Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей

Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей

Автоматический выключатель выбирается исходя из следующих условий:

1. Соответствие номинального напряжения выключателя Uн к номинальному напряжению сети Uс: Uн, Uс. (6.1)

2. Соответствие номинального тока расцепителя Iн.расц номинальному току нагрузки Iдн: Iн.расц , Iдн. (6.2)
3. Соответствие номинального тока расцепителя Iн.расц максимальному рабочему току Iраб.макс группы электроприемников (для вводных выключателей питания сборок и щитов) в длительном режиме: Iн.расц , Iраб.макс. (6.3).

4. Условие предельной коммутационной стойкости (ПКС): каталожное значение ПКС должно быть не менее максимального значения тока короткого замыкания (Iкз.макс), протекающего в цепи в момент расхождения контактов выключателя: ПКС > Iкз.макс. Это необходимо, чтобы автоматический выключатель смог выдержать токовые перегрузки при коротком замыкании в цепи.

Что на выключателе написано?

В специализированных магазинах, сетях DIY, на строительных рынках сейчас такой выбор электротехнического оборудования, что впору растеряться. Попробуй-ка запомнить отличительные особенности каждой серии автоматических выключателей, УЗО, автоматических выключателей дифференциального типа!

Между тем, тренировать память вовсе не обязательно. Вся необходимая информация указывается на самих устройствах, в их паспортах и на сайте производителя. Главное, научиться читать маркировку. Разобраться в непонятных цифрах и значках помогут специалисты IEK GROUP – одного из ведущих российских производителей и поставщиков электротехнического оборудования. А начнем мы с автоматических выключателей.

Ориентир – на предельную отключающую способность

Основной технической характеристикой автоматического выключателя является предельная отключающая способность (согласно ГОСТ Р 50345-2010).

Эта характеристика обозначает максимальный ток, при котором автоматический выключатель сможет отключиться и разорвать электрическую цепь. Чем больше предельная отключающая способность, тем лучше, и у современных выключателей проверенных производителей она не бывает ниже 4500 А.

На рисунке 1 на лицевой панели корпуса выключателя рядом с предельной отключающей способностью 10 000 А указана цифра 3 – это класс токоограничения

Класс токоограничения определяется скоростью гашения дуги. Устройства класса 3 – самые надёжные, они срабатывают за время, не превышающее 2,5–6 миллисекунд. Уточнить эту техническую характеристику можно в паспорте изделия или на сайте производителя.

Рис. 1. Предельная отключающая способность и класс токоограничения.

Если вы собираетесь защитить автоматическими выключателями электросеть в квартире, то в большинстве случаев имеет смысл остановиться на серии автоматических выключателей ВА47-29 IEK ® . Их отключающая способность – 4500 А, для обычных бытовых нагрузок этого достаточно.

Для коттеджей и частных домов, коммерческой недвижимости, где нагрузка на электрические цепи выше, а электрооборудование более мощное (насос, бойлер и т.д.), лучше выбрать автоматические выключатели серии ВА47-60М IEK ® . Предельная коммутационная способность этих выключателей – 6000 А, что обеспечивает надежную защиту электрических сетей при большей нагрузке. Также эти устройства прекрасно подходят для применения в групповых щитках (квартирных и этажных), в учетно-распределительных щитах административных и жилых зданий.

Автоматические выключатели ВА47-100 IEK ® рекомендуются к применению во вводно-распределительных устройствах бытовых и промышленных электроустановок, они обладают увеличенной коммутационной способностью 10 000 А.

Выключатели следующей серии ВА47-150 IEK ® могут применяться не только в жилом и административном секторе, но и на промышленных объектах. Высокая предельная коммутационная способность 15 000 А и номинальный ток до 125 А позволяют использовать их вместо силовых автоматических выключателей на малые токи. При этом предприятие экономит пространство в электротехнических шкафах за счет компактности исполнения ВА47-150, что сейчас является актуальным трендом.

Номинальный ток

Еще два обозначения, которые обычно стоят рядом: характеристика срабатывания и номинальный ток автоматического выключателя. Остановимся на них подробнее.

Рис. 2. Характеристика срабатывания и номинальный ток.

На рис. 2 рядом с буквой указаны цифры 16 – это номинальный ток автоматического выключателя в амперах. Данная маркировка означает, что выключатель способен длительно проводить ток 16 А при температуре 30 °С. Такие устройства используют для защиты линий, питающих бытовые розетки с заземляющим контактом. Для освещения и линий розеток без заземляющего контакта достаточно номинала 10 А. На линию электроплиты обычно устанавливают устройство номиналом 32 А или 40 А — в зависимости от мощности электроплиты и характеристик электропроводки.

Общий автоматический выключатель на вводе в квартиру или дом по номиналу должен на одну ступень превосходить аппарат на самой нагруженной линии. То есть на вводе в квартиру с электроплитой (40 А) устанавливают общий выключатель номиналом 50 А.

Ещё один способ выбрать автоматический выключатель: измерить сечение проводов отходящей линии. Так, для одножильного медного провода сечением мм 2 подойдёт выключатель на 10 А, для 2,5 мм 2 — на 16 А, для 4 мм 2 — до 25 А, а для 6 мм 2 — 32 А. Помимо сечения провода нужно учитывать и характеристики электрооборудования на другом конце линии. Например, каким бы кабелем вы не подключили обычную бытовую розетку, ее максимум — 16 А, что указано на механизме.

Ни в коем случае нельзя использовать автоматический выключатель, если его номинальный ток превышает величину, предусмотренную проектом. Нарушение этого правила чревато серьезными последствиями, вплоть до пожара и поражения электрическим током из-за разрушения изоляции перегревшейся проводки. Проектировщики подбирают номиналы вводного и прочих выключателей, пользуясь специальными программами и материалами – в частности, Таблицами селективности, которые разработали специалисты IEK GROUP.

Характеристика срабатывания

На корпусе выключателя рядом с маркировкой номинального тока стоит буква С (рис. 2). Это характеристика срабатывания, которая поможет окончательно определиться с выбором устройства.

Сначала немного теории. Современные автоматические выключатели должны иметь два типа защиты: тепловую (от перегрузки) и электромагнитную (от короткого замыкания).

Тепловая защита срабатывает, если ток превышает номинал автоматического выключателя. В зависимости от перегрузки время, за которое устройство отключается, составляет от нескольких минут до секунд. Однако есть нюанс: если температура внутри электротехнического щитка более 30 °С (температура калибровки), то автоматический выключатель может сработать при токе меньше номинального. Это вполне объяснимо: тепловой расцепитель реагирует на перегрев.

Электромагнитная защита разорвет цепь при коротком замыкании. В соответствии с требованиями п.1.7.79 Правил устройства электроустановок, для бытовой сети с напряжением 220 В наибольшее время срабатывания автоматического выключателя в случае короткого замыкания не должно превышать 0,4 секунды. На практике аппараты известных производителей отключают ток значительно быстрее.

Рис. 3. Автоматические выключатели номиналом 10, 25, 40 и 50 А, характеристика срабатывания – B, C, D.

Ориентируясь на букву B, C или D, вы можете понять, каким образом сработает электромагнитная защита при коротком замыкании. Автоматические выключатели типа B отключатся при превышении номинального тока в 3-5 раз, устройства типа C – в 5-10 раз, типа D – в 10-15 раз

Как правило, по умолчанию выбирают универсальные автоматические выключатели типа C – для общих нагрузок, включая небольшие двигатели (стиральная машина, пылесос, холодильник, маломощный циркуляционный насос и т. п.). Устройства типа С менее чувствительны и не подвержены ложным срабатываниям из-за пусковых токов, возникающих при включении бытовой электротехники.

Тип B предназначен для бытовых приборов и освещения, но на практике его стоит использовать только для освещения, поскольку никогда не известно точно, что именно будет включаться в розетки.

Тип D – это автоматические выключатели для защиты линий, питающих устройства с большими пусковыми токами: скважинные, колодезные и мощные циркуляционные насосы, оборудование домашней котельной, моторизованный привод гаражных ворот и т. д. Выключатели подобного типа чаще используют в индивидуальных жилых домах.

Полюсность: 1 или 2?

Двухполюсный выключатель ВА47‑60М IEK ®

В продаже встречаются автоматические выключатели с разным количеством полюсов – от 1 до 4. Отличить их довольно просто даже по внешнему виду, а также по схемам, нарисованным на лицевой панели.

В чем принципиальная разница между этими аппаратами? Одно- и двухполюсные выключатели применяют в однофазных сетях, а приборы с большим количеством полюсов – в трехфазных.

Если говорить об однофазной сети, то однополюсный выключатель предназначен для отключения одной линии –фазной. Двухполюсный контролирует одновременно фазный и нулевой проводники и в случае какой-либо неисправности отключает питание обеих линий одновременно.

Конечно, однополюсный выключатель справится с защитой бытовой электросети среднестатистической квартиры. Однако специалисты считают, что большую надежность обеспечивают 2-полюсные выключатели, у них, если можно так выразиться, двойная защита и увеличенное быстродействие.

Дополнительные устройства

Производители предлагают широкий выбор не только автоматических выключателей, но и дополнительных устройств к ним. Чаще они используются в коммерческой недвижимости или промышленности, но некоторые устройства могут пригодиться для квартиры или индивидуального жилого дома.

Например, расцепитель минимального/максимального напряжения (РММ IEK ® ) служит для защиты электроприборов от аварийного повышения или понижения сетевого напряжения при плохом качестве электроснабжения. При срабатывании устройство выключает автоматический выключатель механическим путём, прерывая тем самым электроснабжение.

Независимый расцепитель (РН IEK ® ) предназначен для дистанционного отключения одно-, двух-, трех- и четырехполюсных автоматических выключателей. Например, при использовании в системе «Умный дом» он может отключать водоснабжение при возникновении протечек воды или электроснабжение, если получит сигнал от датчика дыма.

Важный выбор

На рынке представлено множество автоматических выключателей различных торговых марок, и выбрать среди них подходящие именно вам устройства – задача не из простых. Но после прочтения нашей статьи решение наверняка найдется, ведь вы уже знаете, на какие характеристики необходимо обращать внимание.

А вот что стоит проигнорировать – так это советы доморощенных «специалистов», которых сейчас много в Интернете. Порой их рекомендации по выбору электротехнического оборудования вызывают недоумение. Авторы, например, уделяют особое внимание «приятному на ощупь пластику», стильному дизайну и прочим достоинствам автоматических выключателей.

Безусловно, потребителю решать, являются ли для него эти преимущества главными. Но вряд ли вы будете ежедневно прикасаться к автоматическим выключателям, так имеет ли смысл переплачивать за приятные тактильные ощущения? Гораздо важнее, например, индикация на корпусе, благодаря которой вы сможете понять – отключено электроснабжение или сеть находится под напряжением?

И конечно, выбирать автоматические выключатели лучше среди продукции проверенных брендов, давно зарекомендовавших себя на российском рынке.

Автоматические выключатели IEK ® известны потребителям на протяжении уже 20 лет. Они производятся на высокотехнологичном оборудовании, проходят точную настройку и выдерживают 4-уровневый контроль качества.

Модульное оборудование IEK ® успешно применяется на объектах любой сложности: от атомных электростанций до Звездного городка (космодром «Восточный»). Отзывы потребителей о продукции IEK ® вы можете найти на сайте iek.ru.

Инженеры IEK GROUP постоянно работают над совершенствованием конструкции автоматических выключателей, чтобы сделать их эксплуатацию еще более надежной и удобной. По результатам разработок своих специалистов компания получила ряд патентов.

В частности, была усовершенствована дугогасительная система с увеличенным сроком службы за счет повышенной устойчивости к токам короткого замыкания (патент № 139886). Запатентованной технологией оснащены все автоматические выключатели серии ВА47-29 IEK ®

Постоянно работая над улучшением качества модульного оборудования, компания IEK GROUP смогла увеличить до 10 лет срок гарантии на автоматические выключатели IEK ® , выпущенные в 2018 году и позже. Приобретайте электротехническое оборудование у официальных дилеров IEK GROUP, доверяйте монтаж только квалифицированным специалистам – и электроснабжение вашего дома будет надежным и безопасным!

Чем опасно несоответствие кабеля сетевой нагрузке?

Правильный подбор защитного автомата по мощности – очень важная задача. Неверно выбранное устройство не защитит линию от внезапного возрастания силы тока.

Но не менее важно правильно подобрать по сечению кабель электропроводки. В противном случае, если суммарная мощность превысит номинальную величину, которую способен выдерживать проводник, это приведет к значительному росту температуры последнего. В итоге изоляционный слой начнет плавиться, что может привести к возгоранию.

Чтобы более наглядно представить, чем грозит несоответствие сечения проводки суммарной мощности включенных в сеть устройств, рассмотрим такой пример.

Новые хозяева, купив квартиру в старом доме, устанавливают в ней несколько современных бытовых приборов, дающих суммарную нагрузку на цепь, равную 5 кВт. Токовый эквивалент в этом случае будет составлять около 23 А. В соответствии с этим в цепь включается защитный автомат на 25 А. Казалось бы, выбор автомата по мощности сделан верно, и сеть готова к эксплуатации. Но через некоторое время после включения приборов в доме появляется задымление с характерным запахом горелой изоляции, а через некоторое время возникает пламя. Автоматический выключатель при этом не будет отключать сеть от питания – ведь номинал тока не превышает допустимого.

Если хозяина в этот момент не окажется поблизости, расплавленная изоляция через некоторое время вызовет короткое замыкание, которое, наконец, спровоцирует срабатывание автомата, но пламя от проводки может уже распространиться по всему дому.

Причина в том, что хотя расчет автомата по мощности был сделан правильно, кабель проводки сечением 1,5 мм² был рассчитан на 19 А и не мог выдержать имеющейся нагрузки.

Чтобы вам не пришлось браться за калькулятор и самостоятельно высчитывать сечение электропроводки по формулам, приведем типовую таблицу, в которой легко найти нужное значение.

Примеры расчета автоматических выключателей начнем с частного дома, а именно рассчитаем вводной автомат. Исходные данные:

• Напряжение сети Uн = 0,4 кВ;
• Расчетная мощность Рр = 80 кВт;
• Коэффициент мощности COSφ = 0,84;

1-й расчет:

Чтобы выбрать номинал автоматического выключателя считаем номинал тока нагрузки данной электросети:

Iр = Рр / (√3 × Uн × COSφ) Iр = 80 / (√3 × 0,4 × 0,84) = 137 А

2-й расчет

Чтобы избежать, ложное срабатывание автомата защиты, номинальный ток автомата защиты (ток срабатывания теплового расцепителя) следует выбрать на 10% больше планируемого тока нагрузки:

• Iток.расцепителя = Iр × 1,1
• Iт.р = 137 × 1,1 = 150 А

Итог расчета: По сделанному расчету выбираем автомат защиты (по ПУЭ-85 п. 3.1.10) с током расцепителя ближайшим к расчетному значению:

• I ном.ав = 150 Ампер (150 А).

Такой выбор автомата защиты позволит стабильно работать электрической цепи дома в рабочем режиме и срабатывать, только в аварийных ситуациях.

Принцип работы защитного автомата

Основной функцией автоматических выключателей является защита изоляции проводов и силовых кабелей от разрушений под действием токов коротких замыканий. Эти приборы не способны защитить людей от поражения электротоком, они оберегают только сеть и оборудование. Действие автоматических выключателей обеспечивает нормальный режим функционирования проводки, полностью устраняя угрозу возгорания.

При выборе автомата нужно обязательно учитывать, что завышенные характеристики прибора будут способствовать пропуску токов, критических для проводки. В этом случае не произойдет отключения защищаемого участка, что приведет к оплавлению или возгоранию изоляции. В случае заниженных характеристик автомата линия будет постоянно разрываться при запуске мощной техники. Автоматы очень быстро выходят из строя вследствие залипания контактов под воздействием слишком высоких токов.

Основными рабочими элементами автоматов являются расцепители, непосредственно разрывающие цепь в критических ситуациях. Они разделяются на следующие виды:

• Электромагнитные расцепители. Они практически мгновенно реагируют на токи короткого замыкания и отсекают нужный участок в течение 0,01 или 001 секунды. Конструкция включает в себя катушку с пружиной и сердечник, втягивающийся под воздействием высоких токов. Во время втягивания сердечник приводит в действие пружину, связанную с расцепляющим устройством.
• Тепловые биметаллические расцепители. Обеспечивают защиту сетей от перегрузок. Они обеспечивают разрыв цепи при прохождении тока, не соответствующего предельным рабочим параметрам кабеля. Под действием высокого тока биметаллическая пластина изгибается и вызывает срабатывание расцепителя.

В большинстве автоматов, используемых в быту, используется электромагнитный и тепловой расцепитель. Слаженная комбинация этих двух элементов обеспечивает надежную работу защитной аппаратуры.

Когда температуру автомата 0,4 кВ нужно учитывать?

Есть два типа тепловых расцепителей автоматических выключателя по отношению к влиянию температуры — компенсированные и некомпенсированные.

Первые имеют встроенные системы компенсации температурных колебаний в широких пределах. Это относится к промышленным автоматам (ГОСТ Р 50030.2-2010 / МЭК 60947-2:2006) с термомагнитными и электронными расцепителями. Современные электронные расцепители по-сути представляют собой полноценные блоки релейной защиты и по принципу действия нечувствительны к температуре. Электромагнитные расцепители промышленных автоматов могут иметь температурную компенсацию (например, автоматы защиты двигателей), а могут не иметь. Это нужно уточнять по каталогу на конкретный автомат.

Обратная ситуация с бытовыми автоматами (ГОСТ Р 50345-2010 / МЭК 60898-1:2003). Их параметры срабатывания сильно зависят от температуры, причем как в сторону нагрева, так и в сторону охлаждения.

Таким образом, получаем краткую инструкцию:

• Бытовой автомат: всегда учитываем температуру при выборе автомата;
• Выключатель с термомагнитным расцепителем: наличие температурной компенсации уточняем по каталогу. Если ее нет, то учитываем влияние температуры;
• Выключатель с электронным расцепителем: температура не влияет на уставки расцепителя.

Правда есть один момент — при очень высоких температурах работы (50-70 гр. С) расцепитель должен защитить силовую часть выключателя от теплового повреждения. Тогда “жертвой” температуры становятся даже электронные расцепители, а вернее специалист, который считает для них уставки. Ему приходится ограничивать уставку теплового расцепителя (фактически снижать номинальной ток), чтобы автомату “не стало дурно” от таких тепловых режимов.

Выбор автоматического выключателя

Шаг 1. Определите количество

Чтобы разобраться с количеством выключателей, вам нужно знать число силовых цепей в квартире.

Силовая цепь – это провод, идущий от электрощитка в квартиру, вместе с подключенными к нему приборами-потребителями электроэнергии. Как правило, в квартирах в одну цепь объединены осветительные приборы, в другую – розетки. Каждый из бытовых приборов: например, посудомойка, водонагреватель, кондиционер – получает электричество по отдельному проводу, а значит включен в свою электрическую цепь.

По современным стандартам на каждую электроцепь нужно устанавливать отдельный выключатель. Плюс еще один – на вводе проводов в квартиру. Он так и называется: вводной автомат. Кроме защиты проводки, он позволяет полностью обесточить квартиру, например, если нужно провести электротехнические работы.

Шаг 2. Выберете полюсность и рабочее напряжение

Электрическое подключение в вашем доме может быть однофазным или трехфазным. С точки зрения выбора автомата, эти подключения отличаются количеством жил в проводе, которые выключатель должен обесточить при срабатывании. На каждую жилу нужна своя секция выключателя. Полюсность – это фактически количество секций в автомате: их может быть от одной до четырех.

Если подключение квартиры или дома однофазное, все цепи в квартире – в том числе, и для электроплиты – тоже будут однофазными. Поэтому для проводки внутри квартиры обычно достаточно однополюсных автоматов, которые нужно устанавливать на провод фазы. Только вводной выключатель должен быть двухполюсным, поскольку для полного обесточивания сеть нужно отключить и от фазы, и от нейтрали. Рабочее напряжение в однофазной сети – 220В.

Если дом или квартира подключены по трехфазной схеме, то вводной автомат нужно покупать четырехполюсный. А вот внутри квартиры, скорее всего, опять будут однофазные подключения. Исключение – электроплита. Ее, как правило, подключают по трехфазной схеме. В частном доме трехфазная схема может применяться для насосов, соляриев, инфракрасных саун и других мощных потребителей. Напряжение в трехфазной сети – 380 В, но если при этом в квартире есть однофазные цепи, то для них нужно брать четырёхполюсный автомат на 220В.