Как рассчитать и выбрать автоматический выключатель

• Как выбирать номинальный ток?
• По каким параметрам делают расчет номинала?
• Расчет для однофазных сетей
• Расчет для трехфазных сетей
• Неправильный выбор номинала
• Как выбрать характеристику расцепления: В,С,D?
• Неправильный выбор характеристики
• Не переплатите 
• На что влияет отключающая способность?
• Какую отключающую способность выбрать: 6кА,10кА?
• Как и на что влияет количество полюсов?
• Защищать нейтраль или не нужно?
• Когда нельзя ставить 2P и 4P?

Для эффективной защиты сети необходимо выбрать оптимальные параметры, часто указанные в маркировке.

Из маркировки несложно расшифровать наиболее значимые для выбора характеристики. Иногда в маркировке указывается название серии производителя и прочее. Каждый бренд выпускает бюджетные, среднеценовые и премиальные серии, по ним легче сориентироваться с выбором. Тем не менее для эффективности прежде всего нужно определить, какой Вам нужен номинал.

Что такое номинальный ток?

Это максимальный пропускаемый ток, на который не реагирует тепловой расцепитель. Подбирается он по:

• Сечению кабеля - площади среза, достаточной, чтобы пропустить определенную нагрузку и при этом нагреться не выше безопасной температуры;
• Пиковой нагрузке на линии - расчетная суммарная мощность сети, когда работает максимальное количество потребителей.

В данном случае в приоритете сечение кабеля. Нельзя ставить защиту больше, чем кабель может безопасно пропустить. В ином случае он будет сильно нагреваться, до того, как среагирует автомат и возникнет аварийная ситуация.

Фактически, сечение и нагрузка взаимосвязаны. Дело в том, что любой кабель пропускает нагрузку, ограниченную сечением. Его значение рассчитывается еще на этапе планирования. Например, световые линии - маломощные, для них достаточно 0,5мм² или 0,75мм². Для розеточных силовых линий обычно берут 1,5мм² и больше. А уже под сечение подбирается номинал.

Как рассчитать автоматический выключатель

Исходя из того, что он взаимосвязан с максимальной нагрузкой и сечением кабеля, зная хотя бы один из параметров, легко подобрать остальные. Для удобства воспользуйтесь таблицей выбора по мощности и подключению.

Если щиток находится в помещении, необходимо брать номинал максимально близкий к силе тока. Но, учитывайте температуру окружающей среды, так как она влияет на характеристики.

Тепловой расцепитель работает за счет биметаллической пластины, которая при нагревании деформируется и приводит в действие механизм расцепления контактов. Таким образом в помещениях с минусовой температурой тепловая пластина будет дольше нагреваться и «тормозить» с реакцией, потому берите номинал ниже. В саунах, на улице под солнцем и других местах, где всегда жарко, берите выше, так как там реакция расцепителя будет быстрее.

Тем не менее для чистоты расчетов будем ориентироваться на средние значения. Так как в быту чаще всего применяется одна фаза, с нее и начнем.

Расчет для 220В

Если не знаете сечение провода, подбирайте номинал по суммарной мощности потребителей. Рассмотрим пример, когда стоит задача защитить от КЗ розеточную группу на кухне. Там постоянно или время от времени работает:

Допустим, что на соковыжималку, электрочайник и блендер отведена одна розетка (да и в принципе сложно представить, чтобы все работало одновременно), и они не будут включаться одновременно. Берем самый мощный из этих трех потребителей - чайник (1000 Вт). Таким образом максимальная вероятная нагрузка получается 2400Вт (2,4 кВт).

Чтобы узнать силу тока (I), нужно максимальную мощность (P) поделить на напряжение (U). И так, значение I в пике составит:

2400Вт / 220В = 10,9 А.

Берем ближайший номинал - 10А. Возникает вопрос, 10,9А - больше 10А, разве тогда «не выбьет»?

Не успеет, так как для нагрева расцепителю необходимо время. Например, если на автомат в 10А подать 15А, то он сработает примерно через 8 мин, а при 11А будет нагреваться 20 мин, пока не разорвет контакты. Учитывая, что электрочайник выключится через 3-5 минут, сетевая нагрузка упадет раньше, чем среагирует расцепитель.

Обычно в бытовых сетях принято ставить 32А или 25А на вводе, 16А и 10А - на розетки и 6А на освещение. Но, чтобы получить более эффективную защиту от перегрузок, не поленитесь сделать расчеты.

Во многих частных домах и квартирах новостроек делается трехфазный ввод и здесь расчет делается немного иначе.

Расчет для 380В

Для трех фаз применяется формула: I=P/(U × cosφ × √3).
В данном частном случае коэффициент мощности (cosφ) для бытовой сети условно равен 1, а √3 ≈ 1,73.
Представим, что Вам нужно защитить от КЗ трехфазную электроплиту максимальной мощностью 4 кВт.
При включении всех конфорок на максимум, значение I составит:

4000Вт / (380В × 1,73) = 6,08 А.

Ближайший вариант - 6А его и выбираем. По аналогии рассчитывается номинальная сила тока и для других трехфазных потребителей. В любом случае, к его расчету стоит отнестись с большим вниманием, иначе ошибка может дорого обойтись.

Если неправильно выбрать номинальный ток?

Вы можете сделать две ошибки - взять слишком большой, или слишком маленький номинал. Если взять слишком мало, то при пиковых нагрузках будет пропадать свет. В таких условиях Вы будете ограничены в электроснабжении, так как не сможете взять из сети максимум допустимой мощности.

С другой стороны, некоторые пользователи берут номинал «с запасом». Это делать нецелесообразно по двум причинам:

• При превышении допустимой мощности проводка начнет плавиться до того, как сработает расцепитель. В результате обгорают розетки, иногда случаются пожары;
• Вы переплатите деньги, так как чем больше характеристики, тем выше стоимость.

В любом случае при ошибочном выборе у Вас будет неэффективная защита от перегрузок. Потому, лучше не поддавайте себя и свое жилье неоправданному риску.

Не редкость и ситуации, когда номинальный ток выбран правильно, но свет все равно выбивает, при том что проводка целая и все электроприборы исправны. Чаще всего такая проблема возникает из-за неправильно выбранной характеристики расцепления, иногда именуемой классом или типом.

Что такое характеристика расцепления и как ее выбрать?

Бытовая техника, работающая на электродвигателях, выдает пусковые токи, часто в несколько раз превышающие мощность, указанную в техническом паспорте. Например, тот же холодильник на 400Вт на старте обычно выдает 1000-1200Вт.

Чтобы не было мгновенной реакции на кратковременный скачок нагрузки, нужна задержка. По ее длительности и определяется характеристика расцепления.

В быту применяются три класса:

• B - европейский стандарт с наименьшей задержкой перед срабатыванием. Ставится на линии без предполагаемых пусковых токов: освещение, нагревательное оборудование и пр.;
• C - характеризуется средней задержкой перед срабатыванием. Ставится на комбинированные розеточные и силовые линии, где частично включены потребители, работающие на электродвигателях. Самый популярный вариант в домах, квартирах, офисах и пр.;
• D - с наибольшей задержкой, ставится на линии с потенциально высокими пусковыми токами: скважина, полив, гараж и пр.

У каждого класса определяется закономерность между перегрузкой и временем срабатывания. По ней были выведены кривые отключения.

Как видите из графика, чем больше нагрузка превышает номинал, тем быстрее нагреется и сработает расцепитель.

Но, при достижении определенной нагрузки, расцепитель срабатывает мгновенно, воспринимая высокую мощность на старте в качестве КЗ.

Выглядит значение мгновенного отключения следующим образом:

• B - 3-5 In;
• С - 5-10 In;
• D - 10-20 In, где In - номинал.

Чтобы было понятнее, представьте что Вы выбрали In 10А и класс B. При резком скачке нагрузки свыше 30А (что в 3 раза больше), цепь разорвется меньше чем за секунду. Класс C совершит мгновенное отключение только от 50А (в 5 раз больше).

Для каждой цели применения оптимально подходит соответствующая характеристика расцепления, потому никогда ею не пренебрегайте.

Что будет если выбрать не тот класс?

В быту очень часто встречаются проблемы якобы ложного срабатывания. Например, Вы начали ремонт, включаете в розетку перфоратор и «бамс» - резко пропал свет (при средней мощности 800Вт, перфоратор выдает на старте 2400Вт).

А вся причина в том, что на защищаемой розетке скорее всего стоит автомат класса С. В такой ситуации возможны два решения:

1. Тянуть переноску от розетки с классом защиты D;
2. Отключить все потребители из линии, пока мощности не хватит для запуска перфоратора.

Оба решения вызовут дополнительные хлопоты, потому лучше сразу выбирайте подходящую характеристику.

Почему бы просто не ставить максимальную задержку?

Это довольно распространенный вопрос среди неопытных пользователей, и судя по форумам, он возникает достаточно часто. А причин не выбирать класс выше необходимого всего две:

• Чем меньше задержка перед срабатыванием, тем безопаснее сеть. Дело в том, что каждую лишнюю секунду жилы в проводах будут все больше нагреваться, от чего постепенно увеличивается износ всей проводки. Притом задержка будет не только при пусковом токе, но и при реальной перегрузке, от чего зачастую оплавляется изоляция;
• Высокая стоимость. У большинства производителей классы B и C идут в одинаковую цену, но D - традиционно дороже. Получается, так Вы просто переплатите за менее эффективную защиту.

Характеристика срабатывания расцепителя была созданы не спроста, и пренебрегать ею как минимум неразумно. Она так же важна, как и номинал.

Правильно подобранные характеристики - залог эффективности, но чтобы в ответственный момент не случилось беды, не экономьте и на отключающей способности.

На что влияет отключающая способность?

При коротком замыкании расцепитель среагирует только в том случае, если сила КЗ не превышает отключающую способность. Минимальный показатель 3 кА, но в быту, особенно в новостройках, где новая проводка, часто случаются и более мощные замыкания. В таком случае расцепитель просто не разорвет цепь, так как слипнутся контакты и загорится кабель до того, как он успеет среагировать.

Это как раз тот случай, когда лучше не экономить. Но, как определить сколько кА будет достаточно?

Какую отключающую способность выбрать?

В характеристиках Вы наверняка найдете показатели 6кА, 20кА и даже 50кА. Почему бы, например, не поставить дома 35кА?

Дело в том, что в этом нет необходимости. Чтобы возник настолько высокий разряд, необходимо большое сечение проводов, а также источник, который его выработает. Обычно ток КЗ в бытовой проводке не превышает 5кА.

Европейский стандарт рекомендует ставить дома автоматы не ниже 6 кА (!). В старых проводках обычно хватает и 4,5 кА так, как у них выше износ и провода чисто технически не смогут пропустить столько электричества.

Потому брать меньше 3кА нельзя, а выше 6кА особого смысла нет.

Исключение - ввод в квартиру, где стоит защита всей сети. Обычно в щиток заводят толстый кабель с высоким потенциалом проводимости, потому лучше перестраховаться и поставить 10кА.

Почему производители не делают высокую отключающую способность «везде»?

Главная причина - увеличится себестоимость. Для достижения высоких показателей производители применяют высококачественные дорогостоящие материалы, с напылениями серебра, золота и других металлов. Это в разы увеличивает стоимость конструкции.

Потому, брать в квартиру десяток автоматов выше 6 кА нецелесообразно, Вы зря переплатите деньги. Лучше взять один, чтобы поставить на вводе, а остальные выбрать на 4,5кА или 3 кА. В случае КЗ, он разорвет контакты, до того, как пару тысяч ампер проникнут в дом. Так Вы получите более дешевую, и не менее эффективную защиту.

В названиях многих брендов вместе с отключающей способностью встречается и количество полюсов. Но, и однополюсники и двухполюсники ставят на одну и ту же однофазную сеть. Какая между ними разница?

Как и на что влияет количество полюсов?

Полюс в данном случае - это часть корпуса (один модуль) с двумя винтовыми клеммами для присоединения проводов с противоположных сторон. Двухполюсные предназначены для установки на фазу и нейтраль, и при возникновении перегрузки или КЗ, они разрывают оба контакта одновременно.

Чисто технически, если случится авария, то однополюсник и двухполюсник защитят одинаково, так как защита ставится именно на фазу (нейтраль защищать необязательно). Но, зачем тогда два полюса?

Все дело в том, что так надежнее. Например, если из-за поломки вдруг нулевой провод окажется под напряжением, то «однополюсник» в таком случае будет бесполезным. В быту такая авария маловероятная, но все же может случиться.

В каких случаях нужно защищать нейтраль?

Наиболее распространенный случай, когда из-за ошибки электрика страдает весь дом. Например, если во время работ в распределительном щитке он перепутал фазу с нулем. Бытовая техника будет работать, как и работала, а вот в случае КЗ однополюсник уже не защитит. Он разорвет цепь на выходе сверхтока из сети, после того, как пострадает включенное в розетку оборудование.

Ни ПУЭ, ни СНиПы не говорят о том, что нейтраль нужно защищать от КЗ, но в определенных случаях это необходимо.

Обычно двухполюсные автоматы устанавливают на вводе, чтобы защитить всю сеть или отдельное электрооборудование подключенное напрямую к щитку, например, бойлер, кондиционер или электрокотел. Если тот же бойлер сломается, то его разборка подвергнет Вас опасности, так как нейтраль не будет отключена. Если вдруг она окажется под напряжением, то можно получить сильные токовые ожоги и травмы.

С помощью двух полюсов Вы полностью изолируете бойлер от электроснабжения, разорвав силовую линию и нейтраль.

Аналогичным образом применяются четырехполюсники в трехфазных сетях. Вместе с фазными линиями одновременно разрывается «ноль», за счет чего в мгновение отключается определенный участок от электроснабжения. Потому их целесообразно ставить на вводе 380В или например, для защиты трехфазной электроплиты.

С другой стороны, нет никакого смысла «тулить» двухполюсники или четырехполюсники на розеточные группы и освещение. Если потребуется ремонт, просто отключите ввод. Этого будет вполне достаточно для безопасного ремонта и обслуживания. Кроме того, Вы еще и сэкономите место в щитке.

В определенных условиях применять двухполюсники или четырехполюсники вообще запрещено.

Когда нельзя ставить 2P и 4P

Почти во всех бытовых сетях применяется система заземления TN-S, где нейтраль (N) и земля (PE) - разделены. Она более безопасная и эффективная.

Но, в старых домах еще советской постройки иногда встречается система TN-C, где «ноль» соединен с землей (PEN). В таком случае 2Р, 4Р ставить запрещено - ПУЭ (п.1.7.145).

Запрет обусловлен тем, что вероятна ситуация, когда при аварии не произойдет одновременного расцепления фазы и PEN-проводника. Например, если при отключении случилась утечка с поврежденного электрооборудования, то при обрыве заземления, ее потенциал вызовет обгорание нейтральной клеммы, залипание расцепителя и прочие проблемы. В такой ситуации нет гарантии одновременного расцепления фазных и нулевых проводов.

Неопытные пользователи в 220В сетях иногда ставят отдельные однополюсники на фазу и нейтраль. Так делать нельзя, потому что оба контакта должны разрываться одновременно.

Представьте ситуацию, когда в щитке первый раз работает человек, не знающий о таком «хитроумном» подключении. Ему нужно отремонтировать что-либо из бытовой техники и для этого он отключает автомат. Но, не тот, который стоит на фазе, а тот, что на нулевом проводе. В результате вся техника остается под напряжением и при неосторожном касании к фазному проводу гарантирован удар током.

Будьте внимательны к выбору автоматического выключателя - конечно, если Вам важна работоспособность бытовой техники, целостность сетевой проводки и здоровье. В ином случае, Вы просто выбросите деньги на ветер и при аварии не получите достаточный уровень защиты.