Автоматический выключатель тепловой расчет

Автоматический выключатель тепловой расчет

На замену плавким предохранителям еще два столетия назад пришли автоматические выключатели. С 1924 года патент на это изобретение принадлежит швейцарской компании Brown , Boveri & Cie .

Преимущества АВ над плавкими вставками:

— плавкий предохранитель выходит из строя после первого своего срабатывания, то есть многократное его использование невозможно, необходима замена сгоревшей плавкой части;

— при использовании в трехфазной цепи, короткое замыкание в одной фазе вызовет перегорание одного предохранителя, в то время как две другие фазы будут продолжать работать. Аварийный режим работы (обрыв фазы) исключается АВ, так как к.з. в одной фазе трехполюсного выключателя приводит к разрыву всей цепи.

Автоматический выключатель (АВ) – это электромеханический коммутационный аппарат, который позволяет включать и отключать питание потребителя при нормальном режиме работы. А так же обеспечивает защиту электрооборудования от токов короткого замыкания и перегрузки (перегревания). Частое отключения в ручном режиме нежелательно, так как АВ имеют заявленное число коммутаций (для этого лучше использовать более дешевые рубильники).

Для того чтобы правильно выбрать автоматический выключатель, необходимо понимать его основные параметры и характеристики:

Номинальный ток автомата ( I _н ) – величина тока, на которую АВ рассчитан для длительной нормальной работы. Иногда показатель I н имеет определенный диапазон и регулятор для точной настройки. Например, I _н =3 ÷ 5А, это означает, что данный автоматический выключатель можно подстроить на рабочие токи от 3 до 5 А. При превышении указанного значения происходит срабатывание защиты и электрическая цепь разрывается. По нормам, срабатывание должно произойти при силе тока в 1,45 I _н .

Тип автоматического выключателя определяет кратковременное значение силы тока, при котором произойдет разрыв цепи. Тип или класс, в основном, определяется для момента включения. При запуске электрооборудования имеют место пусковые токи, которые могут быть огромными. Например, при прямом пуске электродвигателя, начальный ток равен 10-ти номинальным. Основные типы:

Время срабатывания (от момента, когда контролируемый параметр стал больше предельного значения, до момента размыкания контактов). АВ по времени срабатывания делятся на:

Последние имеют контакты с задержкой на размыкание. Применяются в сложных цепях, селективный АВ устанавливают на входе потребителя большой мощности. После него на разветвлениях цепи стоят автоматы меньшей мощности. Таким образом, при создании аварийной ситуации на участке цепи – выключится лишь отдельное оборудование, а селективность позволит остальной системе остаться работоспособной.

Отключающая способность – это максимальный ток, который может присутствовать кратковременно в цепи, чтобы автоматический выключатель не потерял свою работоспособность (возможно сваривание контактов при превышающих норму токах). Это значение обычно в сотню раз больше рабочего тока. А возникает такой огромный ток при коротком замыкании.

Механизмы расцепления

Тепловая отсечка (длительное влияние тока, превышающего норму) выполняется благодаря пластине, которая состоит из двух разных металлов. У используемых металлов разная тепловая проводимость. Пластина подсоединена последовательно, то есть через нее протекает ток цепи. Когда значение тока номинальное или меньше – автомат остается в замкнутом состоянии. Если же ток превысит нормированное значение, пусть даже на 10% в течении длительного времени, пластина нагреется и изогнется, тем самым, разорвет контакт питающей цепи.

Электромагнитное расцепление обеспечивает защиту от больших, резких скачков тока. Эта отсечка выполняется встроенным соленоидом. К примеру, автоматический выключатель рассчитан на ток в 2 А, его тип В, следовательно сработать он должен при токе 10 А. Для этого и служит соленоид. При токах до 10А, он будет неподвижным, а при достижении 10А, соленоид втянется и разомкнет контакт – произойдет выключение автомата.

Строение

На рисунке ниже показаны основные элементы, из которых состоит автоматический выключатель.

Функции независимого расцепления (НР), расцепление по нулевому напряжению (НРН) и по минимальному напряжению (МРН) выступают дополнительными, и не включаются в стандартные комплекты поставки (необходимо заказывать сборочные единицы).

Выше показано одно из многочисленных исполнений АВ. Существует широкое их разнообразие. Например, по роду тока, количеству подключаемых фаз, расположению клемм. Но это все конструктив, а мы описываем как это работает.

Обозначение автоматического выключателя на электрической схеме:

Онлайн расчет автоматического выключателя

Выбор по току . Если Вы хотите в квартире, гараже, на даче поставить АВ. Следовательно, проводка уже проложена и ее сечение Вам известно, тогда нужно обратиться к таблице, где указаны сечения проводов и соответствующие для них максимальные токи. Прочесть подробнее о выборе сечения проводника будет полезным для установки автомата.

Например, у меня дома в стенах проложен алюминиевый провод сечением 2,5 мм 2 .

Для открыто проложенного алюминиевого кабеля сечением 2,5мм 2 максимальный ток – 24А. Но, так как он проложен скрытно, его охлаждение будет хуже, чем на открытом воздухе. Для этого выбранное значение умножаем на поправочный коэффициент для скрытой прокладки 0,8.

Максимальный ток, который выдержит проводка:

Автомат предназначен, чтоб обеспечить защиту не только электроприборов, но и для сохранения целостности проводника. Ведь, согласитесь, искать внутри стен, где перегорела проводка – не самое веселое занятие. Потому нужно выбрать автоматический выключатель с номинальным током, ниже, чем у провода. Из стандартного ряда, автомат на 16А будет подходящим и сохранит целостность проводов и приборов.

Выбор по мощности . Если нам необходимо подключить несколько потребителей электроэнергии, и мы знаем лишь их мощность. Две лампочки накаливания на 100Вт и один асинхронный электродвигатель на 2кВт. Напряжение сети – переменное 220В.

Для лампочек накаливания подсчет будет прост, из формулы активной мощности Р= UI , выразим и найдем значение тока:

А вот с электродвигателем существует нюанс. Так как он является не только активной, но и реактивной нагрузкой, косинус фи вносит изменение в наш расчет. Коэффициент мощности указывается на шилдике (табличке) двигателя, но если такой отсутствует, смело принимайте значение 0,7. Итак, ток через двигатель будет равен:

Выбор автоматического выключателя будет по сумме этих токов (14А), но с небольшим запасом. Выбираем , снова таки, 16 амперный автомат.

Для трехфазной сети, выбор автоматического выключателя по мощности осуществляется по формуле:

Расчет автоматического выключателя

Выбирать автоматы можно с расчетом по току нагрузки или сечению электропроводки.

Расчет автомата по току

Подсчитываем всю мощность нагрузок на автомат. Плюсуем мощности всех потребителей электричества, и по следующей формуле:

получаем расчетный ток автомата.

P- суммарная мощность всех потребителей электричества

U – напряжение сети

Округляем расчетную величину полученного тока в большую сторону.

Расчет автомата по сечению электропроводки

Чтобы выбрать автомат можно воспользоваться таблицей 1. Выбранный по сечению электропроводки ток, уменьшают до нижней величины тока автомата, для снижения нагрузки электропроводки.

Выбор номинального тока по сечению кабеля. Таблица №1

Для розеток автоматы берут на ток 16 ампер, так как розетки рассчитаны на ток 16 ампер, для освещения оптимальный вариант автомата 10 ампер. Если вы не знаете сечение электропроводки, тогда его нетрудно рассчитать по формуле:

S – сечение провода в мм²

D – диаметр провода без изоляции в мм

Второй метод расчета автоматического выключателя является более предпочтительным, так как он защищает схему электропроводки в помещении.

Типы автоматов

Электрические сети и их элементы – цепи бывают самых разных видов и конфигураций, и для каждой из них требуются свои автоматические выключатели.

Рассмотрим параметры, по которым следует их выбирать:

Число полюсов

Автоматический выключатель нужно подбирать под конкретную цепь – он должен обязательно контролировать все фазы линии, и можно, но не обязательно, ноль

Электрические сети могут быть одно- и многофазными. Например, в линиях электропередач течет трехфазный ток, а когда он доходит до наших домов, он превращается в двухфазный, поэтому в розетках только две дырки.

Автоматический выключатель нужно подбирать под конкретную цепь – он должен обязательно контролировать все фазы линии, и можно, но не обязательно, ноль.

На нулевой провод ставят автомат, в том случае, если он вводной, или проще говоря, – самый главный, например в подъезде. Это делают для того, чтобы была возможность в любой момент полностью обесточить квартиру для проведения каких-либо ремонтных работ.

Число полюсов автомата отвечает за то, на какую линию он ориентирован. Если на однофазную, то у него 1 полюс, если на двухфазную, то 2 и так далее. А сами полюса представляют собой ни что иное, как клеммы, которые находятся в углублениях на корпусе автоматического выключателя, и обычно клеммы одного полюса расположены вверху и внизу по одной линии друг с другом.

В квартиры, как правило, устанавливают 2-х полюсные АВ.

Максимальный рабочий ток

Автомат срабатывает при определенном значении силы протекающего через него тока, или тока уставки. Это также необходимо учитывать при выборе, поскольку, если например, у вас в квартире сила тока в 6 А – это нормальная величина, а вы взяли автомат, который выключается при 5-ти Амперах, то вы явно не сможете проводить у себя дома время с комфортом.

Посмотрите на корпусе автомата, на какой номинал он рассчитан, а затем вычислите примерный максимальный ток линии, которую вы защищаете. Для этого:

1. Сложите мощности всех бытовых устройств, подключенных к линии, их можно узнать в технических паспортах или на упаковке, а иногда даже на корпусе самого изделия.
2. Затем разделите получившуюся суммарную мощность на номинальное напряжение, которое для квартир равно 220 В, и на косинус фи, который равен, в среднем, 0,97.
3. Сравните полученный ток с номинальным током автомата. Если он рассчитан на нормальную работу при таком его значении, то все хорошо, и можно переключаться на сверку других параметров, если же автомат при таком токе будет отключаться, то следует поискать еще.

Ток короткого замыкания

КЗ – это аварийное состояние, при котором тoки линии поднимаются до очень больших значений, и плавят проводку. Вот почему они являются причиной возгораний и пожаров. Одним из назначений АВ является также и защита сети от таких перегрузок. Однако тoк кз не является какой-то определенной фиксированной величиной и поэтому при выборе автомата необходимо проявить внимательность.

На сегодня по правилам ПУЭ разрешается устанавливать АВ с током кз не менее 6 КА, они же являются самыми распространенными автоматами в жилом секторе. Но на промышленных предприятиях, где токи кз могут быть в десятки и в сотни раз выше, используют более мощные автоматические выключатели. Ведь слабый автомат при таких токах просто сгорит и придет в негодность, а постоянно заменять их невыгодно.

Итак, если вы живете в квартире или частном доме, АВ на 6 КА вам хватит, но если дом находится рядом с трансформаторной подстанцией, или по соседству живет какой-нибудь изобретатель-самоучка, из-за которого постоянно отключается свет, то можно взять и на 10.

Рабочее напряжение

Обычные домашние автоматы рассчитаны на переменное напряжение в 220 В в квартире и 380 В в линии. Эти данные можно найти на корпусе АВ.

Селективность выключателя

Это очень полезное свойство, позволяющее отключать от сети поврежденный участок, но при этом оставить в работе максимальное количество других потребителей. Например, у вас в доме 4 розетки и на одной из них произошло кз. Обычный, неселективный выключатель отключит от сети всю квартиру, тогда как селективный обесточит лишь только поврежденную розетку, и вы сможете дальше, как ни в чем ни бывало, наслаждаться прелестями электрификации.

Когда в одной из ветвей происходит кз, автомат срабатывает при длительности кз в 0,1 с, поэтому вышестоящий АВ не успевает отключиться, так как он запрограммирован срабатывать, когда замыкание длится 0,5 с.

Маркировка автоматических выключателей

Маркировка автоматических выключателей

Сегодня международным стандартом принята единая маркировка АВ, которая существенно упрощает жизнь электрикам из разных стран:

• Обозначается производитель.
• Серия.
• Время-токовая характеристика и номинал. Для квартир подходит буква “С”, но есть еще “B”, “C” и “D”. Токовый номинал – это величина тока, который может долго протекать через автомат без его срабатывания.
• Предельный ток кз, при котором автомат будет продолжать функционировать после отключения в режиме кз, или проще говоря, не перегорит.
• Класс токоограничения. Это та доля тока кз, при которой срабатывает автомат, не давая ему вырасти до максимума.

Как выбрать автоматические выключатели

Содержание:

1. Какие выбрать автоматические выключатели: разновидности
2. Серии автоматических выключателей Legrand: обзор коллекций

Какие выбрать автоматические выключатели: разновидности

Класс МА. Отличаются отсутствием теплового расцепителя, вместо него установлено реле максимального тока. Обычно такие приборы используются при подключении ресурсоемкого оборудования, например, электрических моторов.

Класс А. Приборы с высокой чувствительностью. Тепловой расцепитель начинает реагировать, когда превышение по току достигает 30% от номинала устройства. Отключение происходит за 20-30 с. Электромагнитная катушка срабатывает при 100% превышении, время отклика составляет 0.05 с. Выключатели А интегрируют в линии, где недопустимы даже кратковременные сбои и перегрузы.

Класс В. Более морально устойчивые механизмы. Электромагнитный расцепитель реагирует на токи, превышающие номинал не менее чем на 200%. Отклик при этом еще стремительней – 0.015 с. Тепловая пластина в аналогичной ситуации сработает за 4-5 с. Подобные автоматы устанавливаются в отдельные линии с розетками и осветительными приборами, то есть там, где пусковой рост тока имеет минимальный показатель или отсутствует вовсе.

Класс С. Способны выдерживать значительные перегрузки, поэтому обычно устанавливаются в общие бытовые электросети. Активация электромагнитной катушки происходит при увеличении потока электронов в 5 раз. Если вдруг этого не происходит, срабатывает биметаллическая пластина и сеть отключается через 1.5 с. Использование в доме автоматических выключателей разных классов, например, В и С, позволяет сохранить избирательность автоматов, и если на одной ветке произойдет короткое замыкание, это не повлечет за собой обесточивания всей линии.

Класс Д. Самые толстокожие приборы с высокой устойчивостью к перегрузкам. Электромагнитная катушка срабатывает при превышении тока в 10 раз, биметаллический расцепитель начинает реагировать через 0.4 с. Чаще всего устройства используют для подстраховки в общих сетях. Если вдруг не сработала защита цепи в отдельных помещениях, в ход идут автоматы Д. Применяют их и в системах с большими пусковыми токами, к которым подключены мощное электрооборудование.

Класс К. Предназначены для цепей с большим диапазоном величин тока. Для переменного тока допустимо превышение номинала в 12 раз, для постоянного – 18-кратное увеличение. Электромагнитная катушка сработает при этом сработает за 0.02 с. А вот терморасцепитель может среагировать при росте тока на 5%. Поэтому устройства этого типа применяют только для индукционных цепей.

Класс Z. Используются для цепей с электронными устройствами. Срабатывают, если превышение переменного тока достигло 3-кратного значения, постоянного – в 4.5 раза больше номинала.

Кроме классов, автоматы отличаются номиналом. В маркировке следом за буквой следует номинальное значение тока – 10, 50 и т. д. Чтобы понять, какие автоматические выключатели выбрать, необходимо суммировать токовую нагрузку всех подключаемых электроприборов (холодильник, телевизор, стиральная машина, вентилятор и т.д.). Номинал должен покрывать общее число. Обычно на слабонагруженные линии ставит класс В с номиналом 10 или 16. Если в квартире/доме имеются бойлеры, кондиционеры, электроотопление и другая прожорливая техника, то лучше ставить класс С, так как величина пусковых токов может превышать номинал в 2-3 раза.

Разделяют автоматические выключатели и по фазности (полюсности) – одно-, двух-, трех- и четырехполюсные. Первые, размыкающие фазный проводник, обычно монтируют в жилых домах. Двухполюсные (фаза+нейтраль) расцепляют оба провода одновременно, используются в небольших офисах или домах с большим количеством ресурсоемкой техники или мощного оборудования. Трех и четырехполюсные устройства применяются на промышленных площадках и производствах, где установлены линии с напряжением 380 В.с

Серии автоматических выключателей Legrand: обзор коллекций

Фирма Legrand предлагает автоматы для бытового и технического применения. Их отличительные черты – надежные материалы, новые технологии, полная безопасность. На сайте интернет-магазина представлено более 480 автоматических выключателей. Чтобы подобрать правильную модель, можно воспользоваться удобной системой фильтров. Удобнее всего ориентироваться на выпускаемые серии:

RX3. Относится к бюджетному сегменту, отключающая способность – 4500 А. Простой монтаж, надежная конструкция, безопасная эксплуатация и демократичная цена делают эту линейку весьма популярной. По своим характеристиками прибор подходит для эксплуатации в квартирах, жилых домах, небольших офисах или торговых площадках. Серия получила изолированные зажимы туннельного типа с маркировкой IP2X. Сечение подсоединяемых проводников – до 35 мм². Для обслуживания подходят как крестообразные, так и плоские отвертки. Для монтажа на DIN-рейку на задней стороне аппарата предусмотрены защелки с двумя фиксируемыми положениями. Корпус выполнен из прочного пластика. Производитель заявляет о повышенной износостойкости автоматов – до 10000 электрических и 20000 механических операций. диапазон рабочих температур расширен от -25 до +75°С. Качество сборки подтверждено международными и российскими сертификатами.

TX3. Линейка автоматов с отключающей способностью 6000 А или 10000 А, класса В или С, с номинальным током от 6 до 63 А. Расцепители – термомагнитные. Внутри корпуса из самозатухающего полиэстера имеется полость для циркуляции воздуха, что предотвращает перегрев прибора. Степень защиты оболочки IP40, зажимов – IP2Х. Выводы клемм оснащены пломбируемыми крышками. Применяются для установки в распределительные щиты на промышленных и коммерческих площадках. Автоматы типа B рекомендуется ставить для защиты деревянных домов и дач.

Расчет мощности онлайн-калькулятором

В первую очередь необходимо ввести исходные данные в соответствующие графы. На калькуляторе эти показатели включают количество фаз, напряжение сети и мощность нагрузки. Первые два пункта известны заранее, а вычисления мощности приборов и оборудования осуществляются вручную.

Напряжение для однофазной сети выставляется 220 вольт, для трехфазной – 380 В и выше. После ввода параметров остается лишь нажать на кнопку «Рассчитать» и получить требуемый результат. В соответствующем окне появятся данные о номинальном токе автоматического выключателя, наиболее подходящего для данной сети.