оборудованием, к выбору которого следует отнестись с большой ответственностью. Это связано с тем, что короткое замыкание или сильный скачок напряжения приводит к возгоранию, выходу из строя бытовых и других приборов. Кроме этого, возгорание проводки – причина возникновения пожара в доме.

Рабочий механизм, как правило, срыт в пластмассовом корпусе. Данный материал для создания корпуса был выбран по причине хороших диэлектрических свойств. Внутренний механизм в открытом состоянии несет с собой опасность, так как через него проходит электричество.

Автоматический выключатель предназначен для выполнения следующих функций:

Для обесточивания сети при помощи ручного нажатия на выключатель.
Для автоматического обесточивания помещения при коротком замыкании или скачке напряжения.

Стоит отметить, что подобное приспособление имеет достаточно простую конструкцию, и оно не проводит фильтрацию подаваемого напряжения для выявления неправильной частоты или низкого показателя напряжения. Срабатывание происходит только при КЗ и скачке в большую сторону напряжения.

Как выбрать?

Определив важные показатели, можно провести обоснованный выбор автоматических выключателей.

Выбор можно провести по нижеприведенным показателям:

По сечению провода. Определенное сечение провода определяет возможные показатели нагрузки и силы тока. В данном случае, следует выбирать автомат, который проводит выключение сети при возникновении силы тока, который не превышает показателя максимального силы тока в проводе. Примером можно назвать провод, сечение которого составляет 1 кв. мм. Величина нагрузки может составлять 10 кВт. Если максимальный показатель силы, который пройдет через провод, будет составлять 10 А, то автомат должен быть рассчитан на выключение при возникновении тока около 9,5 А. Если не провести выбор с учетом подобной информации, автомат сработает только при коротком замыкании. Однако, значение тока, при КЗ значительно превышает допустимого показателя при повышении нагрузки. Увеличение нагрузки приведет к возгоранию проводки.
По току короткого замыкания. Даже профессионалы в данной области не всегда проводят выбор автоматического выключателя по номинальному значению тока короткого замыкания. Как правило, подобное значение указывается в технической документации или на маркировке в виде цифры. Предельный ток КЗ – максимальное значение, при котором будет проведен автоматический разрыв цепи. Важно отметить, что по этому показателю зачастую проводят выбор при установке в промышленных помещениях, так как КЗ может возникать в непосредственной близости с подстанцией. В жилых домах, значение тока КЗ относительно небольшое, что значительно облегчает выбор.
Выбор по показателю мощности. Для того, чтобы провести выбор по мощности, следует воспользоваться специальными таблицами. Подобный таблицы позволяют провести выбор на основании следующих данных: величина напряжения и количество фаз, количество полюсов, мощность нагрузки. По пересечению вышеуказанных показателей можно найти значение , который должен обрывать автоматический выключатель. Как и ранее было отмечено, суммарная мощность может быть рассчитана путем учета потребительской мощности всех подключенных электроприборов.

Вся информация об автоматических выключателях содержится в спецификации или маркировке.

Автоматические выключатели позволяют защитить как оборудование, так и проводку конечного потребителя от короткого замыкания и высоких показателей напряжения.

Основная классификация заключается в предназначении рассматриваемого оборудования:

Класс «В» часто используется в бытовых условиях. Этот вариант исполнения не предназначен для сильных токов, при возникновении минимального короткого замыкания происходит размыкание цепи. Большая чувствительность определяет то, что модели класса «В» не используются в промышленности, где скачок напряжения может возникнуть вследствие включения или выключения оборудования большой мощности. Большая чувствительность позволяет защитить бытовые приборы и электронику, к примеру, компьютеры от перегорания.
Класс «С» считается общепромышленным вариантом исполнения, применяется в сетях, где также нужно контролировать напряжение в сети в пределах небольшого диапазона.
Класс «D» используется в сети, к которой происходит подключение электродвигателя с большим показателем пусковой мощности. Этот класс используется также в промышленности и имеет небольшой диапазон возможного отклонения от нормального значения.

По виду подаваемого тока можно выделить три категории рассматриваемого выключателя:

Для сети переменного тока.
Для сети постоянного тока.
Универсальный вариант исполнения.

По числу полюсов можно выделить:

однополюсный;
двухполюсный;
трехполюсный;
четырехполюсный;

Также, классификация проводится по типу расцепителя:

Максимальное расцепление.
Независимое расцепление.
Минимальное или нулевое расцепление.

По этому показателю можно провести следующую классификацию:

Без выдержки.
С выдержкой в независимости от показателей подаваемого напряжения.
С выдержкой, которая является обратным значением подаваемого электричества.

Вышеуказанные виды автоматических выключателей повсеместно используются в быту и промышленности, но при этом есть несколько нюансов, которые стоит учитывать при их выборе.

расцепитель

Кроме этого, следует обратить внимание на тип установленного размыкателя. Он является основным рабочим органом, проводит размыкание цепи при определенных значениях.

Данный элемент конструкции различается по спецификации действия и диапазону тока, можно провести нижеприведенную классификацию:

Электромагнитный тип пользуется большой популярностью, так как в считанные доли секунд проводит разъединение цепи. В конструкцию входит катушка и сердечник, также пружина. Сердечник при определенных условиях втягивается, и пружина воздействует на расцепляющее устройство.
Биметаллический тепловой вариант исполнения – зачастую устанавливается для автоматов, которые реагируют на ток, величина которого может привести к разрушению кабеля. На короткое замыкание он также реагирует. Однако, точность работы подобного размыкателя небольшая. Примером можно назвать случай, когда по кабелю, который имеет сечение для 16 А, проходит ток величиной 20 А – выключение произойдет через несколько десятков минут. Если величина тока будет 35 А, то выключение произойдет мгновенно.
Полупроводниковый используется крайне редко при изготовлении бытовых выключателей. Расцепление происходит при работе специального блока полупроводниковых реле.

Стоит отметить, что при маркировке редко происходит указание того, какой тип размыкателя использовался при производстве. Для этого следует ввести номер модели и изучить спецификацию.

Критерии выбора

Как ранее уже было отмечено, важно провести правильный выбор выключателя. Это связано с тем, что при неправильном выборе он может либо не сработать в нужный момент, или постоянно срабатывать от перегрузки.

Также, есть вероятность его выхода из строя.

Провести выбор автоматического выключателя можно по следующим показателям:

Количество полюсов. Важным показателем можно назвать то, сколько есть полюсов. Их количество зависит от того, к какому типу сети проводится подключение. Одно- и двухполюсные варианты исполнения применяются исключительно в однофазной сети. Трех- и четырехполюсные нужно использовать в трехфазной сети. Част,о проводится их подключение к системе с заземлением нейтрали. Для бытового использования подойдут и автоматы с 1 или 2 полюсами.
Номинальное напряжениеавтомата. Он определяет то, на какое напряжение рассчитано рассматриваемое оборудование. В независимости от того, в каком месте установлен автомат и для каких задач его устанавливают, следует учитывать, что минимальное напряжение автомата должно быть равным или больше напряжения сети.
Максимальный рабочий ток. Еще важным показателем, который стоит учитывать, можно назвать максимальный ток. Выбор по нему проводится с учетом следующего нюанса: номинальный показатель должен быть больше максимальному значению силы тока, который может проходить по одному из защищенных участков сети на протяжении длительного или короткого промежутка времени. Для того, чтобы определить величину максимального тока, который может возникнуть в сети, следует провести расчет максимальной мощности. Для этого, проводится суммирование всех показателей мощности приборов, которые подключаются к участку. Согласно принятым расчетам, при сети 220 В, нагрузка 1 кВт определяет максимальную силу тока 5 А. В трехфазной сети с напряжением 380 В при той же нагрузке, мощность составляет 3 А. С помощью этих данных можно провести приблизительный расчет того, какой максимальный ток может возникнуть в цепи.
Отключающая способность – еще один параметр, по которому проводится выбор. Для того, чтобы провести выбор по данному показателю, стоит провести расчет номинального тока. Автомат должен быть способен отключить подачу электроэнергии, значение силы которой превысит показатель силы короткого замыкания в точке установленного прибора.

Вышеприведенные критерии выбора касаются бытовых вариантов исполнения.

Для промышленных дополнительно проводят расчет нижеприведенных данных:

Термическую стойкость.
Электродинамическую стойкость.

Маркировка выключателей

В независимости от того, кто является производителем, на корпусе проводится нанесение определенной маркировки.

Подобная маркировка заключается в следующем:

С 16. Стандарт, по которой проводится установка. Буква означает кратность максимального тока. Цифровое значение в данном случае означает номинальное значение тока, единица измерения Ампер. В этом случае, 16 Ампер может проходить через прибор в рабочем режиме.
Цифра «3» означает класс по скорости срабатывания. Чем выше показатель, тем лучше.
«4500» – цифра, которая должна обязательно быть в маркировке. Данный показатель измеряется в Амперах, указывает максимальное значение тока, при котором срабатывает автоматический выключатель.
Наносится серия модуля для того, чтобы можно было узнать все особенности прибора.
Указывается номинальное напряжение.
Наносится условное обозначение, которое используется при создании схемы.

Все модели должны иметь подобное обозначение, которое наносят на корпус. Зачастую, производитель наносит также свой бренд.

Обзор моделей

Существует огромное количество вариантов исполнения автоматических выключателей. Каждый из них имеет свои особенности.

Среди всех моделей отметим следующие:

ВА 47-63

Дешевый вариант исполнения, который имеет рабочий ток 10 А. Стоимость рассматриваемой модели составляет 100 рублей.

ВМ40 С 16

Распространенный вариант исполнения, который имеет рабочий ток 16 А. Его стоимость около 240 рублей. Может использоваться также для ручного включения или автоматического обрывания сети.

А 3124

Вариант исполнения для трехфазной сети. Имеет номинальный рабочий ток 160 А. Работает в сети 380 В. При этом, стоимость рассматриваемой модели составляет 1200 рублей.

Огромное количество моделей можно встретить в продаже в интернет-магазине. При выборе, кроме технических характеристик также следует учитывать популярность фирмы-производителя. Хорошая продукция никогда не будет стоить дешево. Провести быстрый поиск можно по указанным параметрам в поле поиска.

Предназначение автоматического выключателя (далее АВ) – это защита электропроводки, электрооборудования от короткого замыкания (далее КЗ) и перегруза. Если не использовать такие выключатели в сети, то со временем может произойти авария, то есть замыкание электропроводки, электроприборов или электроинструментов. Если не замыкание, то перегрузка в работе электрооборудования.

В первом и втором случаи, произойдет нагрев провода или кабеля, а значит изоляция расплавится. Провода замкнутся, произойдет КЗ, а значит огонь, искры и в итоге пожар.

Чтобы этого не произошло и применяют АВ, как защиту от возможных не приятных последствий.

Как же АВ защищает электропроводку и электрические приборы, инструменты? Если, попросту говоря, внутри этого выключателя есть специальное устройство, которое обеспечивает моментальное отключение подачи напряжения если есть проблема КЗ или перегруза.

Классификация автоматических выключателей

однополюсные, к нему подключается только одна фаза, применяется там, где потребитель электроэнергии на 220 В;
двухполюсные, к нему подключаются две разноименные фазы или фаза и нуль. Как только на одной из фаз возникает какая-нибудь проблема (превышение значения по току), отключаются сразу два автомата. В быту такие автоматы не используются;
трехполюсные, применяются там, где есть трехфазная система электропередачи. Например, при вводе в коттедж, многоквартирных домах;
четырехполюсные, применяются в распределительных устройствах (РУ), для разрыва 3-х фаз и нуля, в быту не применяются.

Выбор автоматического выключателя по току

По номинальному току АВ

Промышленность изготавливает большое разнообразие автоматических выключателей по номинальному току: 0,5А; 1А; 1,6А; 2А; 3,15А; 4А; 5А; 6А; 10А; 16А; 20А; 25А; 32А; 40А; 50А; 63А. В быту используется в основном от 6А до 40А.

При покупке АВ нужно выбирать такой номинал, чтобы он срабатывал до того момента, когда ток не превышал бы возможности электропроводки.

Поэтому нужно знать, какого сечения нужно прокладывать провод (кабель) до потребителя или группы потребителей и их мощности. От этого будет зависеть номинал АВ.

Номинальный ток автоматического выключателя, А	Нагрузка электрической цепи, 220 В
10	Освещение, сигнализация
16	Розетки общего назначения
25	Кондиционеры, водонагреватели
32	Электрические плиты, духовые шкафы
40; 50	Общий ввод

Выбор АВ по току короткого замыкания

Вы можете приобрести АВ с номиналом короткого замыкания: 3 000, 4 500, 6 000, 10 000 Ампер. Выбор АВ с нужным номиналом зависит от длины кабельной или воздушной линии от ТП (Трансформаторной подстанции) до вашего дома, квартиры или коттеджа.

Если ТП располагается рядом, то токи КЗ очень велики, поэтому нужно приобретать автомат с отсечкой 10 000 А. В частном секторе домовладений большая протяженность воздушных линий электропередач, поэтому нужно использовать автоматический выключатель с током КЗ – 4 500 А. В других случаях усредненную величину – 6 000 А.

Электромагнитный расцепитель

Электромагнитный расцепитель – это такая деталь внутри АВ, которая при коротком замыкании (КЗ) размыкает электрическую цепь. Расцепители делятся на категории. Мы рассмотрим те категории, которые используются чаще всего:

В – происходит размыкание цепи, когда номинальный ток превышается в 3 – 5 раз;

С – превышается в 5 – 10 раз;

D – превышается в 10 – 20 раз.

Выбор автоматического выключателя по мощности: таблица

Чтобы выбрать АВ по мощности (Р) нужно рассчитать по формуле ток нагрузки, затем по полученным данным выбрать автомат большего значения.

Пример выбора автоматического включателя

Для начала нужно подсчитать сумму всех мощностей для которой нужно подобрать АВ. К автоматическому выключателю в квартирном щитке подключен провод, который идет на кухню, где через розетки подключаются чайник мощностью 2,2 кВт, микроволновая печь – 700 Вт, хлебопечь – 720 Вт. Суммарная мощность потребителей электроэнергии 3 620 Вт = 3,62 кВт. Расчет тока будем производить по формуле:

I – потребляемый ток;

P – общая мощность потребителей;

U – напряжение в сети.

I = 3 620/220 = 16,4А

Как видите потребляемый ток нагрузки равен 16,4 А. И сходя из этого можно подобрать АВ. Автомат на 16 А можно взять, но он будет работать на самом пределе. Любой автомат устроен так, что указанный номинальный ток загрублен на 13 % и при перегрузке он какое-то время будет работать. Зачем брать АВ, который будет работать на пределе. Нужно брать с запасом. Следующий номинал АВ – 20 А.

Чтобы определить более точную нагрузку, нужно заглянуть в паспорт или взять данные с шильдика, который есть на всех электроприборах.

Посмотрите таблицу мощностей для выбора АВ по номиналу.

Тип подключения	Однофазное 220 В,	Трехфазное (треугольник), 380 В	Трехфазное (звезда), 220 В
Номинал автомата, А
1	200 Вт	1 100 Вт	700 Вт
2	400 Вт	2 300 Вт	1 300 Вт
3	700 Вт	3 400 Вт	2 000 Вт
6	1 300 Вт	6 800 Вт	4 000Вт
10	2 200 Вт	11 400 Вт	6 600 Вт
16	3 500 Вт	18 200 Вт	10 600 Вт
20	4 400 Вт	22 800 Вт	13 200 Вт
25	5 500 Вт	28 500 Вт	16 500 Вт
32	7 000 Вт	36 500 Вт	21 100 Вт
40	8 800 Вт	45 600 Вт	26 400 Вт
50	11 000 Вт	57 000 Вт	33 000 Вт
63	13 900 Вт	71 800 Вт	41 600 Вт

Выбор автомата по сечению кабеля — таблица

Промышленность изготавливает определенные сечения провода или кабеля. Каждое сечение проводника имеет определенную нагрузку по току. С помощью определенного сечения так же можно подобрать автоматический выключатель (АВ) по номиналу. Если вы не уверены в сечении определенного провода или кабеля, то это дело можно вычислить с помощью формулы .

Легче всего использовать таблицу, где вы сразу определите, какой АВ вам нужен. В таблице данные без учета длины провода (кабеля).

Ток автомата, А	Сечение провода, мм²		Мощность, кВт
Медь	Алюминий	220 В	380 В (cos φ = 0,8)
5	1	2,5	1,1	2,6
6	1	2,5	1,3	3,2
10	1,5	2,5	2,2	5,3
16	1,5	2,5	3,5	8,4
20	2,5	4	4,4	10,5
25	4	6	5,5	13,2
32	6	10	7	16,8
40	10	16	8,8	21,1
50	10	16	11	26,3
63	16	25	13,9	33,2

Главное в подборе АВ и сечение провода (кабеля), чтобы ток автоматического включателя был меньше, чем допустимый ток проводника.

Не забудьте, что прежде чем выбирать провод (кабель), нужно знать суммарную мощность потребителя электроэнергии и только в последнюю очередь АВ.

Заключение

Как правильно выбирать АВ вы узнали из этой статьи. Перед покупкой автоматических включателей вы уже должны знать, какие производители изготавливают качественный товар. Выбирайте только проверенные фирмы.