Выбор автомата по сечению кабеля и мощности нагрузки

Принцип работы

• Когда рукоятка управления сдвигается к верху, происходит подключение аппарата к проводке, соответственно, сдвигание ее вниз, отключает защиту.
• Тепловой расцепитель – это пластина, содержащая два металла, при воздействии электричества она становится теплой, когда напряжение становится больше номинального значения, пластина деформируется за счет чего рубильник отсоединяется и воздействие электричества прекращается.
• Электромагнитный расцепитель – это катушка с металлической проволокой, внутри которой находится центр с пружиной. Если напряжение в цепи превышает норму, сердцевина катушки начинает смещаться, сопротивляясь напряжению пружины, таким образом происходит отключение коммутатора.

В нормальном стабильном функционировании защитного пакетника напряжение поступает через кабель по верхней клемме, затем по обоим контактам (подвижному и неподвижному) передается на гибкий проводник к электромагнитному расцепителю, снова через гибкий проводник на тепловой расцепитель и далее на нижнюю клемму к остальной сети.

Функции автоматического выключателя

Автоматический выключатель – устройство, размыкающее электрическую цепь в случае перегрузки или короткого замыкания

Согласно ПУЭ, основная функция автоматических отключающих устройств – защита электросети от КЗ и перегрузок. Этот прибор отключает потребителя от линии при превышении током заданной для него номинальной величины (уставки). Вместе с тем он не должен срабатывать при допустимой для него токовой нагрузке (при одновременном включении утюга и варочной панели, например).

Функция линейного предохранителя проявляется также в защите кабеля питания от термического разрушения из-за возгорания его оболочки и последующего за этим пожара. Такие ситуации вполне возможны, поскольку в условиях КЗ токи в линии достигают тысяч ампер. Ни одна из известных марок кабельной продукции при указанных нагрузках не сможет выдержать и нескольких минут. Не говоря уже об обычных изделиях с сечением жил 2,5 кв. мм, традиционно используемых для обустройства электропроводки в частных домах и городских квартирах.

Зависимость тока, мощности и сечения жил

Измерить и произвести расчеты площади сечения кабеля по диаметру жилы недостаточно. Перед прокладкой проводки или иных типов электросетей необходимо также знать пропускную способность кабельной продукции.

• Выбирая кабель, необходимо руководствоваться несколькими критериями:
• сила электротока, которую будет пропускать кабель;
• мощность потребителей;
• токовая нагрузка, оказываемая на кабель.

Мощность

Самым важным параметром при электромонтажных работах (в частности прокладке кабелей) является пропускная мощность. От сечения проводника зависит максимальная мощность передаваемой по нему электроэнергии

Поэтому крайне важно знать общую мощность источников потребления энергии, которые будут подключены к проводу

Обычно производители бытовой техники, приборов и иных электротехнических изделий указывают на этикетке и в прилагаемой к ним документации максимальную и среднюю мощность потребления.

Например, машина для стирки белья может потреблять электроэнергию в диапазоне от десятков Вт/ч при режиме полоскания до 2,7 кВт/ч при нагреве воды.

Соответственно, к ней должен подключаться провод с тем сечением, которого хватит для передачи электроэнергии максимальной мощности. Если к кабелю подключается два и более потребителя, то общая мощность определяется путем сложения предельных значений каждого из них.

Усредненная мощность всех электроприборов и осветительных устройств в квартире редко превышает 7500 Вт для однофазной сети. Соответственно, сечения кабелей в электропроводке необходимо подбирать под это значение.

Рекомендуется округлять сечение в сторону увеличения мощности из-за возможного увеличения потребляемой электроэнергии в будущем. Обычно берут следующую по числу площадь сечения от рассчитанной величины. Так, для значения общей мощности 7,5 кВт необходимо использовать медный кабель с сечением жилы 4 мм2, который способен пропустить около 8,3 кВт. Сечение проводника с алюминиевой жилой в таком случае должно быть не менее 6 мм2, пропускающее мощность тока от 7,9 кВт.

В индивидуальных жилых постройках нередко применяется трехфазная система электроснабжения на 380 В. Однако большая часть техники не рассчитана на такое электронапряжение. Напряжение в 220 В создается посредством их подсоединения в сеть через нулевой кабель с равномерным распределением токовой нагрузки на все фазы.

Электроток

Зачастую мощность электрооборудования и техники может быть не известна владельцу из-за отсутствия этой характеристики в документации или полностью утерянных документов, этикеток. Выход в такой ситуации один – произвести расчет по формуле самостоятельно.

Мощность определяется по формуле:

P = U*I

• где:
• Р – мощность, измеряемая в ваттах (Вт);
• I – сила электротока, измеряемая в амперах (А);
• U – приложенное электронапряжение, измеряемое в вольтах (В).

• Когда неизвестна сила электротока, то ее можно измерить контрольно-измерительными приборами:
• амперметром;
• мультиметром;
• токоизмерительными клещами.

После определения потребляемой мощности и силы электротока можно посредством нижеприведенной таблицы узнать необходимое сечение кабеля.

Нагрузка

Расчет сечения кабельных изделий по токовой нагрузке необходимо производить для дальнейшей защиты их от перегрева. Когда по проводникам проходит слишком большой электроток для их сечения, то может происходить разрушение и оплавление изоляционного слоя.

Предельно допустимая длительная токовая нагрузка – это количественное значение электротока, который сможет пропускать кабель достаточно долго без перегревов. Для определения этого показателя изначально необходимо просуммировать мощности всех энергопотребителей.

После этого произвести вычисления токовой нагрузки по формулам:

однофазная сеть:  I = P_∑*Ki/U

трехфазная сеть:  I = P_∑*Ki/(√3*U)

• где:
• P_∑ – общая мощность энергопотребителей;
• Ki – коэффициент, равный 0,75;
• U – электронапряжение в сети.

Виды автоматов

Классификация автоматических выключателей происходит по следующим параметрам:

• количество полюсов;
• номинальный и предельный токи;
• применяемый тип электромагнитного расцепителя;
• максимальная мощность отключаемой способности.

Рассмотрим по порядку.

Количество полюсов

Количество полюсов — такое количество фаз, которое способен защищать автомат. По количеству полюсов автоматы могут быть:

1. Однополюсные. Обеспечивается защита одного выходящего провода, одной фазы.
2. Двухполюсные. Как правило, это два совмещенных однополюсных автомата с одной общей ручкой управления. В ситуации, когда ток одного из автоматов превышает разрешенную нагрузку происходит отключение обоих устройств. Используются двухполюсные автоматы для полного отключения нагрузки (одна фаза), отключая рабочую фазу и рабочий нуль.
3. Трехполюсные. Используются с трехфазными цепями, при превышении нагрузки происходит отключение трех фаз одновременно. Такие автоматы так же имеют один общий размыкатель цепи.
4. Четырехполюсные. Аналогичны двухполюсным, но предназначены для работы с трехфазными цепями. При превышении нагрузки происходит размыкание трех фаз и рабочего нуля одновременно.

Номинальный и предельный токи

Тут все просто — такая сила тока, при которой автомат будет размыкать цепь. При номинальном токе и даже немного больше заявленного будет осуществляться работа, однако только при превышении предельного тока на 10–15% произойдет отключение. Обусловлено это тем, что достаточно часто стартовые токи превышают предельно возможные токи на небольшой промежуток времени, поэтому в автомате есть определенный запас времени, по истечению которого произойдет размыкание цепи.

Тип электромагнитного расцепителя

Эта деталь автомата, которая позволяет размыкать цепь при коротком замыкании, а так же в случае повышения тока (перегрузки) на определенное количество раз. Расцепители разделяются на несколько категорий, рассмотрим самые популярные:

• B — размыкание при превышении номинального тока в 3–5 раз;
• C — при превышении в 5–10 раз;
• D — при превышении в 10–20 раз.

Максимальная мощность отключаемой способности. Такое значение тока короткого замыкания (определяется в тысячах ампер), при котором автомат останется рабочим после размыкания цепи из-за короткого замыкания.

Подбор оптимального сечения кабеля

Каждый кабель, как и автомат, имеет определенный разрешенный ток нагрузки. В зависимости от сечения и материала кабеля варьируется и ток нагрузки. Для выбора автомата по сечению кабеля следует использовать таблицу.

Необходимо заметить, что допускается выбирать кабель с небольшим запасом, но никак не пакетный выключатель! Автомат должен соответствовать планируемой нагрузке! В соответствии с правилами устройств электроустановок 3.1.4 — токи уставок автоматов следует выбирать такие, которые будут меньше расчетных токов выбираемых зон.

Рассмотрим на примере, на определенном участке электропроводка проложена кабелем сечением 2.5 мм квадратных, а нагрузка составляет 12 кВт, в данном случае при монтаже автомата (по минимальному току) на 50 А произойдет возгорание проводки, так как провод с данным сечением рассчитан на разрешенный ток в 27 А, а через него проходит значительно больше. В данном случае разрыва цепи не происходит, так как автомат адаптирован под данные токи, а провод — нет, автоматика отключит автомат только в случае короткого замыкания.

Пренебрежение данным правилом грозит серьезными последствиями!

Именно благодаря такому принципу проводка никогда не перегреется и, следовательно, не произойдет возгорания.

Пример выбора автоматического выключателя

Имеем группу от щитка к которой планируется подключить посудомоечную машину -1,6 кВт, кофеварку – 0,6 кВт и электрочайник – 2,0 кВт.

Считаем общую нагрузку и вычисляем ток.

Нагрузка = 0,6+1,6+2,0=4,2 кВт. Ток = 4,2*5=21А.

Смотрим таблицу выше, под рассчитанный нами ток подходят все сечения проводников кроме 1,5мм2 для меди и 1,5 и 2,5 по алюминию.

Выбираем медный кабель с жилами сечением 2,5мм2, т.к. покупать кабель большего сечения по меди не имеет смысла, а алюминиевые проводники не рекомендуются к применению, а может и уже запрещены.

Смотрим шкалу номиналов выпускаемых автоматов — 0.5; 1.6; 2.5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 13; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63.

Автоматический выключатель для нашей сети подойдет на 25А, так как на 16А не подходит потому что рассчитанный ток (21А.) превышает номинал автомата 16А, что вызовет его срабатывание, при включении всех трех электроприемников сразу. Автомат на 32А не подойдет потому что превышает ДДТ выбранного нами кабеля 25А., что может вызвать, перегрев проводника и как следствие пожар.

Принцип работы защитного автомата

Основной функцией автоматических выключателей является защита изоляции проводов и силовых кабелей от разрушений под действием токов коротких замыканий. Эти приборы не способны защитить людей от поражения электротоком, они оберегают только сеть и оборудование. Действие автоматических выключателей обеспечивает нормальный режим функционирования проводки, полностью устраняя угрозу возгорания.

При выборе автомата нужно обязательно учитывать, что завышенные характеристики прибора будут способствовать пропуску токов, критических для проводки. В этом случае не произойдет отключения защищаемого участка, что приведет к оплавлению или возгоранию изоляции. В случае заниженных характеристик автомата линия будет постоянно разрываться при запуске мощной техники. Автоматы очень быстро выходят из строя вследствие залипания контактов под воздействием слишком высоких токов.

Основными рабочими элементами автоматов являются расцепители, непосредственно разрывающие цепь в критических ситуациях. Они разделяются на следующие виды:

• Электромагнитные расцепители. Они практически мгновенно реагируют на токи короткого замыкания и отсекают нужный участок в течение 0,01 или 001 секунды. Конструкция включает в себя катушку с пружиной и сердечник, втягивающийся под воздействием высоких токов. Во время втягивания сердечник приводит в действие пружину, связанную с расцепляющим устройством.
• Тепловые биметаллические расцепители. Обеспечивают защиту сетей от перегрузок. Они обеспечивают разрыв цепи при прохождении тока, не соответствующего предельным рабочим параметрам кабеля. Под действием высокого тока биметаллическая пластина изгибается и вызывает срабатывание расцепителя.

В большинстве автоматов, используемых в быту, используется электромагнитный и тепловой расцепитель. Слаженная комбинация этих двух элементов обеспечивает надежную работу защитной аппаратуры.

Автоматические выключатели разных производителей

Для выполнения отмеченных функций в стандартной конструкции применяют две технологии. При быстром увеличении силы тока выше определенного расчетом уровня соленоид создает магнитное поле, которое перемещает шток. Через механический привод этот узел размыкает контактную группу. Параметры узла рассчитывают с учетом пусковых нагрузок, чтобы исключить ложные срабатывания.

Вторая защита организована с применением известного явления – нагрева проводника пропусканием тока. Соответствующий участок цепи создают из биметаллической пластины. При повышении температуры она изменяет форму вплоть до разрыва контакта. В некоторых моделях автоматов предусмотрена специальная регулировка для настройки уровня чувствительности.

Измерение сечения проводников по диаметру

Существует несколько способов, как определить сечение кабеля или провода. Разница при определении площади сечения проводов и кабелей будет заключаться в том, что в кабельной продукции требуется производить замеры каждой жилы в отдельности и суммировать показатели.

Для информации. Измеряя рассматриваемый параметр контрольно-измерительными приборами, необходимо изначально произвести замеры диаметров токопроводящих элементов, желательно сняв изоляционный слой.

Приборы и процесс измерения

Приборами для замеров могут выступать штангенциркуль или микрометр. Используют обычно механические приспособления, но могут применяться и электронные аналоги с цифровым экраном.

Внешний вид механического микрометра

В основном, замеряют диаметр проводов и кабелей посредством штангенциркуля, так как он найдется в почти каждом домашнем хозяйстве. Им также можно замерять диаметр проводов в работающей сети, например, розетке или щитовом устройстве.

Замер диаметра механическим штангенциркулем

Определение сечения провода по диаметру совершается по следующей формуле:

S = (3,14/4)*D2, где D – диаметр провода.

Если кабель в своем составе имеет больше одной жилы, то необходимо произвести замеры диаметра и расчет сечения по вышеприведенной формуле для каждой из них, после объединить полученный результат, воспользовавшись формулой:

Sобщ= S1 + S2 +…+Sn, где:

• Sобщ – общая площадь поперечного сечения;
• S1, S2, …, Sn – поперечные сечения каждой жилы.

На заметку. Для точности полученного результата рекомендуется производить измерения не менее трех раз, поворачивая проводник в разные стороны. Результатом будет являться средний показатель.

Определение диаметра жилки цифровым штангенциркулем

При отсутствии штангенциркуля или микрометра диаметр проводника можно определить посредством обычной линейки. Для этого необходимо выполнить следующие манипуляции:

1. Очистить изоляционный слой жилы;
2. Накрутить плотно друг другу витки вокруг карандаша (их должно быть не менее 15-17 шт.);
3. Произвести замер длины намотки;
4. Разделить полученную величину на количество витков.

Важно! Если витки не будут уложены на карандаш равномерно с зазорами, то точность полученных результатов измерения сечения кабеля по диаметру будет под сомнением. Для повышения точности замеров рекомендуется производить замеры с разных сторон

Толстые жилы навить на простой карандаш будет сложно, поэтому лучше прибегнуть к штангенциркулю.

После измерения диаметра площадь сечения провода рассчитывается по вышеописанной формуле или определяется по специальной таблице, где каждому диаметру соответствует величина площади сечения.

Измерение диметра проводникового изделия посредством линейки

Диаметр провода, имеющего в своем составе сверхтонкие жилы, лучше замерять микрометром, так как штангенциркуль может с легкостью проломить ее.

Определить сечение кабеля по диаметру проще всего посредством таблицы, которая приведена ниже.

Таблица соответствия диаметра провода сечению провода

0,8	0,5
0,9	0,63
1	0,75
1,1	0,95
1,2	1,13
1,3	1,33
1,4	1,53
1,5	1,77
1,6	2
1,8	2,54
2	3,14
2,2	3,8
2,3	4,15
2,5	4,91
2,6	5,31
2,8	6,15
3	7,06
3,2	7,99
3,4	9,02
3,6	10,11
4	12,48
4,5	15,79

Выбор сечения проводника по мощности и длине

От длины проводника зависит напряжение, которое поступает в конечную точку. Может сложиться ситуация, когда в точке потребления напряжение окажется недостаточным для работы электроприборов.

В бытовых электро-коммуникациях этими потерями пренебрегают и берут кабель на десять-пятнадцать сантиметров длиннее необходимого. Этот излишек расходуется на выполнение коммутации. При подсоединении к распределительному щиту, запас увеличивают, учитывая необходимость подключения защитных автоматов.

Кабель, проложенный закрытым способомИсточник kadetbrand.ru

Прокладывая линии большой протяжённости следует брать во внимание неизбежное падение напряжения. У любого есть собственное сопротивление, на которое влияют три основных фактора:

1. Длина, измеряемая в метрах. При увеличении этого показателя увеличиваются потери.
2. Поперечное сечение, измеряемое в квадратных миллиметрах. Если этот параметр увеличивается, то снижается падение напряжения.
3. Сопротивление материала проводника, значение которого берётся из справочных данных. Они показывают эталонное сопротивление провода сечением один миллиметр и длиной один метр.

Произведение сопротивления и силы тока численно отражает падение напряжения. Эта величина не должна превышать пяти процентов. Если она превышает данный показатель, то необходимо брать проводник с большим сечением.

Еще о том, как рассчитать сечение кабеля в видео:

Расчёт сечения по формулам

Алгоритм выбора следующий:

Рассчитывается площадь проводника по длине и максимальной мощности по формуле:

Источник infopedia.su

Где:

P – мощность;

U – напряжение;

cosф – коэффициент.

Для бытовых электросетей значение коэффициента равно единице. Для промышленных коммуникаций он рассчитывается как отношение активной мощности к полной.

• В таблице ПУЭ находится сечение по току.
• Рассчитывается сопротивление проводки:

Источник textarchive.ru

Где:

ρ – сопротивление;

l – длина;

S – поперечная площадь сечения.

При этом, не стоит забывать, что ток движется в обоих направлениях и по факту сопротивление равно:

Источник textarchive.ru

Падение напряжения соответствует соотношению:

Источник moypatent.ru

В процентном отношении падение напряжения выглядит следующим образом:

Источник tex.stackovernet.com

Если результат превышает пять процентов, то в справочнике ищется ближайшее поперечное сечение с большим значением.

Подобные расчёты редко выполняются родовыми потребителями электроэнергии. Для этого есть профильные специалисты и масса справочного материала. Более того, в интернете размещено множество онлайн-калькуляторов, при помощи которых все вычисления можно произвести за пару кликов.

Наглядно расчет сечения кабеля по формулам в видео:

Сечение и способ укладки

Ещё один фактор который влияет на выбор сечения проводника – способ прокладки линий. Их существует два:

• открытый;
• закрытый.

При первом способе проводка укладывается в специальный короб или гофрированную трубу и находится на поверхности стены. Второй вариант предполагает замуровывание кабеля внутрь отделки или основного тела стен.

Здесь основное значение играет теплопроводность окружающей среды. В грунте тепло от кабеля отводится лучше, чем на воздухе. Поэтому при закрытом способе берутся провода с меньшим сечением чем при открытом. В таблице ниже указано как влияет способ укладки на сечение проводника.

Способ укладки и сечение проводникаИсточник m-strana.ru

Сводная таблица

Существуют таблицы, которые позволяют определить необходимо сечение используя сразу несколько параметров – ток, мощность, материал проводника и так далее. Они более удобны в использовании и одна из них размещена ниже. В ней указано сечение провода по току и мощности, а также учитывается способ укладки.

Сечение провода по току и мощности – таблица для медных и алюминиевых проводниковИсточник tvz2.ru

Возможно, статья вышла несколько скучноватой и насыщенной техническими терминами. Однако изложенной в ней информацией пренебрегать не стоит. Поскольку от того, насколько правильно была выбрана проводка, зависит надёжность и безопасность функционирования домашней электросети.

Выбор автомата по сечению кабеля — таблица

Промышленность изготавливает определенные сечения провода или кабеля. Каждое сечение проводника имеет определенную нагрузку по току. С помощью определенного сечения так же можно подобрать автоматический выключатель (АВ) по номиналу. Если вы не уверены в сечении определенного провода или кабеля, то это дело можно вычислить с помощью формулы .

Легче всего использовать таблицу, где вы сразу определите, какой АВ вам нужен. В таблице данные без учета длины провода (кабеля).

Ток автомата, А	Сечение провода, мм²	Мощность, кВт
Медь	Алюминий	220 В	380 В (cos φ = 0,8)
5	1	2,5	1,1	2,6
6	1	2,5	1,3	3,2
10	1,5	2,5	2,2	5,3
16	1,5	2,5	3,5	8,4
20	2,5	4	4,4	10,5
25	4	6	5,5	13,2
32	6	10	7	16,8
40	10	16	8,8	21,1
50	10	16	11	26,3
63	16	25	13,9	33,2

Главное в подборе АВ и сечение провода (кабеля), чтобы ток автоматического включателя был меньше, чем допустимый ток проводника.

Заключение

Как правильно выбирать АВ вы узнали из этой статьи. Перед покупкой автоматических включателей вы уже должны знать, какие производители изготавливают качественный товар. Выбирайте только проверенные фирмы.

Факторы, влияющие на выбор необходимого номинала

Расчет рабочих параметров провода и автомата допустим лишь при условии учета всех нюансов, касающихся особенностей эксплуатации электросети. Такой подход поможет избежать возможных ошибок при выборе защитного устройства.

Любой прибор, подключенный к розетке или непосредственно к кабелю питания подстанции, характеризуется потребляемой им мощностью, оцениваемой в киловаттах (кВт). Эта величина определяет ту энергию, которая преобразуется в данном устройстве в проделанную им или в нем работу и за которую пользователь расплачивается по счетчику.

Известна категория нагрузок, в состав которых входят емкостные и индуктивные элементы. Они называются реактивными и в формировании общей потребляемой мощности участия не принимают – при работе просто перекачивают энергию от сети и обратно. Однако с точки зрения выбора автомата по сечению кабеля эта составляющая тока обязательно учитывается.

В отдельных видах домашней техники (в стиральных машинах, бытовых компрессорах), имеются встроенные электродвигатели, отличающиеся повышенными пусковыми токами. Их величина в течение очень короткого времени (не более 3-х секунд) может многократно превышать рабочие значения, наблюдаемые в установившемся режиме. Образующийся при этом кратковременный всплеск тока, как правило, не вызывает срабатывания теплового расцепителя автомата.

Однако его электромагнитная часть, ответственная за сверхтоки короткого замыкания, в реальных условиях нередко срабатывает и отключает прибор. Очень часто это происходит в выделенных линиях трехфазного питания с подключенным к ним станочным оборудованием (в частных домах). В этом случае следует определиться с величиной пускового импульса и предусмотреть использование автомата класса «D».

Формулы расчетов

Pr= ks х S, где S – ее суммарное значение до введения поправки.

Использовать этот коэффициент имеет смысл в офисных и торговых помещениях с большим объемом оргтехники и другой аппаратуры.

I=S/(1,73х380) – для трехфазной сети.

Коэффициент 1,73 учитывает индуктивный характер нагрузки.

Для чего служит автоматический выключатель

Автоматический выключатель или по-простому автомат необходим для предотвращения перегрева изоляции проводов и защиты электрической цепи от тока короткого замыкания. Кроме того при наличии автоматического выключателя, обслуживание электрических линий становится удобнее, так как в любой момент можно обесточить цепь на требуемом участке.

Для выполнения этих задач автомат имеет в своей конструкции тепловой и электромагнитный расцепитель. Каждый автоматический выключатель рассчитан на определённый номинальный ток и время-токовую характеристику. От этих параметров и зависит максимальный рабочий ток линии.

При прохождении по проводам электрического тока, провод нагревается и тем сильнее, чем его величина больше. Если в цепи не будет установлен автомат, то при определённом значении тока изоляция может начать плавиться, что может привести к пожару.