Как выбрать автоматический выключатель для группы из 9 электродвигателей?
Автоматический выключатель для защиты электродвигателя — как правильно подобрать?
При подборе автоматических выключателей, способных защитить электрические моторы от повреждения в результате КЗ или чрезмерно высоких нагрузок, необходимо учитывать большую величину пускового тока, нередко превышающую номинал в 5-7 раз. Наиболее мощным стартовым перегрузкам подвержены асинхронные силовые агрегаты, обладающие короткозамкнутым ротором. Поскольку это оборудование широко применяется для работы в производственных и бытовых условиях, то вопрос защиты как самого устройства, так и питающего кабеля очень актуален. В этой статье речь пойдет о том, как правильно рассчитать и выбрать автомат защиты электродвигателя.
Задачи устройств для защиты электродвигателей
Бытовую электротехнику от пусковых токов большой величины в сетях обычно защищают с помощью трехфазных автоматических выключателей, срабатывающих через некоторое время после того, как величина тока превысит номинальную. Таким образом, вал мотора успевает раскрутиться до нужной скорости вращения, после чего сила потока электронов снижается. Но защитные устройства, используемые в быту, не имеют точной настройки. Поэтому выбор автоматического выключателя, позволяющего защитить асинхронный двигатель от перегрузок и сверхтоков короткого замыкания, более сложен.
Современные автоматы для защиты двигателя нередко устанавливаются в общем корпусе с пускателями (так называются коммутационные устройства запуска мотора). Они предназначены для выполнения следующих задач:
- Защита устройства от сверхтока, возникшего внутри мотора или в цепи подачи электропитания.
- Предохранение силового агрегата от обрыва фазного проводника, а также дисбаланса фаз.
- Обеспечение временной выдержки, которая необходима для того, чтобы мотор, вынужденно остановившийся в результате перегрева, успел охладиться.
Управляющая и защитная автоматика для двигателя на видео:
- Отключение установки, если нагрузка перестала подаваться на вал.
- Защита силового агрегата от долгих перегрузок.
- Защита электромотора от перегрева (для выполнения этой функции внутри установки или на ее корпусе монтируются дополнительные температурные датчики).
- Индикация рабочих режимов, а также оповещение об аварийных состояниях.
Необходимо также учитывать, что автомат для защиты электродвигателя должен быть совместим с контрольными и управляющими механизмами.
Расчет автомата для электродвигателя
Еще недавно для защиты электрических моторов использовалась следующая схема: внутри пускателя устанавливался тепловой регулятор, подключенный последовательно с контактором. Этот механизм работал таким образом. Когда через реле в течение длительного времени проходил ток большой величины, происходил нагрев установленной в нем биметаллической пластины, которая, изгибаясь, прерывала контакторную цепь. Если превышение установленной нагрузки было кратковременным (как бывает при запуске двигателя), пластинка не успевала нагреться и вызвать срабатывание автомата.
Внутреннее устройство автомата защиты двигателя на видео:
Главным минусом такой схемы было то, что она не спасала агрегат от скачков напряжения, а также дисбаланса фаз. Сейчас защита электрических силовых установок обеспечивается более точными и современными устройствами, о которых мы поговорим чуть позже. А теперь перейдем к вопросу о том, как производится расчет автомата, который нужно установить в цепь электромотора.
Чтобы подобрать защитный автоматический выключатель для электроустановки, необходимо знать его времятоковую характеристику, а также категорию. Времятоковая характеристика от номинального тока, на который рассчитан АВ, не зависит.
Чтобы автоматический выключатель не срабатывал каждый раз при запуске мотора, величина пускового тока не должна быть больше той, которая вызывает моментальное срабатывание аппарата (отсечка). Соотношение тока запуска и номинала прописывается в паспорте оборудования, максимально допустимое – 7/1.
Производя расчет автомата практически, следует использовать коэффициент надежности, обозначаемый символом Kн. Если номинальный ток устройства не превышает 100А, то величина Kн составляет 1,4; для больших значений она равна 1,25. Исходя из этого, значение тока отсечки определяется по формуле Iотс ≥ Kн х Iпуск. Автоматический выключатель выбираем в соответствии с рассчитанными параметрами.
Еще одна величина, которую необходимо учитывать при подборе, когда автомат монтируется в электрощитке или специальном шкафу – температурный коэффициент (т). Это значение составляет 0,85, и номинальный ток защитного устройства при подборе следует умножать на него (Inт).
Современные устройства электрозащиты силовых агрегатов
Большой популярностью пользуются модульные мотор-автоматы, представляющие собой универсальные устройства, которые успешно справляются со всеми функциями, описанными выше.
Кроме этого, с их помощью можно производить регулировку параметров отключения с высокой точностью.
Современные мотор-автоматы представлены множеством разновидностей, отличающихся друг от друга по внешнему виду, характеристикам и способу управления. Как и при подборе обычного аппарата, нужно знать величину пускового, а также номинального тока. Кроме этого, надо определиться, какие функции должно выполнять защитное устройство. Произведя нужные расчеты, можно покупать мотор-автомат. Цена этих устройств напрямую зависит от их возможностей и мощности электрического мотора.
Особенности защиты электрических двигателей в производственных условиях
Нередко при включении устройств, мощность которых превышает 100 кВт, напряжение в общей сети падает ниже минимального. При этом отключения рабочих силовых агрегатов не происходит, но количество их оборотов снижается. Когда напряжение восстанавливается до нормального уровня, мотор начинает заново набирать обороты. При этом его работа происходит в режиме перегрузки. Это называется самозапуском.
Самозапуск иногда становится причиной ложного срабатывания АВ. Это может произойти, когда до временного падения напряжения установка в течение длительного времени работала в обычном режиме, и биметаллическая пластина успела прогреться. В этом случае тепловой расцепитель иногда срабатывает раньше, чем напряжение нормализуется. Пример падения напряжения в электросети автомобиля на следующем видео:
Чтобы предотвратить отключение мощных заводских электромоторов при самозапуске, используется релейная защита, при которой в общую сеть включаются токовые трансформаторы. К их вторичным обмоткам подключаются защитные реле. Эти системы подбираются методом сложных расчетов. Приводить здесь мы их не будем, поскольку на производстве эту задачу выполняют штатные энергетики.
Заключение
В этом материале мы подробно осветили тему защитных устройств для электрических двигателей, и разобрались с тем, как подобрать автомат для электромотора и какие параметры при этом должны быть учтены. Наши читатели могли убедиться, что расчеты, которые производятся при этом, совсем несложны, а значит, подобрать аппарат для сети, в которую включен не слишком мощный силовой агрегат, вполне можно самостоятельно.
Как выбрать магнитный пускатель и автоматический выключатель для асинхронного двигателя
На примерах рассмотрен принцип выброра магнитного пускателя для управления электродвигателем и автоматического выключателя для его защиты от токов короткого замыкания и перегрузки.
Содержание статьи
Для пуска, реверсирования, принудительной остановки противотоком асинхронных электродвигателей электрики используются контакторы и магнитные пускатели. От правильности выбора коммутационной аппаратуры зависит, как и безотказность системы в целом, так и электробезопасность обслуживающего персонала.
Выбор пускателя и избыточным коммутируемым током ведет к большим финансовым затратам, при его коммутации слышны шлепки большей громкости, чем те что издают маленькие пускатели. Недостаточные по коммутируемой мощности пускатели долго не прослужат, будут греться, и подгорать клеммники и контакты. В результате переходное сопротивление контакта будет расти до тех пор, пока контакт не исчезнет полностью, что приведет к преждевременной замене аппарата.
Автоматические выключатели также должны быть правильно подобраны, особенно при тяжелом пуске двигателя. Слишком чувствительный автомат будет выбивать при пуске, а если он наоборот взят с излишним запасом по току, то в аварийной ситуации может и не отреагировать, что приведет к повреждению кабеля, обмотки двигателя вплоть до возгорания.
Пуск для электродвигателя сопровождается повышенным током в период разгона его до номинальных оборотов, в случае перегрузки и нехватки мощности двигателя для вращения исполнительных механизмов возможно пониженное число оборотов с повышенными токами, в плоть до того, что он вообще не начнет раскручиваться. И наоборот если мощность двигателя избыточна, то потребляемый им ток будет ниже номинального.
Из-за вышеперечисленных причин и появляется необходимость правильного подбора пусковой и защитной аппаратуры в виде магнитных пускателей, контакторов, тепловых реле и автоматических выключателей.
Автоматические выключатели устанавливаются до магнитного пускателя, чтобы в случае необходимости полностью обесточить систему, как силовую цепь, так и цепь управления (питания катушки).
Вместо автоматических выключателей могут использоваться плавкие вставки или предохранители, но в последнее время такие решения встречаются реже, чем раньше. Это усложняет обслуживание и вызывает необходимость иметь в запасе хотя бы комплект предохранителей.
Выбор магнитного пускателя
Магнитные пускатели выпускаются на определенный номинальный ток, из ряда: 6.3 – 10 – 25 – 40 – 63 – 100 – 160 – 250. Интересно, что линейка номиналов пускателей соотвествует золотому сечению. Еще ему соотвествуют стандартные значения сечения проводов. Подробнее об этом смотрите здесь: Какая связь между сечениями проводов и популяцией кроликов
Схемы магнитных пускателей ПМЛ:
Часто магнитные пускатели разделяют не по токам, а по величинам от 0 до 7, чем больше ток (или величина пускателя) тем больше его габариты и площадь контактов (0 — 6, 3, 1 — 10, 2 — 25, 3 — 40 и т.д.). Опытный электромонтер может отличить по размеру корпуса, конструкции дугогасителя и габаритам контактных площадок примерный коммутируемые ток и напряжение.
Однако если номинальный ток пускателя соответствует току двигателя, это еще не значит, что их можно использовать в паре. Если такое понятие как категория применения, она характеризует режим работы коммутируемой аппаратуры, частоту и условия коммутации. Иначе говоря – это способность переносить пусковые токи. Пусковые токи асинхронного двигателя могут превышать номинальные и в 10 раз, это зависит от условий пуска, напряжения в сети и прочих факторов.
Категории применения обозначаются: «АС-номеркатегории». Сводная таблица величин и категорий применения для магнитных пускателей расположена ниже.
Из неё нас интересует строка «АС-3 – управления двигателями с короткозамкнутым ротором (пуск, отключение без предварительной остановки)». Из этого очевидно, что коммутационные аппараты с такой категорией созданы для того, что бы включать и отключать электродвигателя. Они выдерживают прямой пуск.
Далее нужно определиться с номинальным током пускателя. Для этого нам нужно знать технические характеристики коммутируемого двигателя, а именно:
cos Ф – коэффициент мощности,
P – мощность двигателя номинальная;
U – рабочее напряжение (коммутируемое);
Тогда номинальный ток пускателя равен:
Для быстрых расчетов иногда применяют другую методику, когда мощность двигателя умножают на 2 и получают номинальный ток (приблизительно).
Далее нужно определить пусковой ток, в справочниках это указывается либо как «k» либо как «Iп/Iн». Это кратность или соотношение пускового тока к номинальному. Показывает, насколько ток в момент пуска превышает номинальную величину.
Пускатель с категорией применения АС-3 может коммутировать ток в 5-7 раз больше чем номинальный, для чего это сказано я покажу при расчетах ниже.
Выбираем пускатель
Допустим, у нас есть асинхронный двигатель с мощностью 2.2 кВт типа 4АМ100L6У3. На его шильдике написано, что кпд 81.0%, коэффициент мощности – 0.73, в интернете я нашел его технические данные, чтобы узнать кратность пускового тока, она оказалась – 5.5
1. Быстрый способ: IН=2.2*2 = 4.4А
2. Сложный способ: IНОМ=2200/(380*0.81*0.73*1.73)=5.6А
Результаты такого расчета дали больший ток.
Теперь считаем пусковой ток: IП=5.6*5.5=30.8А
Подбираем пускатель, с номинальным током более чем 5.6 А, с категорией применения АС-3. В результате обзора рынка, нам подходит пускатель ПМЕ 111 на 10А с тепловым реле.
Выбор автоматического выключателя
Автомат может сработать при пуске или затяжном пуске электродвигателя, когда потребляемый ток значительно превышает максимальный. В автоматическом выключателе за защиту отвечают два узла:
1. Электромагнитный расцепитель. Срабатывает при пиковом токе перегрузке. Этот ток зависит от типа автомата.
2. Тепловой расцепитель. Срабатывает при незначительном но длительном превышении номинального тока.
Номинальный ток двигателя у нас 5.6 А, значит нам нужен автомат не меньше этого значения. Типы автоматов куказывают на доустипое превышение по току в пике:
тип D – 10-50 раз.
Виды защитных характеристик автоматических выключателей
Пример выбора автоматического выключателя
Так как у нас пусковой ток в 5.5 раз больше чем номинальный, это значит что нам подходит автомат типа С и D. Например, автоматический разъединитель EZ9F34306 Schneider Easy9, рассчитан на 6 А и его тип C, позволит выдержать пусковые токи до 60 А.
Но такой автомат будет работать на пределе да и реальная уставка по току может быть ниже 5.5, т.к. тип С находится в пределах 5-10, нужен запас по току хотя бы в 20%.
Поэтому лучше установить автоматический выключатель на тот же ток или немного больший, но типа D, например ИЭК 6-8А ВА47-29
Или на ток 10А с типом C, например PL4-C10/3 Moeller / Eaton
Требования к автомату заключаются в том, чтобы он стабильно выдерживал номинальный ток, и его не выбило при пуске. Если планируется режим работы двигателя с частыми включения и выключениями лучше использовать автомат типа D, он менее чувствителен к всплескам тока.
Приниципы выбора других электрических аппаратов:
Эксплуатация и ремонт электрических аппаратов:
Заключение
Автоматический выключатель нужен для защиты питающего кабеля и дополнительной защиты двигателя, в случае затяжного пуска или заклинивания вала, дополнительно лучше использовать тепловую защиту. Магнитный пускатель должен выдерживать как напряжение, так и ток, который он будет коммутировать.
Электродвигатель должен быть исправен, отсутствовать витковые замыкания, а его вал должен свободно вращаться. В случае пуска двигателя под нагрузкой лучше брать коммутационную аппаратуру с запасом до 2-х раз для уменьшения вероятности преждевременного подгорания контактов и ложных срабатываний автоматического выключателя.
Питающий кабель должен соответствовать номинальному току, с учетом пусковых токов, как и способ соединения кабеля (использование гильз, наконечников, клеммников и прочего). Состояние всех соединений должно быть в норме – отсутствовать окислы, нагар и прочие механические дефекты, которые могут уменьшить площадь прилягания контакта.
Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей
Автоматический выключатель выбирается исходя из следующих условий:
1. выключателя Uн к номинальному напряжению сети Uс: Uн, Uс. (6.1)
2. расцепителя Iн.расц номинальному току нагрузки Iдн: Iн.расц , Iдн. (6.2)
3. 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. (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.
- Защита от перегрузки
- Токовая отсечка (для АВ с двухступенчатой ВТХ)
- Выбор уставок автоматических выключателей питания сборок и щитов
- Выбор автоматических выключателей для защиты одиночных асинхронных электродвигателей
Защита от перегрузки
определяется из условий возврата защиты после окончания пуска или самозапуска электродвигателя:
где kн – коэффициент надежности, учитывающий некоторый запас по току, неточности настройки и разброс срабатывания защиты (1,0 – для современных АВ фирмы Schneider Electric, 1,15 – для АЕ20, А3700; 1,25 – для А3100, АП-50; 1,2 , 1,35 – для ВА51);
kв – коэффициент возврата защиты.
Защита считается эффективной, если:
Для выключателей с тепловым и электромагнитным (комбинированным) расцепителем условие (6.5) обеспечивается автоматически при выборе номинального тока расцепителя по условию (6.2). Наилучшая защита от перегрузки обеспечивается, если удается подобрать выключатель, имеющий Iн.расц = Iдн. В этом случае, имея в виду, что для термобиметаллических тепловых реле kв = 1, ток срабатывания защиты от перегрузки составит:
Токовая отсечка (для АВ с двухступенчатой ВТХ)
Токовую отсечку выключателя отстраивают от пускового тока электродвигателя, который состоит из периодической составляющей, почти неизменной в течение всего времени пуска, и апериодической составляющей, затухающей в течение нескольких периодов. Несрабатывание отсечки при пуске двигателя обеспечивается выбором токовой отсечки по выражению:
где kн.пуск = kз·kа·kр – коэффициент надежности отстройки отсечки от пускового тока электродвигателя;
1,05 – коэффициент, учитывающий, что в нормальном режиме может быть на 5% выше номинального напряжения электродвигателя;
kз – коэффициент запаса;
kа – коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в пусковом токе электродвигателя;
kр – коэффициент, учитывающий возможный разброс тока срабатывания отсечки относительно уставки.
Мгновенная токовая отсечка (для АВ с трехступенчатой ВТХ)
Для выключателей с трехступенчатой защитной характеристикой мгновенную отсечку выключателя отстраивают от пикового значения пускового тока электродвигателя:
Кроме того, токовая отсечка должна надежно защищать электродвигатель от минимального тока КЗ при повреждении в конце кабельной линии: где (1)
к.R I – минимальный ток однофазного КЗ в конце кабеля, вычисленный с учетом токоограничивающего действия дуги в месте повреждения.
Выбор уставок автоматических выключателей питания сборок и щитов
Выбор тока срабатывания отсечки выполняется по приводимым ниже условиям, из которых принимается наибольшее полученное значение. Соответствие данным условиям позволяет обеспечить селективную работу автоматических выключателей в разных частях электрический цепи.
1) Несрабатывание при максимальном рабочем токе Iраб.макс с учетом его увеличения в kсзп раз при самозапуске электродвигателей:
где kн = kз·kа·kр – коэффициент надежности отстройки отсечки от тока самозапуска.
Ток самозапуска Iсзп = kсзп· Iраб.макс определяется из расчетов самозапуска. При этом без ущерба для точности расчетов допускается считать, что электродвигатели запускаются из состояния покоя.
При отсутствии данных расчетов самозапуска, для отдельных сборок Iсзп принимается приближенно равным сумме пусковых токов электродвигателей и другой нагрузки сборки, участвующих в самозапуске:
где kil – кратность пускового тока l-ого двигателя с номинальным током Iднl.
С другой стороны, в соответствии с источником [11]:
где Iдн – суммарный номинальный ток электродвигателей;
ki – усредненное значение кратности пусковых токов электродвигателей.
Также существует третий способ расчета Iсзп:
где kii – кратность пускового тока i-ого двигателя номинальной мощностью Рднi.
Ввиду того, что среди прочих проверок отстройка от тока самозапуска имеет, как правило, определяющее значение, предпочтение следует отдать расчетам самозапуска с помощью ЭВМ.
2) Несрабатывание при полной нагрузке щита (сборки) и пуске наиболее мощного электродвигателя:
где kн – коэффициент надежности отстройки отсечки от тока самозапуска;
раб макс i I – сумма максимальных рабочих токов электроприемников, питающихся от щита или сборки, кроме двигателя с наибольшим пусковым током Iпуск.макс.
Выбор автоматических выключателей для защиты одиночных асинхронных электродвигателей
Применение изложенной методики продемонстрируем на примере защиты асинхронных электродвигателей 0,4 кВ энергоблока 63 МВт газомазутной ТЭЦ автоматическими выключателями Compact NS с электронными расцепителями. Электродвигатели и их параметры перечислены в табл.6.1.
На основании условий (6.1), (6.2) и (6.4) подберем автоматические выключатели и расцепители, результаты представим в табл.6.1.
Так как рассматриваются автоматические выключатели зарубежного производства, для описания их параметров перейдем к обозначениям МЭК:
• номинальный ток автоматического выключателя – Iн = In;
• номинальное напряжение автоматического выключателя Uн = Un;
• номинальный ток расцепителя – Iн.расц = Ir;
• предельная коммутационная способность ПКС = Icu;
• пусковой ток электродвигателя Iпуск = Ia;
• пиковое значение пускового тока электродвигателя Iпуск.max = Iр.
Переход к другим обозначениям обусловлен спецификой наименования параметров АВ и расцепителей, ориентированной на зарубежную нормативно-техническую документацию.
Более подробно о характеристиках автоматических выключателей можно почитать в нашей статье.
Выбор автомата по мощности
То, что с электричеством шутки плохи, известно каждому. Неправильный расчёт схемы электроснабжения может привести как минимум к двум неприятным последствиям. Первое, это когда при включении нескольких энергоёмких электроприборов (например, стиральной машины, электрочайника и утюга) срабатывают автоматические выключатели и сеть обесточивается. Неприятно, но не смертельно. Второе, это когда при включении тех же приборов автоматы не сработают, и начнёт плавиться и дымиться электропроводка. А это уже смертельная опасность: до пожара всего один шаг. Вот почему выбор автомата по мощности нагрузки – дело первостепенной важности.
Автоматический однополюсный выключатель Schneider ВА63 1П 25А С на 25 ампер.
Немного теории
Из курса физики известно, что существует зависимость между электрической мощностью, силой тока и напряжением в электрической сети. В упрощённом виде эта зависимость выражается следующей формулой для однофазной сети:
где W – мощность тока в ваттах (Вт);
I – сила тока в амперах (А);
V – напряжение в вольтах (В).
В данном случае нас будет интересовать сила тока, поскольку по этому параметру часто подбирается автомат защиты электросети и характеристики электропроводки. Для удобства преобразуем вышеприведённую формулу в выражение:
В качестве примера рассчитаем силу тока для нагрузки, которую дают на электросеть упомянутые выше энергоёмкие потребители. Их суммарная мощность составит порядка 6 кВт, и при напряжении 220 В мы получим силу тока в цепи:
I = 6000 Вт / 220 В = 27,3 А
Для трёхфазной схемы подключения формула (2) примет следующий вид:
Это изменение вызвано тем обстоятельством, что при равной нагрузке и равномерном распределении мощности по фазам ток в трёхфазной сети будет втрое меньше. Таким образом, при той же суммарной мощности в 6 кВт, но при напряжении 380 В, сила тока в цепи будет равна:
I = 6000 Вт / (1,73 х 380 В) = 9,1 А
Получив данный показатель, можно приступать к подбору автоматического выключателя, обеспечивающего защиту сети от перегрузки.
Подбор номинала автоматического выключателя по току и мощности нагрузки
Для выбора подходящего автомата удобно рассчитать силу тока на один киловатт мощности нагрузки и составить соответствующую таблицу. Применив формулу (2) и коэффициент мощности 0.95 для напряжения 220 В, получим:
1000 Вт / (220 В х 0,95) = 4,78 А
Учитывая, что напряжение в наших электросетях нередко не дотягивает до положенных 220 В, вполне корректно принять значение 5 А на 1 кВт мощности. Тогда таблица зависимости силы тока от нагрузки будет выглядеть в таблице 1, следующим образом:
| Мощность, кВт | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 |
| Сила тока, А | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
Данная таблица даёт приблизительную оценку силы переменного тока, протекающего по однофазной электрической сети при включении бытовых электроприборов. При этом следует помнить, что имеется в виду пиковая потребляемая мощность, а не средняя. Эту информацию можно найти в документации, прилагаемой к электротехническому изделию. На практике удобней пользоваться таблицей предельных нагрузок, учитывающей тот факт, что автоматы выпускаются с определённым номиналом по силе тока (таблица 2):
| Схема подключения | Номиналы автоматов по току | |||||||
| 10 А | 16 А | 20 А | 25 А | 32 А | 40 А | 50 А | 63 А | |
| Однофазная, 220 В | 2,2 кВт | 3,5 кВт | 4,4 кВт | 5,5 кВт | 7,0 кВт | 8,8 кВт | 11 кВт | 14 кВт |
| Трёхфазная, 380 В | 6,6 кВт | 10,6 | 13,2 | 16,5 | 21,0 | 26,4 | 33,1 | 41,6 |
Например, если нужно узнать, на сколько ампер нужен автомат под мощность 15 кВт при трёхфазном токе, то ищем в таблице ближайшее большее значение – оно составляет 16,5 кВт, что соответствует автомату на 25 ампер.
В реальности существуют ограничения по выделяемой мощности. В частности, в современных городских многоквартирных домах с электроплитой выделенная мощность составляет от 10 до 12 киловатт, а на входе ставится автомат на 50 А. Эту мощность разумно разбить на группы с учётом того, что самые энергоёмкие приборы концентрируются на кухне и в ванной комнате. На каждую группу ставится свой автомат, что позволяет исключить полное обесточивание квартиры в случае возникновения перегрузки на одной из линий.
В частности, под электроплиту (или варочную панель) целесообразно сделать отдельный ввод и установить автомат на 32 или 40 ампер (в зависимости от мощности плиты и духовки), а также силовую розетку с соответствующим номинальным током. Других потребителей подключать к этой группе не стоит. Отдельная линия должна быть и у стиральной машины, и у кондиционера – для них будет достаточно автомата на 25 А.
На вопрос о том, сколько розеток можно подключить на один автомат, можно ответить одной фразой: сколько угодно. Сами по себе розетки не потребляют электроэнергию, то есть не создают нагрузку на сеть. Нужно лишь позаботиться о том, чтобы суммарная мощность одновременно включаемых электроприборов соответствовала сечению провода и мощности автомата, о чём будет сказано ниже.
Для частного дома или коттеджа вводной автомат подбирается в зависимости от выделенной мощности. Далеко не всем хозяевам удаётся получить желаемое количество киловатт, особенно в регионах с ограниченными возможностями электросетей. Но в любом случае, как и для городских квартир, сохраняется принцип разделения потребителей на отдельные группы.
Вводной автомат для частного дома
Подбор номинала автоматического выключателя по сечению провода
Определив номинал автомата, исходя из мощности «подвешенной» нагрузки, необходимо убедиться в том, что электропроводка выдержит соответствующий ток. В качестве ориентира можно воспользоваться нижеприведённой таблицей, составленной для медного провода и однофазной цепи (таблица 3):
Как видим, все три показателя (мощность, сила тока и сечение провода) взаимосвязаны, поэтому номинал автомата можно, в принципе, выбирать по любому из них. В то же время необходимо убедиться, что все параметры стыкуются между собой, и при необходимости сделать соответствующую корректировку.
При любом раскладе следует помнить следующее:
- Установка чрезмерно мощного автомата может привести к тому, что до его срабатывания электрооборудование, не защищённое собственным предохранителем, выйдет из строя.
- Автомат с заниженным числом ампер способен стать источником нервных стрессов, обесточивая дом или отдельные помещения при включении электрочайника, утюга или пылесоса.
Как выбрать автоматический выключатель по току и сечению.
Автоматический выключатель — коммутационный аппарат, назначение которого заключается в быстром и безопасном отключении участка цепи от электросети. Работает только на автоматическое выключение при превышении показателей. Снова восстановить подачу электричества придется вручную. И делать это без знания причины отключения не рекомендуется.
Важно в выборе учитывать сечение вводного кабеля. Например, медный 4 мм 2 — сечение одной жилы в кабеле. По таблице ниже смотрим максимально допустимый этим проводником ток.
Он составляет 36 Ампер. Соответственно, если провода не пропустят выше 36А, то нельзя ставить автомат на 40 Ампер на мощную электроплиту или на ввод. Некоторые слепо следуют рекомендациям, не видя свои реалии.
Придется ставить на 25А и не использовать одновременно более 2 горелок, а вводной на 32А максимум. Такие вот костыли, но если дом старый, то придется делать электрику с тем что имеем.
Как рассчитать автоматический выключатель
Если вы не знаете ничего про тепловой и электромагнитный расцепители, что это и для чего, то вам стоит прочитать сначала другую нашу статью — расцепители автоматического выключателя.
Сначала стоит упомянуть, что существуют стандартные значения характеристики теплового расцепителя (таблица выше), которые обычно ставят в щиток. О выборе характеристик ниже.
Если подбирается автоматический выключатель под конкретную установку или несколько, то сначала нужно рассчитать номинальный ток. Для группы — сложить их вместе по окончанию расчета. Формулы очень простые:
1) Сила тока: I=P/U, (Мощность, Вт/ напряжение, В).
2) Сила тока для двигателей: Iн=Pн/(√3*Uн*cosφ*η).
Мощность нужно перевести из килоВатт в Ватты, если указано в кВт. Косинус Фи и КПД для каждого двигателя свой, и для каждого есть значения в справочной литературе и просторах интернета.
Когда мы узнали силу тока, приступаем к выбору автомата. Цифра указывает ток теплового расцепителя, а буква рядом означает значение токов короткого замыкания, при котором автомат отработает. Это значение, при котором автомат отключится, чтобы не допустить дальнейшего роста токов КЗ, защищая вашу сеть.
- A: 1. Ставятся для защиты дорогой микроэлектроники, не имеющей пусковых нагрузок.
- B: Гарантировано отработает при токах в 3-5 больше номинального. Выбор для освещения.
- C: 5-10. Самая распространенная характеристика для домашних проводок.
- D: 10-20. Чаще всего используется для двигателей с большими пусковыми токами.
Грубо говоря это коэффициенты. Если написано в маркировке «С16», это означает что гарантировано отключится при кратковременном превышении номинала в 160 Ампер (16*10). Указывается диапазон от 5, потому что существуют погрешности, и качество сборки, которые влияют на скорость отключения.
Правильный подбор этой характеристики важен, так как если это будет B для стиральной машины, то при первом запуске автомат будет каждый раз отключать сеть. Ибо это будет превышать пропускное значение, сигнализируя ему о КЗ.
Итак, когда вы рассчитали силу тока вам следует взять небольшой запас.
А теперь небольшой пример, как совместить всё вышесказанное.
Пример рассчета
На практике все просто. Возьмем для примера двигатель стиральной машины мощностью 2 300 Вт. Рассчитываем по второй формуле с кпд и косинусом фи.
Кратность пускового тока у стиралки примем за 5. То есть 11,2*5 = 56 А. Это ток, который будет проходить в цепи не более 5 сек при запуске агрегата. Дальше берем небольшой запас в 10 и 20%.
Теперь смотрим какой автомат нам выбрать под эти значения. Стандартная линейка автоматов по току от производителей:
| Значение Т.Р, Амперы | 1 | 2 | 3 | 6 | 10 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 63 |
Нам подходит аппарат на 16. Далее выберем характеристику. Собственно кратность пускового тока была 5, то есть нам нужен автомат с характеристикой «С». Итог: Берем автоматический выключатель марки — ВА47-29 1Р 16А 4,5кА х-ка С. Или просто «С16».
Производители
На данный момент самыми хорошими можно считать аппараты марок:
- ABB (Германия);
- Legrand (Франция).
Если вы хотите получить высочайшее качество и чувствительность элементов, то стоит присмотреться к их домашних сериям. Из среднего сегмента могу порекомендовать — Schneider Electric. А большинство застройщиков ставят нам дешевые IEK, EKF, TDM и так далее.
Конечно, они могут стоить раз в 5 дешевле. Но стоит ли экономить на безопасности и квартире, стоимостью превышающей этот автомат в тысячи раз?
Как правильно выбрать автоматический выключатель?
Номинальный ток In и типы мгновенного расцепления (B, C, D) являются одними из главных характеристик автоматических выключателей, которые повсеместно применяют в электроустановках зданий для защиты от возгораний их элементов.
Именно по значениям номинального тока и типах мгновенного расцепления, как правило, выбирают автоматические выключатели, применяемые в электроустановках зданий.
При написании статьи использовалась корректная и актуальная информация из книги [1] автора Харечко Ю.В.
О номинальном токе автоматического выключателя.
Номинальные токи автоматических выключателей согласовывают с длительно допустимыми (номинальными) токами защищаемых им проводников Iz, а также с номинальными токами другого электрооборудования, например: штепсельных розеток, зажимов, посредством которых соединяют проводники электропроводок, шин распределительных устройств, к которым присоединяют проводники.
Фото для иллюстрации статьи. Внешний вид автоматических выключателей (А — однополюсный автоматический выключатель серии S 200, Б — трехполюсный автоматический выключатель серии S 200 P)
ВАЖНО! Это есть главное правило выбора автоматического выключателя для электроустановки здания. Сам алгоритм более детально смотрите ниже.
Рассмотрим номинальный ток автоматического выключателя, а также значения номинального тока, установленные ГОСТ IEC 60898-1-2020.
Номинальный ток представляет собой электрический ток, который автоматический выключатель способен проводить в продолжительном режиме при определённой контрольной температуре окружающего воздуха.
Под продолжительным режимом понимают такой режим, при котором автоматический выключатель проводит установившийся электрический ток без срабатывания в течение продолжительного времени – неделями, месяцами и даже годами. То есть автоматический выключатель должен проводить любой электрический ток, не превышающий номинальный ток, и не срабатывать.
Контрольная температура окружающего воздуха представляет собой температуру окружающего воздуха, при которой устанавливают время-токовую характеристику автоматического выключателя. Стандартная контрольная температура окружающего воздуха установлена равной 30 °С.
Автоматический выключатель оснащён расцепителем сверхтока, который обычно состоит из теплового расцепителя перегрузки и электромагнитного расцепителя короткого замыкания.
Функционирование теплового расцепителя перегрузки зависит от температуры окружающего воздуха. Если температура окружающего воздуха превышает 30 °С, тепловой расцепитель инициирует срабатывание автоматического выключателя при меньшем значении сверхтока. Если температура окружающего воздуха меньше 30 °С, тепловой расцепитель инициирует срабатывание автоматического выключателя при более высоком значении сверхтока, чем сверхток, вызывающий его срабатывание при 30 °С.
Иными словами, если температура окружающего воздуха более 30 °С, «номинальный ток» автоматического выключателя уменьшается, если менее 30 °С – увеличивается. Данный факт нужно учитывать при эксплуатации автоматических выключателей.
В ГОСТ IEC 60898-1-2020 установлены следующие предпочтительные значения номинального тока: 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 А. В электроустановках индивидуальных жилых домов и квартир обычно применяют автоматические выключатели с номинальными токами 6, 10, 16, 25, 32, 40, 50 А (выделены наиболее употребляемые).
Некоторые производители выпускают автоматические выключатели со следующими не стандартизированными значениями номинального тока: 0,16; 0,25; 0,3; 0,5; 0,75; 1,0; 1,6; 2; 3 и 4 А. Автоматические выключатели с такими номинальными токами применяют в специальных электроустановках.
Номинальный ток маркируют на автоматическом выключателе без указания единицы измерения с предшествующим обозначением типа мгновенного расцепления (B, C или D), например: В16. О маркировке см. статью: «Расшифровываем маркировку автоматических выключателей«.
Какие требования нужно учесть при выборе автоматического выключателя для защиты от токов перегрузки?
По сути алгоритм выбора автоматического выключателя расписан в МЭК 60364-5-53 (или в национальной версии ГОСТ Р 50571.5.53-2013):
533.2 Выбор устройств для защиты от токов перегрузки
533.2.1 Общие требования
Защитные устройства необходимо выбрать с учетом следующих требований:
- а) номинальный ток или уставка тока защитного устройства In должна быть больше или равна расчетному току цепи IB;
- b) номинальный ток или уставка тока защитного устройства In должна быть меньше или равна допустимому току кабеля Iz;
- c) ток, обеспечивающий в течение условного времени эффективное срабатывание защитного устройства I2, должен быть ⩽ Iz *1,45.
Соблюдение требований a), b) и c) может не обеспечивать защиту в определенных случаях, например, когда возникают длительные сверхтоки менее I2. В таких случаях следует рассматривать выбор кабеля с большей площадью поперечного сечения или выбор устройства со значением I2 ⩽ Iz.
Примечание 1 – При применении требований b) требование c) автоматически выполняется, если защитные устройства соответствуют требованиям IEC 60898 (все части), IEC 60947-2, IEC 61009 (все части), или если АВДТ соответствует требованиям IEC 62423.
Значение тока I2, обеспечивающего эффективное срабатывание защитного устройства, предоставляется производителем.
О типе расцепления автоматического выключателя.
На автоматических выключателях бытового назначения можно увидеть следующую маркировку: B10, C16, D25 и т.д.
Цифрами 10, 16, 25 здесь обозначены значения номинального тока автоматических выключателей (о номинальном токе автоматического выключателя — я написал выше в статье), а буквами B , C , D – типы мгновенного расцепления автоматических выключателей.
Для типов мгновенного расцепления установлены следующие стандартные диапазоны токов мгновенного расцепления , кратные номинальному току In автоматического выключателя:
- тип В – свыше 3 In до 5 In;
- тип С – свыше 5 In до 10 In;
- тип D – свыше 10 In до 20 In.
В этих диапазонах находятся токи мгновенного расцепления всех автоматических выключателей, вызывающие мгновенное (менее 0,1 с) их срабатывание, инициируемое электромагнитными расцепителями короткого замыкания.
Если в главной цепи автоматического выключателя протекает сверхток , величина которого равна нижней границе стандартного диапазона токов мгновенного расцепления (3 In, 5 In, 10 In), то автоматический выключатель должен сработать за промежуток времени более 0,1 с, но менее нескольких секунд или десятков секунд.
При протекании в главной цепи автоматического выключателя сверхтока, равного верхней границе стандартного диапазона токов мгновенного расцепления (5 In, 10 In, 20 In), он должен сработать за промежуток времени менее 0,1 с. Любой сверхток, превышающий верхнюю границу стандартного диапазона токов мгновенного расцепления вызывает мгновенное расцепление автоматического выключателя.
Если значение сверхтока, протекающего в главной цепи автоматического выключателя, находится между нижней и верхней границами стандартного диапазона токов мгновенного расцепления, он может расцепиться либо с незначительной выдержкой времени (несколько секунд), либо без выдержки времени (менее 0,1 с). Фактическое время срабатывания автоматического выключателя определяется его индивидуальной время-токовой характеристикой.
На естественный вопрос:
Существуют следующие рекомендации по применению автоматических выключателей.
Автоматические выключатели с типом мгновенного расцепления В целесообразно применять для защиты от сверхтока большинства конечных электрических цепей в электроустановках индивидуальных жилых домов и квартир. Например, с их помощью можно выполнять защиту конечных электрических цепей освещения и штепсельных розеток.
Автоматические выключатели с типом мгновенного расцепления С обычно используют для защиты от сверхтока электрических цепей, в которых возможны большие пусковые токи при включении электрооборудования, например, конечных электрических цепей освещения, где предусматривается одновременное включение большого числа светильников, конечных электрических цепей электроприёмников, которые имеют встроенные электродвигатели и др.
Автоматические выключатели с типом мгновенного расцепления D необходимо применять для защиты от сверхтока тех электрических цепей, в которых имеются очень большие пусковые токи, появляющиеся, например, при включении трансформаторов, электромагнитных клапанов, больших ёмкостных нагрузок и другого электрооборудования.
У вас может возникнуть вопрос, а как определить пусковой ток? Тут ответ прост. Смотреть в документации на электрооборудование. А если информации о пусковом токе нет в документации на электрооборудование, то нужно проводить измерение. Поскольку пусковой ток может быть кратковременным, измерять осциллографом.
У асинхронного электродвигателя пусковой ток может быть равен 5–7 номинального тока в течение нескольких секунд. У лампы накаливания ещё больше, но доли секунды и т. д.
Для исключения срабатывания автоматического выключателя от пускового тока последний должен быть меньше или равен нижней границе стандартного диапазона токов мгновенного расцепления (3 In, 5 In, 10 In)
Источник: