Как выбрать автоматический выключатель: типы и технические параметры

Многие из нас, вероятно, задавались вопросом, почему автоматические выключатели так быстро заменили устаревшие плавкие предохранители в схемах электрообеспечения. Появление этих устройств имеет под собой множество убедительных причин, включая возможность подобрать защитное устройство, которое идеально соответствует динамическим параметрам конкретного электрооборудования.

Не уверены, какой автомат вам подходит и как сделать правильный выбор? Эта статья поможет вам найти ответы — здесь представлена классификация автоматов и ключевые характеристики, на которые важно обратить внимание при их выборе.

Чтобы сделать материал более доступным, статья сопровождается иллюстрациями и полезными видео-советами от профессионалов.

Типы автоматических выключателей

Автоматический выключатель быстро отключает подключённую линию, предотвращая повреждение проводки и электроприборов. После отключения линию можно сразу же снова подключить без необходимости замены устройства защиты.

Выбор автоматических выключателей основывается на четырёх основных характеристиках: номинальной отключающей способности, числе полюсов, время-токовой характеристике и номинальном рабочем токе.

По номинальной отключающей способности

Эта характеристика указывает на максимально допустимый ток короткого замыкания (КЗ), при котором автомат срабатывает, размыкая цепь и отключая электрическую проводку и подключенные устройства.

В зависимости от этого параметра автомatics разделяют на три типа: 4,5 кА, 6 кА и 10 кА.

1. Автоматы на 4,5 кА (4500 А) обычно применяются для защиты силовых цепей в частных жилых домах. Сопротивление проводки от подстанции до места КЗ составляет около 0,05 Ом, что позволяет обеспечить ток около 500 А.
2. Устройства на 6 кА (6000 А) подходят для защиты жилых районов и общественных мест, где сопротивление проводов может достигать 0,04 Ом, что увеличивает вероятность возникновения КЗ до 5,5 кА.
3. Выключатели на 10 кА (10000 А) предназначены для защиты электрических установок в промышленности, так как ток до 10000 А может возникнуть в коротком замыкании близко к подстанции.

Перед тем как выбрать нужный автомат, важно оценить, возможны ли токи КЗ, превышающие 4,5 кА или 6 кА.

Номинальная отключающая способность указывается в документации на устройство и на самом корпусе в виде обозначений — 4500 А, 6000 А, 10000 А или 4,5 кА, 6 кА, 10 кА. На лицевой стороне устройства можно найти информацию о производителе, модели, номинальном напряжении и показатели время-токовой характеристики.

Автомат отключается при достижении заданных значений тока КЗ. Чаще всего для домашних нужд используют модификацию на 6000 А.

Модели на 4500 А практически не применяются для защиты современных электросетей, в некоторых странах они даже подлежат запрету.

Если вас интересует, как точное переводить амперы в ватты, рекомендуем ознакомится с материалом в следующей статье.

При наличии КЗ отключение происходит с помощью электромагнитной катушки (ситуация А). Если ток превышает номинальные значения, то устройство отключается с помощью биметаллической пластины (ситуация Б).

Главная задача автоматического выключателя — защитить проводку от КЗ и предотвратить оплавление изоляции при превышении номинальных токов.

По количеству полюсов

Эта характеристика показывает максимальное количество проводов, которые могут быть подключены к автомату для защиты сети.

Отключение происходит при возникновении аварийной ситуации (например, превышении допустимых значений тока или уровня временной характеристики).

Однополюсные автоматические выключатели устанавливаются на вход каждой отдельной линии однофазной сети.

Двухполюсные автоматы размещаются в щитках однофазных систем для полного отключения питания всех линий.

Трехполюсные автоматы применяются для отключения трехфазных линий.

Четырехполюсные устройства отключают как трехфазные линии, так и нулевой провод.

Однополюсные автоматические выключатели

Однополюсный выключатель является простой моделью, предназначенной для защиты отдельных цепей, а также однофазной, двухфазной или трехфазной проводки. К данной конструкции можно подключить два провода — один для подачи питания, другой — для отходящего тока.

Функция этого устройства заключается только в защите провода от возгорания. Нейтральная проводка подключается к нулевой шине, что позволяет избегать прохода через автомат, а провод заземления присоединяется отдельно.

Чтобы подключить однополюсный АВ, используют одножильный провод, но возможно также использование двухжильных кабелей. Питание подключается сверху, а защищаемая линия — снизу, что упрощает установку. Установка производится на 18-миллиметровую дин-рейку.

Однополюсный автомат не выполняет вводной функции, потому что при его отключении происходит разрыв фазы, а нейтраль остается соединенной с источником тока, что не гарантирует полную защиту.

Двухполюсные автоматические выключатели

Чтобы полностью отключить электрическую сеть, используют двухполюсный автомат.

Он служит в качестве вводного устройства в случае КЗ или неисправности, обесточивая одновременно всю электропроводку. Это позволяет в безопасных условиях проводить работы по ремонту или модернизации.

Двухполюсные автоматы также могут использоваться как отдельные выключатели для однофазного оборудования, например, для водонагревателя или станка.

Подключение двухполюсного автомата осуществляется в зависимости от электрической схемы защиты с использованием 1- или 2-жильного провода (количество жил зависит от схемы подключения). Монтаж производится на дин-рейку шириной 36 мм.

Автомат подключается к защищаемому прибору с помощью 4 проводов, два из которых подают питание (один из них напрямую подключается к сети, другой — через перемычку), а два других требуются для защиты и могут быть одно-, двух- или трехпроводными.

Трехполюсные автоматические выключатели

Трехполюсные автоматы используются для защиты трехфазной сети и подходят для подключения по звёздной or треугольной схеме (при этом центральный провод не защищается).

В случае аварии на одной линии происходит автоматическое отключение остальных двух.

Подключение трехполюсного автомата осуществляется с использованием одно-, двух- или трехжильных проводов. Для установки потребуется дин-рейка шириной 54 мм.

Трехполюсный выключатель служит как вводным, так и для любых типов трехфазных нагрузок. Часто его используют в промышленности для питания электродвигателей.

К модели можно подключить до 6 проводов: 3 из них являются фазными проводами, а оставшиеся 3 — защищаемыми. Это может быть три однофазные или одна трехфазная цепь.

Четырехполюсные автоматические выключатели

Для защиты трехфазной или четырехфазной сети, например, мощного двигателя, использующегося по принципу «звезды с выведенной нулевой точкой», применяются четырехполюсные автоматы. Их используют в качестве вводного устройства на трехфазной четырехпроводной сети.

Подключение четырехполюсного автомата возможно с помощью 1-, 2-, 3- или 4-жильных проводов, в зависимости от схемы подключения. Корпус устанавливается на дин-рейку шириной 73 мм.

К автомату можно подключить до восьми проводов: три из них — фазные, а оставшиеся четыре — отходящие (три фазные и один нейтральный).

Однофазные устройства получают питание от 220 В, что достигается с помощью одной из фаз и нейтрального проводника. Таким образом, для защиты и управления такой электрической сетью устанавливаются четырехполюсные автоматы, которые обеспечивают отключение всех четырех проводников.

По время-токовой характеристике

Автоматы могут иметь одинаковую номинальную мощность, но различаться по потребляемой электромощности своими устройствами.

Потребление электроэнергии может быть непостоянным, меняться в зависимости от типа нагрузки, а также во время включения или выключения устройств.

Коэффициенты изменения потребляемой мощности могут быть значительными, а диапазон — широким. Это приводит к отключению автомата при превышении номинального значения тока, что может быть ошибочным отключением.

Чтобы избежать ложных срабатываний предохранителей при обычных изменениях тока, используются устройства с определенными время-токовыми характеристиками (ВТХ).

Настройка этих автоматических выключателей позволяет использовать их с одинаковыми токовыми характеристиками при любых безопасных нагрузках, предотвращая случайные отключения.

Характеристики ВТХ демонстрируют, сколько времени потребуется для срабатывания выключателя, а также какое соотношение между значением силы тока и постоянным током будет иметь автомат.

Особенности автоматов с классом B

Выключатель с классом B отключается в течение 5-20 секунд, с током, который составляет от 3 до 5 номинальных значений. Эти модели предназначены для защиты цепей, обеспечивающих питание обычных бытовых устройств.

Чаще всего их используют для охраны проводки в квартирах и частных домах.

Особенности работы автоматов с классом C

Автоматы с обозначением C отключаются за 1-10 секунд при токах от 5 до 10 номинальных значений.

Эти выключатели применяются в различных сферах — от домашнего использования до промышленности, но наибольшее распространение они получили в области защиты электрических систем жилья.

Эксплуатация автоматов с классом D

Выключатели D-класса находят широкое применение в промышленности и бывают как трехполюсными, так и четырехполюсными. Они предназначены для защиты мощных электродвигателей и трехфазных устройств.

Время срабатывания для этих автоматов составляет 1-10 секунд при токах, кратных 10-14, что делает их эффективным решением для защиты различных проводок.

В приведенной ниже графике показан ток, который превышает номинальное значение, по вертикали — время отключения. Для класса B отключение происходит при 3-5 кратном превышении фактического тока, для класса C — 5-10 кратном, для класса D — 10-14 кратном.

Мощные промышленные двигатели требуют использования автоматов с классом D.

Возможно, вам будет интересно ознакомиться с информацией о маркировке автоматических выключателей в нашей другой статье.

По номинальному рабочему току

Существует 12 различных типов автоматов, отличающихся по значению номинального рабочего тока: 1А, 2А, 3А, 6А, 10А, 16А, 20А, 25А, 32А и 40А. Этот параметр определяет скорость срабатывания автомата при превышении фактического тока над номиналом.

В таблице представлена максимальная мощность для каждого типа автоматов, в зависимости от схемы подключения и напряжения сети. Оптимальная производительность выключателя достигается при подключении нагрузки по схеме «треугольник».

При выборе автоматического выключателя учитывается мощность электропроводки и допустимый ток, который провода могут выдерживать в нормальных условиях. Если информация о значении тока недоступна, его определяют с помощью формул, опираясь на сечение проводника, его материал и способ установки.

Автоматы на 1А, 2А и 3А подходят для защиты цепей с низким током и могут использоваться для питания небольшого количества устройств, таких как лампы, маломощные холодильники и другие приборы, суммарная мощность которых не превышает лимиты автомата.

Выключатель на 3А эффективно функционирует в промышленности при трехфазном подключении.

Модели на 6А, 10А и 16А могут быть использованы для питания отдельных цепей, небольших комнат и квартир.

Эти устройства также находят применение в промышленной сфере, обеспечивая питание электродвигателей, соленоидов, нагревателей и сварочных аппаратов, подключенных отдельной линией.

Трех- и четырехполюсные автоматы на 16А часто используются в качестве вводных в трехфазной системе питания. В производстве предпочтение отдается моделям с D-кривой.

Автоматы на 20А, 25А и 32А обеспечивают электрической энергией современные квартиры, способны питать стиральные машины, обогреватели, сушилки и другие устройства с высоким потреблением. Модель на 25А используется как вводной автомат.

Выключатели на 40А, 50А и 63А относятся к классу мощных устройств. Они предназначены для питания силового оборудования в быту, промышленности и гражданском строительстве.

Выбор и расчет автоматических выключателей

Определив характеристики автоматов, можно выбрать подходящий вариант для конкретных задач. Однако перед тем, как остановиться на оптимальной модели, нужно провести некоторые расчеты, чтобы точно установить параметры требуемого устройства.

Шаг #1 — определение мощности автомата

При выборе выключателя следует учитывать общую мощность подключаемых устройств.

Например, предположим, что вам нужен автомат для обеспечения питания кухонных приборов. Если к розетке подключаются кофеварка (1000 Вт), холодильник (500 Вт), духовка (2000 Вт), СВЧ-печь (2000 Вт) и электрочайник (1000 Вт), то общая мощность составит 1000 + 500 + 2000 + 2000 + 1000 = 6500 Вт или 6.5 кВт.

Таблица содержит номинальную мощность некоторых бытовых приборов, которые необходимы для их функционирования. На основании нормативных данных подбирается сечение проводов для их питания и автомат для защиты проводки.

Если обратиться к таблице, учитывающей мощность подключения, и учетом стандартного напряжения 220 В, то для эксплуатации подойдет однополюсный или двухполюсный автомат на 32А с общей мощностью 7 кВт.

Важно помнить, что может потребоваться больший запас мощности из-за возможного подключения дополнительных приборов, которые не были учтены изначально. Чтобы подготовиться к такой ситуации, в расчетах общего потребления используется повышающий коэффициент.

Предположим, что необходимость подключения дополнительного оборудования увеличила мощность на 1.5 кВт. В этом случае нам нужно взять коэффициент 1.5 и умножить его на ранее рассчитанную мощность.

Иногда в расчетах имеет смысл использовать коэффициент понижения, который применяется, если одновременное включение нескольких приборов является невозможным.

Например, если общая мощность для питания кухни составила 3.1 кВт, то понижающий коэффициент будет равен 1, так как учитывается минимальное количество приборов, работающих одновременно.

Если один из приборов нельзя подключить с другими, то понижающий коэффициент принимают меньше единицы.

Шаг #2 — расчет номинальной мощности автомата

Номинальное значение мощности — это такая мощность, при которой отключение не происходит.

Она вычисляется по формуле:

M = N * CT * cos(φ),

• M – мощность (Вт);
• N – напряжение сети (В);
• CT – сила тока, способная проходить через автомат (А);
• cos(φ) – значение косинуса угла, отражающего сдвиг между напряжением и фазами.

Косинус обычно равен 1, так как сдвиг между током и напряжением минимален.

Из формулы выражаем CT:

CT = M/N,

При этом мощность уже известна, а напряжение сети обычно составляет 220 В.

Если общая мощность равна 3.1 кВт, то:

CT = 3100/220 = 14.

Таким образом, расчетный ток составит 14 А.

При трехфазной нагрузке используется та же формула, с учетом возможных угловых сдвигов, которые могут быть значительными. Обычно они указываются на подключаемом оборудовании.

Шаг #3 — расчёт номинального тока

Чтобы вычислить номинальный ток, можно обратиться к документации на электропроводку, а если таковой нет, его определяют исходя из характеристик проводника.

Для расчетов нужны следующие данные:

• площадь сечения проводника;
• материал жил (медь или алюминий);
• метод прокладки.

Обычно проводка находится в стенах жилых помещений.

Для вычисления площади сечения потребуется штангенциркуль или микрометр. Необходимо измерять только проводящую жилу, исключая изоляцию.

После необходимых измерений считаем площадь сечения:

S = 0,785 * D * D,

• D — диаметр проводника (мм);
• S — площадь сечения проводника (мм²).

Далее следует использовать приведенную ниже таблицу.

Установив, из какого материала изготовлены жилы, и рассчитав площадь, можно определить, какую силу тока и мощность выдерживает проводка. Данные приведены для проводки, скрытой в стене.

На основе полученных данных выбираем рабочий ток автомата и его номинал, который должен соответствовать или быть ниже рабочего тока. В некоторых случаях допускается использование автоматов с большим номиналом, превышающим действующий ток проводки.

Шаг #4 — определение время-токовой характеристики

Для точного определения ВТХ необходимо учитывать стартовые токи подключаемых приборов.

Необходимую информацию можно найти в таблице ниже.

Эта таблица содержит различные электрические устройства, а также кратности стартового тока и продолжительность импульсов в секундах.

С учетом данных таблицы можно вычислить силу тока (в Амперах) при включении прибора и период, с которым максимальный ток будет возникать снова.

Например, если рассмотреть электрическую мясорубку мощностью 1,5 кВт, то высчитываем для нее рабочий ток (он составит 6,81 А), и принимая во внимание кратность стартового тока (до 7 раз), получим ток 6,81*7=48 (А).

Ток этой силы будет проходить с периодичностью 1-3 секунды. Учитывая графики ВТК для класса B, можно заметить, что при перегрузке автомат сработает в первые секунды после включения мясорубки.

Несомненно, данный автомат соответствует классу С, поэтому для корректной работы электрической мясорубки необходимо применять выключатель с характеристикой С.

В домашних условиях чаще используются выключатели классов В и С, тогда как в промышленности для мощного оборудования, такого как двигатели и блоки питания, могут применяться устройства с токами до 10-кратных значений, что делает использование D-модификаций более целесообразным.

Тем не менее, важно учитывать, какую мощность имеют такие устройства, а также длительность пускового тока.

Автономные выключатели отличаются от стандартных тем, что они размещаются в отдельных распределительных щитах.

Основными задачами этих устройств являются защита электрической цепи от неожиданных перепадов напряжения, а также отключение электроэнергии в одной или нескольких частях сети.

Заключение и полезное видео по данному вопросу

В следующем видео разобраны принципы выбора автоматического выключателя по токовой характеристике, а также проведен пример расчета тока:

В следующем ролике вы сможете увидеть процесс расчета номинального тока для АВ:

Автоматические выключатели устанавливают на входе в дом или квартиру, их размещают в прочных пластиковых коробках. Наличие АВ в домашней электрической системе — это ключевой фактор безопасности. Эти устройства обеспечивают своевременное отключение электрической линии при превышении параметров сети заданного уровня.

Обладая знаниями о характеристиках автоматических выключателей и проводя правильные расчеты, вы сможете подобрать подходящее устройство и правильно его установить.

Если у вас есть опыт или знания в области электромонтажных работ, делитесь ими с читателями. Оставляйте комментарии о том, как выбрать автоматический выключатель и какие нюансы стоит учесть при его установке в комментариях ниже.