Правильный расчёт номинала для автомата по мощности тока
Работа и сферы использования автоматов
Достаточно часто, пользователи игнорируют выбор автомата по мощности нагрузки и приобретают устройства защиты руководствуясь одним из следующих критериев:
- дешевизна устройства;
- изрядная мощность.
Этот подход обуславливается нежеланием произвести расчёт автомата по мощности устройств, входящих в состав коммуникаций, в конечном итоге, приводит к авариям. Приходят в негодность дорогостоящие бытовые приборы, в сети происходят замыкания или возникает пожароопасная обстановка.
Современные выключатели для отключения питания в автоматическом режиме, защищают электрическую сеть с двух направлений:
- теплового воздействия;
- электромагнитного скача.
Такое техническое решение предохраняет силовые линии и подключённые приборы от длительного воздействия тока, выходящего за рамки номинальных значений. Также, автоматы защищают электрические коммуникации и устройства от замыканий.
Для защиты от тока критической мощности и высокой температуры, в автоматы устанавливаются специальные пластины биметаллического типа, изготавливаемые из двух различных металлов. Если на элемент оказывается воздействие током мощностью выше расчётного номинала, то пластина становится гибкой. За счёт этого осуществляется давление на контур отключения, и происходит срабатывание автомата.
Электромагнитная защита в таких выключателях реализована на основе соленоида, имеющего сердечник, сдвигающегося в сторону отключения при пропускании через него сверх токов, возникающих при замыканиях. Это обеспечивает быстрое срабатывание автоматики при критических скачках напряжения в коммуникациях и гарантировать сохранность подключённой периферии.
Такие выключатели широко распространены и применяются в бытовых сетях, а также на производстве. Везде где есть электрические коммуникации, установка этих устройств необходима, поскольку их основное назначение – обеспечение безопасной эксплуатации электротехнического оборудования.
Опасность несоответствия проводников сетевой нагрузке
Грамотный выбор автомата по мощности является важной задачей при создании, ремонте и расширении сети электрических коммуникаций. Ошибки при выборе устройства защиты делают схему уязвимой для резких скачков напряжения.
Однако наряду с выбором оптимально подходящего автоматического выключателя, не менее важен верный расчёт сечения проводника. Если электропроводка имеет недостаточную пропускную способность, при повышении нагрузки и выхода её за номинальные показатели, коммуникации начинают ощутимо нагреваться. Критическое повышение температуры провоцирует плавление изоляционного слоя и возникновение пожара.
Для наглядности, приведём пример показывающий опасность, которая возникает, когда сечение проводника не соответствует мощности потребления приборов, подключённых в сеть. Предположим, что была приобретена квартира в доме старой постройки и к электрическим коммуникациям были подключены бытовые приборы современного образца, с высоким потреблением энергии.
Посчитав суммарную мощность, хозяева получили 5 киловатт общей нагрузки. Этот показатель примерно равен 23 амперам. Логичной кажется монтаж автоматического выключателя на 25 ампер. Вроде бы, подбор автомата по мощности выполнен верно и коммуникации готовы к безопасному использованию.
Однако в момент подключения всех устройств, через непродолжительное время в квартире наблюдается запах горелого изоляционного слоя и задымление. Если срочно не обесточить сеть, неизбежно возгорание проводки. При этом защитный автомат бездействует, поскольку номинальная мощность, на которую он рассчитан, не превышена.
При возгорании изоляционного слоя возникает короткое замыкание, на которое автомат среагирует и отключит питание. Но будет уже поздно, поскольку пламя уже возникло и начало распространяться по квартире.
Если разобраться в причинах, то выясниться, что старая проводка имела поперечное сечение в полтора квадратных миллиметров. Такой кабель рассчитан на максимальный ток в 19 ампер, соответственно он не способен выдерживать нагрузку современных бытовых приборов.
Для облегчения вычислений мы приводим таблицу типовых значений для проводников из меди и алюминия. В таблице также учитываются и способы прокладки проводки, от них во многом зависит окончательное сечение проводников.
Защита наиболее слабого звена
Приведённый выше пример, ярко показывает необходимость выполнения расчётов номиналов выключателей с учётом не только общей суммы мощностей подключаемых приборов, но и пропускной способности проводки, из которых сформирована сеть.
Зачастую, особенно в домах старой постройки, электрические коммуникации даже в пределах одной квартиры, могут состоять из проводников различных сечений. В таком случае определяется самый тонкий провод, и расчёт защитного контура выполняют исходя из минимальных показателей.
В ПУЭ чётко регламентируют этот момент, указывая на необходимость защиты самого уязвимого участка в сети. Номинал устанавливаемого автомата должен быть в пределах суммарной мощности подключаемого к сети оборудованию. Исходя из этого, проводка должна выдерживать такую нагрузку. В ином случае защитный выключатель устанавливается, опираясь на минимальное значение сечения проводников в схеме.
Если проигнорировать эти требования, то в случае аварии претензии к производителям бытовых приборов будут безосновательными. Вследствие неправильного выбора номинала защитного устройства опасность эксплуатации сети повышается в разы.
Выключатель-автомат – расчёт номинала
После определения сечения проводника, способного без последствий функционировать при суммарной мощности подключённых к сети приборов, можно приступать к расчётам номинальных показателей для автомата. Вычисления будут проводиться согласно силе тока. Для таких вычислений, достаточно воспользоваться простой формулой известной ещё из курса физики преподаваемого в школе:
Обозначения:
- I –ток по номиналу;
- P – мощность приборов в сумме;
- U – напряжение.
Подставив в формулу исходные значения, получают соответствующий показатель для защитного устройства. Ниже размещена таблица облегчающая поиск оптимального значения для таких выключателей.
Возможности понижения номинального значения для автомата
Достаточно часто, потребители электроэнергии монтируют в коммуникациях автоматы имеющие заниженный номинал, по сравнению с пропускными возможностями кабеля в сети. Таким образом делается попытка сделать определённый запас на срабатывание автоматики. Однако понижение номинала оправдано только если суммарная мощность подключённых к сети приборов значительно ниже возможностей кабеля выдерживать нагрузки.
Если после монтажа электрических коммуникаций, часть планировавшихся приборов была удалена из схемы подключения, с целью повышения безопасности можно понизить номинал автоматов. Этим достигается повышенная чувствительность автоматики и более быстрое реагирование на пиковые нагрузки.
Например, в стиральной машине заклинило двигатель. В такой ситуации короткого замыкания не происходит, и автоматика не отключает питание в сети. Более чувствительный выключатель успеет среагировать и предотвратить оплавление обмотки в электродвигателе.
Более низкие номиналы автоматов часто используют на нескольких линиях и установке жёсткого лимита на каждую ветку схемы. Например, необходимо смонтировать автомат, имеющий номинал 20 ампер на ветку, предназначенную для кухни. Предположим, что к ней подключены следующие бытовые приборы:
- варочная панель – 3,5 киловатта;
- морозильная камера – 200 ватт;
- холодильник –400 ватт и ток запуска 1,2 киловатта.
Дополнительно разрешено подключать ещё один прибор, который потребляет на более 2 киловатт. Путь, это будет электрочайник.
Чрез автомат имеющим номинал 20 ампер можно, не более часа, пропускать ток мощностью:
20×220×1,13=5 киловатт
Чтобы добиться гарантированного отключения мощность должна составлять:
20×220×1,45=6,3 киловатт
Если одновременно включить панель для варки и чайник, то общая потребляемая мощность будет 1,25 от номинального значения автомата. Поскольку чайник включается на непродолжительное время, то автомат не сработает. Если запустится холодильник и подключится морозильная камера, то нагрузка составит уже 1,43 от номинала.
Этот показатель вплотную приближается к гарантированному отключению, но такая ситуация возникает крайне редко. При этом период пиковых нагрузок будет достаточно коротким. Делается вывод, что подобной схеме допустимо использовать автомат с номиналом в 20 ампер. Подобные подключения позволяют устанавливать более слабые выключатели автоматического типа на отдельные лини без риска для остальных коммуникаций.
Заключение
Ещё раз напоминаем о необходимости установки защитных выключателей с автоматическим срабатыванием, в любые электрические коммуникации. Только так можно избежать ситуаций связанных с аварией, как в быту, так и на производстве и обеспечить безопасность эксплуатации силовых контуров.
