Подбор и установка автоматических выключателей - один из важнейших этапов формирования проводки как в жилых, так и в нежилых помещениях. Именно это устройство способно защитить электрическую сеть от перегрузки и короткого замыкания, прекращая подачу тока при перегреве или превышении установленных предельных его значений.
Как работает автоматический выключатель
Принцип работы любого автоматического выключателя основан на двух типах защиты. Это тепловая защита и защита электромагнитная. В современных АВ оба типа защиты совмещены, и такие устройства обозначаются специальным термином - автоматические выключатели с комбинированным расцепителем.
Тепловая защита
Тепловая защита автоматического выключателя срабатывает в ситуациях, когда к сети оказываются подключены работающие электроприборы, общая мощность которых превышает предельно допустимую для этой сети (или ее сегмента). Как правило, такое происходит при одномоментном включении серьезных потребителей вроде электрического чайника, обогревателя, стиральной машины, сварочного аппарата и т.д. на проводке, на такие нагрузки не рассчитанной. Тепловая энергия, возникающая внутри проводника (в данном случае - провода) из-за огромного количества электронов просто не успевает рассеиваться, поэтому температура проводника постепенно увеличивается. Установленная в автоматическом выключателе пластина нагревается также, а в определенный момент под действием высокой температуры начинает деформироваться, вызывая срабатывание расцепителя и обесточивая тем самым сеть.
Попытки вернуть тумблер автоматического выключателя в рабочее положение в большинстве случаев оказываются безуспешны: пока температура провода и пластины не опустится до нормальных значений, подачу питания восстановить не получится.
Электромагнитная защита
При коротком замыкании, когда сила тока вырастает молниеносно и вызывает температурный скачок, способный расплавить проводку и вызвать пожар, тепловая защита сработать попросту не успеет, поэтому в действие вступает защита электромагнитная, размыкающая цепь мгновенно. Быстрый магнитный поток внутри специального соленоида выталкивает сердечник, а тот вызывает отключение цепи. Неизбежно возникающая при этом высокотемпературная электрическая дуга гасится в состоящей из множества независимых пластин специальной камере, поэтому расплавления корпуса выключателя не происходит.
Подать питание в сеть получится только после того, как будет найден и отключен электроприбор, вызвавший короткое замыкание. Достаточно лишь последовательно отключать от сети каждый из работавших в момент замыкания приборов.
Выбор автоматического выключателя по мощности
Чтобы автоматический выключатель полностью выполнил свое предназначение при возникновении проблем, необходимо очень внимательно отнестись к выбору такого устройства. На прилавках электромагазинов можно встретить сразу несколько категорий автоматических выключателей -и на каждом из них увидеть совершенно разные номиналы тока. Чтобы определить, какое именно из устройств подойдет к конкретной проводке, можно воспользоваться известным еще из школьной программы законом Ома, одна из формулировок которого гласит: "Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи".
Это выражается не менее известной формулой I = P / U, для расчетов в бытовой энергетике вполне приемлемой.
I в данном случае - это сила тока в амперах, значения которой и указаны на корпусах автоматических выключателей: 10А, 25А или 40А.
P - мощность. Это величину каждый должен рассчитать, исходя из количества используемых электроприборов на определенном участке проводки.
U - напряжение в сети, представленное фиксированным числом в 220 вольт.
Пример расчета мощности АВ
В качестве примера можно привести подбор автоматического выключателя по мощности для большой кухни. Как места, в котором используется немало энергоемких потребителей:
- На кухне имеются холодильник, микроволновая печь, электрический чайник, стиральная машина и небольшой телевизор. Для начала необходимо выяснить общую мощность электрических приборов (эта информация имеется в инструкции по эксплуатации либо продублирована на шильдиках или наклейках на самих устройствах). Чаще всего показатели примерно такие: холодильник - 200Вт, микроволновая печь - 900Вт, электрочайник - 1800Вт, электрическая духовка - 2400Вт, стиральная машина - 2000Вт, сплит-система - 900Вт, телевизор - 50Вт. Общая мощность всех приборов - 8250Вт.
- Напряжение в сети известно - это 220В.
- 8250Вт, то есть P, необходимо разделить на 220В, то есть U.
- В результате получается 37.5А - именно такой ток должен будет пропускать через себя автомат. Ближайший к требуемым показателям из имеющихся в продаже устройств - автоматический выключатель 40А.
Не у всех имеется возможность по тем или иным причинам производить подобные вычисления. В таких случаях для выбора автоматического выключателя по мощности можно воспользоваться таблицей. Где ее найти? Таблица номиналов автоматов по току выглядит так:
Если же нет желания тратить время и на поиск значений мощности техники, пригодится таблица другого типа:
Выбор автоматического выключателя по току отсечки
Помимо номинала, каждый из автоматических выключателей промаркирован литерой, обозначающей так называемый ток мгновенного расцепления. Среди используемых в быту встречаются автоматы с такими обозначениями:
- В - сверхчувствительные устройства, рассчитанные на использование слаботочных потребителей. Это означает, что сработать такой автомат может не только при коротком замыкании, но и при запуске обычного кондиционера, посчитав его пусковой ток превышением номинала. Именно поэтому на обычных линиях такие устройства не используются.
- С - самая распространенная группа автоматических выключателей, номинальный ток отсечки которых позволяет не отключать сеть при использовании многих современных бытовых приборов, включая такие мощные потребители, как обогреватели, кондиционеры или стиральные машины. Выбор автоматического выключателя по мощности в основном осуществляется именно среди устройств этой группы.
- D - автоматы подойдут тем, кто пользуется электроприборами с высокими токами запуска (например, электродвигатели или сварочные аппараты). При толковой организации домашней электросети отвечают строго за определенную линию, несвязанную с обычными бытовыми нагрузками.
Выбор автоматического выключателя по количеству полюсов
Установка АВ, размыкающих сразу несколько полюсов, чаще всего применяется на промышленных объектах или в общедомовых электрощитах. В бытовых условиях в основном используются однополюсные автоматические выключатели.
Однополюсные автоматические выключатели
При установке бытового электрощита, к которому подводится однофазная линия, основным его содержимым становятся однополюсные автоматические выключатели, подключаемые на разрыв фазы и не затрагивающие провод нулевой, монтируемый на специальную шину. Обеспечивают защиту линий розеток и освещения от коротких замыканий и перегрева.
Двухполюсные автоматические выключатели
В бытовой энергетике используются в качестве вводных устройств, способных разомкнуть сразу два провода - и фазный, и нулевой. При выборе автоматического выключателя по мощности следует учитывать, что номинал такого устройства должен соответствовать общей нагрузке, создаваемой всеми имеющимися в доме или квартире потребителями - как электроприборами, так и всеми линиями освещения.
На фото - двухполюсной автоматический выключатель 40А.
Трехполюсные автоматические выключатели
Такие устройства относятся к классу полупромышленных и крайне редко встречаются в бытовых условиях. Основная сфера их использования - трехфазные сети. Встречаются также и устройства на четыре полюса, но и они применяются все реже в быту.
Сечение проводов
При грамотном монтаже электропроводки не следует ограничиваться одним только выбором автоматического выключателя по мощности. Немаловажным является и сечение прокладываемого провода. Поскольку некорректный выбор толщины провода даже при грамотном выборе автоматического выключателя может повлечь за собой весьма неприятные ситуации, при которых постоянный перегрев будет вызывать постоянное срабатывание автомата.
Соответственно, и выбирать сечение провода по мощности следует, соблюдая определенные требования. Самое главное, что следует учитывать в любых ситуациях, - правило допустимого нагрева.
Правило допустимого нагрева
Следовать ему помогают незыблемые физические величины, а именно - сопротивление.
"Сопротивление - физическая величина, характеризующая свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему."
В области привычных простому обывателю электроприборов, розеток и выключателей это объясняется тем, что определенная часть передаваемой по проводам электроэнергии тратится на нагрев этих самых проводов, что вызвано их сопротивлением. И увеличение силы тока неизбежно вызовет увеличение сопротивления проводки, а это, в свою очередь, приведет к просадкам напряжения. Поэтому и сечение проводов должно соответствовать допустимым потерям и нагреву. Разумеется, можно соорудить проводку для дома из проводов большого сечения (например, 4 или 6 мм2) и не задумываться о проблеме перегрева вообще, однако, учитывая немалую стоимость кабелей с медными жилами, такой вариант по карману далеко не каждому.
Наиболее простым способом подбора сечения провода по мощности является использование таблицы:
Чаще всего при формировании проводки используются медные кабели, алюминий в основном используется для вводных линий. Это связано с целым списком преимуществ меди над алюминием, среди которых: срок службы, проводимость, прочность, удобство монтажа и т.д. Конечно, медные провода дороже алюминиевых, но переплата, особенно при грамотном подборе, будет не столь ощутимой.
При монтаже следует учитывать и особенности расположения проводки - наружное или внутреннее. Эти нюансы регламентируются другой таблицей.
Используя эти данные, а также таблицу номиналов автоматов по току определить требуемую мощность АВ будет намного проще. Приблизительную мощность каждого из электроприборов выяснить тоже несложно. К примеру, под сечение провода 0,75 мм2 подбирается автоматический выключатель 10А, что соответствует нагрузке в 1.3 кВт.
Немаловажным является и определение максимально допустимой длины кабеля и соответствующих этой длине нагрузок, однако это мало применимо к домашним условиям, где расстояния не столь велики.
