В большинстве случаев на автоматическом выключателе указывается номинальное значение тока. Существуют устройства, рассчитанные на большой диапазон значений, от 3 до 10 кА. Если дом располагается в непосредственной близости к трансформаторной подстанции, рекомендуется выбирать автомат, способный выдерживать 10 000 А. В противном случае, можно ограничиться автоматом на 6 кА. Устройства с меньшими номинальными токами не следует устанавливать в частных домах, так как они могут не справиться с возможными нагрузками.
Как выбрать автоматический выключатель
Для обеспечения защиты электрической сети от перегрузок и коротких замыканий используют предохранители или автоматические выключатели. Хотя предохранители все еще встречаются в жилых помещениях, автоматические выключатели на современном этапе становятся гораздо более популярными. Они эффективно защищают как проводку, так и бытовую технику от разрушительного воздействия колебаний напряжения. Если автоматический выключатель часто срабатывает в доме, заменять его на прибор с более высоким номиналом не следует. Хотя эта мера может временно решить проблему, она также может привести к другим неприятным последствиям, таким как поломка розеток. Если автомат продолжает срабатывать, скорее всего, он вышел из строя, и его необходимо заменить.
Зачем менять автоматический выключатель?
Каждый автоматический выключатель имеет свой срок службы, определяемый производителем и указанным в техническом паспорте. Тем не менее, это не означает, что устройство не может выйти из строя до истечения этого времени. Изношенный выключатель может срабатывать при незначительных нагрузках или, наоборот, не реагировать на чрезмерные нагрузки, что может вызвать спаивание контактов и даже привести к возгоранию.
Внимание! Если напряжение в цепи превышает допустимые значения в несколько раз, автоматический выключатель срабатывает и отключает электропитание, что предотвращает риск возникновения пожара.
При кратковременном превышении напряжения автомат может не сработать. Это связано с тем, что при включении бытовых приборов пусковой ток может увеличиваться и превышать номинальное значение в 2-3 раза. Например, стиральная машина активаторного типа может вызывать такие скачки, но длительность этого эффекта составляет всего несколько секунд. Таким образом, риск возгорания возникает из-за нагрева проводки, а на этот процесс уходит определенное время.
Принцип работы автоматических выключателей
Независимо от модели автоматические устройства имеют стандартную конструкцию, включающую группу контактов и два механизма аварийного отключения: тепловой и электромагнитный.
Тепловой механизм представляет собой биметаллическую пластинку, которая срабатывает при достижении предельно допустимой температуры. Время срабатывания зависит от скорости изменения тока, проходящего через кабель, но в любом случае система срабатывает с некоторой задержкой.
Параметры автоматов
Ключевым параметром для выбора автоматического выключателя является номинальный ток. Важно знать, какой кабель используется в каждой электросети вашего дома.
Определить максимально допустимые значения проще всего при помощи таблицы из правил ПУЭ (пункт 3.1.10). Превышать эти значения запрещено, поскольку это может создать опасную ситуацию в доме. Рекомендуется устанавливать автомат, рассчитанный на меньший ток, чем указано для конкретного типа кабеля.
Также важно учитывать несколько других параметров:
- Времятоковая характеристика — обозначается на корпусе буквой B, C или D, указывая уровень превышения тока срабатывания электромагнитного расцепителя по отношению к его номинальному значению. Категория B срабатывает при 3-5-кратном превышении, C — при 5-10-кратном, D — при 10-20-кратном.
- Число полюсов — однополюсные автоматические выключатели применяются на выходных линиях однофазных сетей с напряжением 220 В. Двухполюсные автоматы используются в качестве вводных, обеспечивая одновременное отключение обеих линий: фазы и нейтрали. Трехполюсные модели предназначены для трехфазной сети на уровне 380 В.
Оптимальная схема электропроводки в доме обычно включает как минимум три контура: один для розеток, другой для освещения, и третий для силовых приборов, таких как кухонное и ванные оборудования.
Такой подход позволяет выбирать автоматические выключатели, которые максимально соответствуют требованиям к потребляемой мощности. Например, осветительные приборы в совокупности не будут по потреблению превышать мощность электроплиты с четырьмя конфорками и духовкой. Обратите внимание, что на розетки чаще всего использован кабель сечением 2,5 мм², а на освещение — 1,5 мм² (медный).
- Бытовые розетки часто рассчитаны на потребление приборов не более 16 А. Поэтому автоматический выключатель с таким номиналом будет вполне достаточен, и он будет соответствовать рекомендуемому значению для кабеля в 2,5 мм².
- Стиральные и посудомоечные машины, бойлеры, электроплиты и устройства отопления должны подключаться через отдельную линию. Их потребление также обычно не превышает 16 А, поэтому при наличии нескольких приборов целесообразно разделить их на группы с суммарной мощностью не более 3,5 кВт.
- Сеть освещения обычно рассчитана максимум на ток 10 А (что соответствует кабелю сечением 1,5 мм²). Эта величина актуальна исключительно для ламп накаливания и галогенных ламп. Если планируется установка светодиодных светильников, это значение может снижаться до 6 А, что соответствует сечению 0,75 мм².
Отдельное внимание следует уделить вводному автомату, через который будет проходить весь ток, потребляемый в доме.
Номинал вводного автоматического выключателя должен определяться обслуживающей компанией, поскольку мощность, выделяемая на здание, может варьироваться от 3,5 до 7,5 кВт. В дачных поселках мощность может быть ещё ниже, даже от 1,5 кВт. Превышение этого значения может создать пожарную опасность, так как работа многих приборов одновременно может привести к перегреву линий.
Тип электромагнитного расцепителя
Тепловой расцепитель работает медленно, что является недостатком при коротком замыкании, в этом случае токи могут достигать значительных значений, потенциально повреждая оборудование в течение одной секунды. Поэтому в конструкции автоматического выключателя предусмотрен электромагнитный расцепитель, который срабатывает за доли секунды. Однако этот механизм настроен на токи, значительно превышающие номинальные.
Это связано с тем, что некоторые типы потребителей при запуске могут потреблять ток, который в несколько раз превышает рабочий. Например, электродвигатель пылесоса может временно потреблять ток в 2-3 раза больший в момент включения, однако после разгона его потребление снижается. Возможно, вы замечали, как лампочки слегка мерцают при включении мощных приборов, именно по этой причине. Вот пример графика потребления тока для мотора пылесоса:
Чтобы предотвратить срабатывание электромагнитного расцепителя от пусковых токов, его характеристику сдвинули в зону более высоких токов, чтобы такие кратковременные превышения поднимались в область действия теплового расцепителя, который, благодаря своей инерционности, не регистрирует эти краткосрочные события.
В результате была создана серия автоматических выключателей с одинаковыми тепловыми расцепителями, но с различными электромагнитными. За счёт широты параметров электромагнитных расцепителей существует большой разброс в значениях токов для срабатывания:
Характеристика B — электромагнитный расцепитель сработает при превышении тока в 3-5 раз.
Характеристика C — электромагнитный расцепитель сработает при превышении тока в 5-10 раз.
Характеристика D — электромагнитный расцепитель сработает при превышении тока в 10-20 раз.
Это можно увидеть на графике:
Существуют и другие характеристики (например K, Z), но они встречаются крайне редко и обычно только под заказ, поэтому мы не будем их рассматривать.
Если по какой-либо причине стартовые токи кратковременно попадают в зону воздействия электромагнитного расцепителя, это может привести к ложным срабатываниям. Именно для избежания таких ложных срабатываний разработаны различные типы характеристик. Некоторые производители для упрощения указывают стартовые токи; например, у одного известного светодиодного драйвера при включении наблюдается потребление тока до 55 А (из-за зарядки конденсатора в блоке питания), производитель даже предварительно подсчитал, сколько светодиодных драйверов можно подключить параллельно к одному автоматическому выключателю:
Таким образом, можно подключить 4 штуки к автомату с характеристикой B и 7 штук к автомату с характеристикой C. Кто бы мог подумать, что использование 150 ватт светодиодов может привести к срабатыванию 16А автоматического выключателя! Ситуация также ухудшается, если применяются низкокачественные светодиодные источники света, у которых производитель не предусмотрел плавный запуск, и даже не указал пусковой ток!
Если используется множество светодиодных светильников, следует разделить их на группы, чтобы одновременное включение не вызвало срабатывание автоматического выключателя. Интересный вопрос: почему бы не использовать просто автоматические выключатели с характеристикой «C» или «D»? Тогда бы пусковые токи не спровоцировали ложные срабатывания! Но ситуация не так проста.
Ток короткого замыкания
Можно иногда услышать термин «сопротивление цепи фаза-ноль», он связан с тем же вопросом. Ток короткого замыкания представляет собой ток, который протекает в цепи в случае появления короткого замыкания (прямого соединения фазного проводника и нейтрального, либо соединения фазного провода с заземлением) на самом дальнем участке. В идеальных условиях с идеальными проводниками ток короткого замыкания был бы бесконечным. Однако в реальности кабели имеют свое собственное сопротивление, и чем тоньше и длиннее провод, тем выше его собственное сопротивление. В обычной работе это не столь критично, так как их сопротивление значительно ниже сопротивления нагрузки. Но в случае короткого замыкания ток будет ограничен именно этим собственным сопротивлением проводников в цепи и внутренним сопротивлением источника тока.
Рассмотрим практический пример. В деревне Вилларибо был измерен ток короткого замыкания линии на уровне 278 Ампер, и электрик установил автоматический выключатель типа C16:
Все выглядит хорошо: при коротком замыкании ток будет достаточно высоким, чтобы электромагнитный расцепитель сработал. Однако в деревне Вилабаджо ситуация хуже: там ток короткого замыкания составляет всего 124 А. Анализируем график:
В худшем случае электромагнитный расцепитель типа «C» сработает при токе, превышающем 10-кратный номинал (16*10=160А). Это означает, что при токе всего 124А может возникнуть ситуация, когда электромагнитный расцепитель, работая при коротком замыкании, не включится, тем временем как тепловой расцепитель только начнет действовать, а ток в 124А будет продолжать протекать по проводнику, что потенциально приведет к аварии. В таком случае деревне Вилабаджо необходимо либо избавиться от старой проводки для снижения сопротивления, либо установить автоматический выключатель типа B16, у которого электромагнитный расцепитель сработает в худшем случае при токе 5*16=80А. Теперь можно лучше понять, почему характеристика типа D (10-20 *Iном) может быть опасной.
Как же определить ток короткого замыкания? Для проектируемых линий его можно рассчитать, когда известны длина и сечение кабеля. Для действующих линий ток короткого замыкания необходимо измерять, так как никто не знает, какие изменения были внесены в проводку во время ремонта поврежденных участков.
Для определения тока короткого замыкания используют специальные приборы. Нам не интересно рассматривать современных представителей, поэтому я покажу вам старый советский прибор, который есть в моей коллекции. М-417 измеряет сопротивление цепи методом измерения падения напряжения на известном сопротивлении, и в этом случае ток короткого замыкания рассчитывается:
А вот Щ41160, устройство, созданное в советское время. Оно выполняет короткое замыкание на доли секунды, позволяя измерить ток непосредственно. В коричневой коробочке на проводе — предохранитель на 100А:
Обычно ток короткого замыкания измеряют при вводе линии в эксплуатацию, а также периодически, раз в несколько лет. Только после измерения тока короткого замыкания можно говорить о корректности выбора защитного устройства.
Количество полюсов
Рекомендуется устанавливать двухполюсный вводной автомат в частных домах при условии однофазной сети (220 В). Тем не менее, иногда могут использовать и однополюсные устройства, если общая нагрузка на электропроводку небольшая. Для трехфазной сети на 380 В применяются четырёхполюсные автоматы.
Важные рекомендации
Неправильный выбор может стать причиной многих проблем. Поэтому необходимо придерживаться ряда правил при выборе автоматического выключателя.
В первую очередь нужно ориентироваться на состояние электропроводки. Если используются кабели небольшого сечения или старые, их необходимо заменить. Установка автоматического выключателя с высокой мощностью не гарантирует, что старые провода выдержат заявленную нагрузку.
При расчете номинального тока может быть получено среднее значение — например, 22,8 А. Округлять следует только в большую сторону: в данном случае автомат следует выбирать на 25 А.
3 Автоматическое отключение
Что подразумевается под временем-токовой характеристикой? Этот параметр характеризует скорость срабатывания устройства при превышении номинального значения тока. В бытовых электрических системах применяются автоматические выключатели типов B, C и D, которые различаются по времени-токовой характеристике. Автоматические выключатели типа B срабатывают при токе, превышающем номинал в 3-5 раз, типа C — в 5-10 раз, а типа D — в 10-15 раз. Чаще всего используются типы B и C, однако в сетях, подключающих мощные электродвигатели, предпочтительней автоматические выключатели типа D.
Александр Беспалов, руководитель отдела продукции компании Eaton
Выделить качественный автоматический выключатель можно по нескольким признакам. Важно отметить качество корпуса и вес изделия — лицевая панель должна быть монолитной, детали должны плотно подгоняться, а само устройство не должно быть слишком легким (по сравнению с аналогами). Низкий вес может свидетельствовать о том, что производитель экономит на материалах и комплектующих. У качественных автоматических выключателей зажимы для кабеля и другие токоведущие компоненты изготавливаются из меди, что снижает вероятность перегрева. Такие устройства могут иметь дополнительные функции, например защитные шторки на зажимах для кабелей и индикатор состояния контактов по цвету.
4 Защита от замыкания
Помимо автоматических выключателей, владельцу коттеджа потребуется также устройствам защитного отключения (УЗО), задача которых заключается в обеспечении защиты от замыканий на землю. Эти устройства защищают людей от травм электрическим током в случаях, когда происходит соприкосновение с оголённым проводом или металлическим корпусом оборудования, находящимся под напряжением из-за неисправности. Токи замыкания на землю могут иметь довольно высокую величину, что может привести к возгоранию, следовательно, УЗО играет важную роль в предотвращении как травм, так и пожаров.
Некачественный выключатель: 1 — дугогасительная решётка (9 пластин); 2 — стальной зажим; 3 — отсутствие защитных шторок; 4 — дугогасительная камера.
Качественный выключатель: 1 — защитные шторки; 2 — медный зажим; 3 — дугогасительная решётка (13 пластин); 4 — дугогасительная камера; 5 — серебряная напайка.
Устройства защитного отключения необходимо устанавливать в тех местах, где велика вероятность поражения электрическим током из-за повреждения изоляции электрических установок или проводки. Это касается ванных комнат и всех влажных помещений, а также наружной электросети. Выбор УЗО зависит от величины тока утечки (измеряемого в миллиамперах — мА): чем меньше величина, тем выше чувствительность устройства. В бытовых условиях обычно применяются УЗО с порогом срабатывания на ток утечки 10, 30 и 100 мА. Наиболее чувствительные (10 или 30 мА) устанавливаются в цепях, где требуется максимальная защита, например в ванных комнатах. Менее чувствительные (100 мА) используют в цепях с мощными электродвигателями (2-3 кВт и более), так как при их включении чувствительные УЗО могут срабатывать ложным образом. Обычно УЗО устанавливаются в распределительном щите после электросчетчика, перед комплектом автоматических выключателей, защищающих отдельные контуры цепи, чтобы устройства защитного отключения не были повреждены при коротком замыкании. УЗО обязательно должны устанавливаться в комплекте с автоматическими выключателями. В качестве альтернативы можно использовать автоматические выключатели дифференциального тока (АВДТ или дифавтоматы), которые объединяют функции УЗО и обычных автоматов в одном устройстве.
В надежном оборудовании используются более дорогие материалы, такие как серебряная напайка на контакте.
