Как рассчитать автомат по мощности

В электросети нередко возникают перегрузки, скачки напряжения, короткие замыкания. При этом нарушается работа линии и повреждается оборудование вплоть до перегорания важнейших элементов. Чтобы не допустить этого, используют автоматы.

Что такое автомат и для чего он нужен

Автомат – устройство для отключения подачи электричества при возникновении перегрузок и короткого замыкания. Срабатывает прибор автоматически. В отличие от классических предохранителей не перегорает после срабатывания и продолжает выполняться свои функции.

Защитное устройство подключают к любому электрическому контуру. Задачи:

• 

  Предупреждение пожара – при размыкании риск возгорания проводки, особенно в слабых местах, очень велик. При отключении электричества провода перестают нагреваться и вероятность пожара снижается.
• Защита от удара током – если после КЗ или перегрузки и выхода из строя какого-то прибора предохранитель не сработал, попытка его отключить или хотя бы переставить на другое место заканчивается ударом тока. Автомат обесточивает линию сразу же.
• Защита от неисправностей – любое нарушение в нормальной работе, выходящее за критические границы, автомат рассматривает как перегрузку и отключает сеть. Таким образом предупреждается повреждение подключенного оборудования как при перегрузке, так и при скачке напряжения.

Срабатывает устройство при возникновении тока определенной величины. Предохранитель размыкает контакты и подача электричества в линию прекращается. При этом соседний электрический контур, если здесь все в порядке, продолжает работать.

Разновидности автоматов

Выпускают немало вариантов устройства. При покупке необходимо оценить отключающую способность, число полюсов, время-токовые характеристики.

Классификация по отключающей способности

Этот параметр определяет величину тока, которая считается коротким замыканием. При достижении такого показателя автомат размыкает цель и отключает свет и приборы.

• На 4500 А – используется для защиты электросетей в жилых домах старой постройки. Проводка здесь не рассчитана на высокую нагрузку.
• На 6000 А – применяется для предотвращения неисправностей в новостройках: жилых домах, офисах, некрупных магазинах.
• На 10000 А – промышленная установка, используется в крупных общественных зданиях и на производстве. Ток такой величины обычно регистрируется только поблизости от подстанции.

Помимо приборов, автомат защищает от повреждения саму проводку, так как ток большой силы способен пробить изоляционную оболочку.

Классификация по числу полюсов

Показатель указывает, какое максимально число кабелей можно подключить к автомату. При скачке напряжения на полюсах отключается ток.

• Однополюсный – конструкционно самый простой аппарат. К нему подсоединяют только 2 провода: вход и выход. Он защищает от короткого замыкания и перегрузок, однако полной безопасности не обеспечивает. При подключении нулевой провод подсоединяют к нулевой шине в обход автомата. Поэтому при срабатывании предохранителя отключается только фаза. Нулевой провод остается присоединенным к питанию, поэтому вероятность получить удар током сохраняется.
• Двухполюсный – вводный предохранитель. Автомат подключают с помощью 4 проводов, из которых 2 приходят от сети, а 2 – выходят. Двухполюсный вариант отключает фазу и ноль одновременно. После его срабатывания можно отключать приборы и обследовать сеть без всякого риска.
• Трехполюсный – модель для трехфазных потребителей. Подключается аппарат проводами: 3 на вход, 3 на выход. Фазные провода защищаются, заземление – нет. Это вводное устройство отключает одновременно фазу и ноль. Чаще используется в промышленности, однако на деле большинство загородных домов, где есть крупные потребители, наподобие отопительных котлов, артезианского насоса, тоже оборудуются трехфазной проводкой и трехполюсными автоматами. Выключатель монтируется перед счетчиком, а после счетчика обязательно ставят УЗО, так как протяженность проводки в доме большая и фоновая утечка тоже высокая.
• Четырехполюсный – подключается с помощью 8 проводников: 3 фазы и ноль и выход 3 фазы и ноль. Используется для защиты трехфазной сети с четырехпроводной системой проводников.

В обычной городской квартире рекомендуют ставить двухполюсные автоматы. Они надежны и стоят немного дороже однополюсных. В частном доме тоже отдается предпочтение двухполюсникам, так как в такой системе есть вероятность появления разницы в потенциалах между нулем и заземлением.

Времятоковые характеристики

При нормальном течении тока автомат бездействует. Когда сила тока по каким-то причинам увеличивается выше номинального показателя, срабатывает механизм разъединения и цепь размыкается.

Порог срабатывания и называется времятоковой характеристикой. Он указывает на время срабатывания прибора и на разницу между силой тока и номинальным значением. Мгновенное срабатывание далеко не всегда полезно. Есть немало ситуаций, когда кратковременный скачок тока не имеет отношение к аварии. Время-токовая характеристика указывает на тот временной интервал, в течение которого автомат не отключает ток. Таким образом защищаются от ложных срабатываний.

Опасность несоответствия автомата нагрузке

Осуществляют выбор автомата по мощности. Если прибор не соответствует нагрузке, которую в состоянии выдержать сеть, последует короткое замыкание, которое автомат не идентифицирует и не прервет подачу электричества.

Например, при стандартном напряжении и использовании алюминиевых проводов сечением в 2,5 мм к сети одновременно подключают 5 конвекторов и утюг. По отдельности потребители не слишком мощные, но вместе создают нагрузку выше 5 кВт. Сила тока в сети при этом возрастает до 24 А. Если прибор установлена на 30 А, он не отреагирует на такую силу тока, ведь она ниже критического значения. Однако алюминиевые провода нагреваются слишком сильно и расплавляют изоляцию.

В результате цепь будет разрушена, часть приборов наверняка выйдет из строя. В худшем случае дело закончится пожаром.

По нормам ПУЭ для такого проводника максимальная нагрузка должна составлять 4 кВт, а предел по току – 20 А.

Расчет номинала автомата

Функция автомата – защита электропроводки. Расчеты его параметров выполняют с помощью онлайн-калькулятора с учетом следующих показателей.

• Суммарная мощность – учитываются все подбрели – от светодиодной лампочки до стиральной машинки.
• Реактивная мощность – в паспорте изделия указывают активную мощность. Однако при подключении устройства с электроприводом приходится учитывать и индуктивную. Рассчитывают ее по соответствующей формуле и включают в полную мощность.
• Стартовый ток – включение мощного прибора, наподобие насоса, сопровождается броском тока. Длительность его невысока – до 2 секунд, но сила может быть значительной.
• Коэффициент спроса – или количество одновременно подключенных потребителей. Величина зависит от числа: при 1 включенном аппарате коэффициент равен 1, при 6 – 0,7.

Данные для расчетов берут из паспорта изделий.

По мощности нагрузки

Расчет автомата по мощности выполняется с учетом фазового сдвига для коррекции дополнительных нагрузок. Значение резистивной мощности берут из паспортных данных без изменений. Значение cos ϕ приводится в таблицах в справочнике по электромонтажу.

Вычисляют ток следующим образом:

• P/U – постоянные источники питания, учитываются резистивные нагрузки;
• P/ (U * cos ϕ) = P/ (220 * cos ϕ) – одна фаза, ~220V, учитываются реактивные характеристики;
• P/ (U * √3 * cos ϕ) = P/ (380 * 1.7321 * cos ϕ) – трехфазная сеть ~380V, индуктивные (емкостные) параметры оборудования.

Реальное напряжение можно уточнить с помощью мультиметра.

Автоматы выпускаются определенного номинала, поэтому по результатам вычислений нужно подобрать соответствующий аппарат. Для этого итог умножают на 1,45 и получают предельное значение номинала. Затем, используя таблицы, выполняют подбор аппарата.

По сечению кабеля

Выбрать автомат можно по сечению провода. Этот параметр жестко ограничивает допустимую силу тока. А так как прибор предназначен для защиты кабеля, такой метод кажется логичным.

Показатели проводов стандартизированы, что позволяет не рассчитывать номинал, а воспользоваться уже готовыми данными.