Что значит номинальный ток автоматического выключателя

Как правильно выбрать автоматический выключатель

Для того, чтобы правильно выбрать автоматический выключатель, нужно знать:

1. Ток, потребляемый нагрузкой;
2. Тип нагрузки (освещение, нагрев, двигатель и т.д.);
3. Величины токов короткого замыкания на шинах щита (или в том месте, где вы устанавливаете автомат).

Начнем с простого: определяем ток, потребляемый нагрузкой.

где:
P — активная потребляемая мощность, Вт.
I — полный ток, А.
U — фазное напряжение, В
cosφ — коэффициент мощности.
Коэффициенты мощности для основных видов потребителей указаны в СП 31-110-2003 , п.6.30 (Таблица 6.12).
Итак, ток нагрузки определили, тип нагрузки тоже. Посчитали токи короткого замыкания на шинах щита. Теперь будем разбираться, что с этим всем делать.

Автоматический выключатель (автомат) имеет следующие характеристики:

1. Номинальный ток;
2. Характеристику срабатывания;
3. Отключающую способность.

Номинальный ток

Номинальный ток автоматического выключателя должен быть больше тока нагрузки. Выбираем ближайший больший номинал из существующих. Для модульных выключателей ряд такой: 0,5; 1; 1,6; 2; 3; 4; 6; 8; 10; 13; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63. В реальности надо выбирать из следующего ряда (т.к. автоматы с остальными номиналами поставляются под заказ и стоят ощутимо дороже): 6; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63.
Сразу предостерегу от выбора номинала автомата «с запасом». Например, при расчетном токе нагрузке в 22А выбрать автомат с номиналом 50А. Есть п.3.14 ПУЭ , который требует номинал автомата «во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков или по номинальным токам электроприемников, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковые токи, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске и т. п.)».

Характеристика срабатывания

Характеристики срабатывания — время-токовые зависимости, по которым происходит отключение (срабатывание) автомата в случае перегрузки или короткого замыкания.
Всего бывает пять характеристик срабатывания автомата: B, C, D, K, Z. , В подавляющем большинстве случаев применяются автоматы с характеристиками срабатывания B, C, D. Причем, самой распространенной является характеристика C. Автоматы с кривыми срабатывания K и Z очень редко используются, это экзотика. Лично я видел их только в каталоге.
Кривые срабатывания имеют схожую форму и отличаются только величиной электромагнитной отсечки или кратностью срабатывания. Кратность срабатывания — отношение величины аварийного тока, при котором происходит отключение автомата, к номинальному току автомата. Iк/Iном. Для автоматов с характеристикой B эта величина колеблется в пределах 3…5. Для автоматов с характеристикой C — 5…10. Для автоматов с характеристикой D — 10…20.

Вот здесь нам и пригодится тип нагрузки. Он влияет на выбор характеристики отключения автомата. Как видно из рисунка, автоматы с характеристикой B самый чувствительные. С характеристикой D — менее чувствительные. С характеристикой C — «золотая середина».
Автоматы с характеристикой D предназначены для защиты линий питания электродвигателей. Двигатели во время их старта кратковременно потребляют мощность выше номинальной, при этом токи в среднем достигают 7-8 номиналов, а иногда и выше. Соответственно, автомат с характеристикой B или C отключится как при коротком замыкании.
Автоматы с характеристикой B следует применять для защиты линий, в которых нагрузки имеют низкие пусковые токи или вообще их не имееют (лампа накаливания или электрический нагреватель, например). Также автоматы с характеристикой B применяют для защиты протяженных линий и в сетях с низкими токами короткого замыкания.
Автоматы с характеристикой C потому и являются наиболее распространенными, что «неизвестно, что воткнут в эту розетку».

Отключающая способность

Отключающая способность — способность автоматического выключателя отключить ток короткого замыкания. Это значение должно быть выше, чем расчетный ток короткого замыкания в точке установки автомата. Чем выше отключающая способность автомата, тем он дороже. Поэтому выбирать автомат с запасом по отключающей способности не нужно. Надо правильно рассчитать токи короткого замыкания.

Категории автоматических выключателей и сфера применения

Электричество окружает нас повсеместно, на работе приводит в движение производственное оборудование и офисную технику, в быту дарит нам уют и комфорт, делает доступными все блага цивилизации. Однако, выходя из-под контроля, этот мощный источник энергии несет опасность здоровью и жизни человека, сохранности имущества, в частности неисправная электропроводка или электрооборудование могут оказаться причиной пожара. Например, чрезмерные токи сопутствующие короткому замыканию ведут к перегреву и возгоранию изоляции электрического кабеля, то же происходит при длительном многократном превышении нагрузки.

Для того чтобы обезопасить электрическую сеть от критических токовых нагрузок Правилами устройства электроустановок в обязательном порядке предписано использование вводных автоматов, обеспечивающих защитное отключение. Автоматические выключатели устанавливаются в распределительных щитах, как правило, это автоматы модульного типа, устанавливаемые на DIN-рейку. В качестве вводного автомата может использоваться:

• трехполюсный выключатель, если заведено трехфазное напряжение;
• одно- или двухполюсный автомат для однофазного питания.

Подключение токовых нагрузок производится посредством однофазных автоматических выключателей меньшего номинала.

Устройство автоматического выключателя и его характеристики

Главным назначением вводных защитных приборов является отключение внутренней электрической сети при значениях потребления тока, превышающих его номинальные значения. Такие ситуации возникают в двух случаях:

• при перегрузках в защищаемой электрической цепи, вызванных одновременным включением нескольких потребителей большой мощности;
• при коротких замыканиях внутри электроприбора или электропроводке, когда ток в сети достигает сотен ампер.

Это различные ситуации, тем не менее, обе ведут к возгоранию. Полноценную функциональность автоматическому выключателю обеспечивают два независимых механизма – расцепителя, входящих в состав автомата, но работающих по разному принципу.

Защита от превышения номинального тока обеспечивается с помощью теплового расцепителя, реализованного при помощи биметаллической пластины, которая при нагревании меняет свою форму и приводит в движение механизм расцепления.

Электромагнитный расцепитель срабатывает при протекании через его катушку тока КЗ, возникший в соленоиде электромагнитного расцепителя магнитный поток притягивает якорь расцепителя и инициирует разрыв цепи. Время срабатывания электромагнитной защиты составляет сотые доли секунды.

Главными характеристиками модульных автоматических выключателей являются:

• номинальный ток, на который рассчитана работа автомата на протяжении продолжительного периода, лежит в пределах стандартной линейки от 6 до 100А;
• время-токовая характеристика (ВТХ), представляющая собой зависимость времени отключения от величины силы тока, обеспечивающей быстрое расцепление цепи.

В качестве количественного значения ВТХ принимается отношение силы тока к номиналу автомата и показывает, во сколько раз при срабатывании происходит превышение номинальных токов.

Категории автоматов и области применения

Именно время-токовая характеристика легла в основу классификации автоматов, представленной следующими категориями:

• A – представляет собой наиболее чувствительную группу с током срабатывания в 2-3 раза выше номинала, используется в цепях питания полупроводниковых устройств;
• В (3-5 номинала) – используют при активных потребителях (ТЭНы, водонагреватели, электроплиты);
• С (5-10 номиналов) – контролируют питание потребителей с умеренными стартовыми нагрузками (холодильные камеры, сплит-системы);
• D (10-20-номиналов) – защищают питание электроприемников с предельными величинами стартовых нагрузок (электромоторы большой мощности).

Встречаются и более редкие типы К и Z, первые работают на индуктивные нагрузки, вторые защищают электронику, но наиболее востребованы категории B – D.

Смотрите также другие статьи :

По сути РКФ представляет собой электромагнитное реле, с микропроцессорным управлением. Процессор непрерывно контролирует параметры входного напряжения по всем трем фазам и отключает нагрузку, например, в случае пропадания фазы или возникновения асимметрии фазных токов и напряжений.

Выключатель нагрузки представляет собой обыкновенный модульный выключатель, выполненный в корпусе аналогичном автоматическому выключателю и производящий коммутацию электрических линий вручную. Внутри корпуса предназначенного для установки на DIN-рейку расположена мощная контактная группа с одинарным или двойным разрывом цепи.

Номинальный ток в электротехнике

Поиск статьи по словам:

Номинальный ток — это максимальный ток, который допускается при соблюдении условий нагрева токопроводящих частей и изоляции, при поступлении которого оборудование сможет работать неограниченный срок. Номинальный ток — это один из важнейших параметров любого электротехнического оборудования, будь то розетки, трансформаторы или ЛЭП. При номинальном токе поддерживается постоянный баланс теплообмена между нагревом проводников при воздействии на них электрических зарядов и их охлаждением вследствие частичного отвода температуры во внешнюю среду. Чтобы правильно подбирать необходимое сопутствующее оборудование, важно уметь правильно определять номинальный ток.

Принцип определения номинального тока
При необходимости найти значение номинального тока для какого-либо проводника, можно воспользоваться специализированной таблицей. В ней указаны значения силы тока, которые могут разрушить проводник. Если вам нужно найти значение номинального тока для электрических двигателей входящих в строение каких-либо конструкций, то лучше всего воспользоваться формулами. При необходимости определить значение номинального тока для предохранителя нужно знать мощность, на которую он рассчитан.
Для проведения расчётов и замеров вам понадобятся: штангенциркуль, вольтметр, техпаспорт устройства и таблица зависимости номинального тока от сечения проводников.

С целью стандартизации оборудования ГОСТом 6827-76 введен в действие целый ряд значений номинальных токов, при которых должны работать практически все электроустановки.

Как определить номинальный ток по сечению
Для начала вам нужно определить материал, из которого сделан проводник (провод). Наиболее востребованы алюминиевые и медные провода с круглым поперечным сечением. Измерьте его диаметр при помощи штангенциркуля, найдите площадь сечения. Для этого умножьте 3,14 на квадрат диаметра и разделите на 4. Формула выглядит следующим образом: S=3,14•D²/4. Вы можете выяснить тип провода, с которым имеете дело. Он может быть одножильный, двужильный или трёхжильный. После чего обратитесь к таблице и выясните значение номинального тока для данного провода. Важно помнить, что превышение указанных значений послужит поводом к перегоранию провода.

Как определить номинальный ток предохранителя
На устройстве предохранителя всегда указывается его мощность с отклонением примерно в 20 %. Зная напряжение в сети, в которую он должен быть вставлен (можно измерить вольтметром), нужно расчётную мощность устройства в ваттах разделить на сетевое напряжение. Предохранитель служит для защиты проводника от разрушения в случае превышения номинальных значений тока.

Как определить номинальный ток электродвигателя
Для определения значений номинального тока у двигателя постоянного тока, нужно знать его номинальную мощность, напряжение источника, в который он подключён, и его коэффициент полезного действия. Все значения можно найти в технических документах. Напряжение источника сети измеряется вольтметром. Далее необходимо поочерёдно разделить мощность на напряжение и коэффициент полезного действия в долях. Формула выглядит так: I=P/(U•η). Вы найдёте значение тока в амперах.
Также интересно знать, что максимальным значением номинального тока может быть ток короткого замыкания.

Как правильно подобрать защитное устройство по номинальному току
Если в цепи значение тока будет ниже номинального, то невозможно будет достигнуть максимальной мощности работы устройства. Если же сила тока, наоборот, окажется больше, чем номинальная, то цепь нарушится. Номинальный ток должен проходить через контакты цепи без последствий — в максимально большой временной промежуток. Все защитные устройства по току должны настраиваться на работу при его превышении.
Защитные устройства от перегрузки могут работать по термическому принципу. Это предохранители и тепловые расцепители. Они реагируют на тепловую нагрузку и, выдерживая определённое время, отключают её. Также возможна установка защитных устройств, выполняющих «мгновенную» отсечку нагрузки. Время её отключения составляет 0,02 секунды. Выбор защитного устройства принципиален для систем переменного тока.

Настройки автоматического выключателя по номинальному току
Для защиты бытовых электрических сетей и различных промышленных устройств довольно распространены выключатели, которые работают по принципу токовой отсечки и тепловых расцепителей. Любой автоматический выключатель изготовлен под номинальные значения тока и напряжения. Именно по их значениям и выбирают защитные устройства.
Разделяют 4 типа времятоковых характеристик для различных автоматов. Их обозначения А, В, С, D. Они разработаны для отключения во время аварий при кратности тока от 1,3 до 14. Такие выключатели выбирают под определённый тип нагрузки:
• системы освещения;
• полупроводники;
• схемы со смешанными нагрузками;
• цепи, выдерживающие большие перегрузки.
Факторы, влияющие на скорость отключения автомата: окружающая среда, степень заполненности щитка и вероятности нагрева или охлаждения при участии посторонних источников.

Как подобрать автоматический выключатель и электропроводку
Чтобы правильно подобрать защиту и электропроводку, необходимо учитывать приложенную к ним нагрузку. Чтобы определить её значение, проводят её расчёт по номинальной мощности подключённых приборов и учитывают коэффициент их занятости.
В случае необходимости подбора защит под уже работающую проводку, нужно определить ток нагрузки сети и сравнить его с необходимым током, который найден при помощи теоретических расчётов.

8(800)222-97-11
Звонок по России бесплатный

Что такое номинальный ток: определение и правила расчета

Важнейшая характеристика любого электрического устройства — номинальный ток (Iн).

С учетом его величины подбирают сечение токоведущих жил и автоматы защиты. Ниже речь пойдет о способах определения Iн и о том, как эта величина в дальнейшем используется.

Что это такое?

Iн (по ПУЭ — допустимый длительный ток) — это максимальная сила тока, допускающая сколь угодно работу электроустройства, не ограниченную во времени, то есть не приводящая к перегреву его токоведущих частей.

При протекании Iн соблюдаются два условия:

1. уравновешиваются выделение тепла в проводниках и его отвод в окружающее пространство;
2. выделяемое тепло не вызывает нарушения механических и химических свойств материалов, необходимых для работы устройства.

При превышении номинальной величины наблюдается дисбаланс в пользу выделения тепла: возрастает температура токопроводящих частей с последующим расплавлением изоляции.

Это чревато возгоранием и коротким замыканием. Металлические элементы теряют прочность и деформируются. Все составляющие системы электроснабжения, от генератора или источника тока до потребителя — при проектировании рассчитываются на определенный Iн. Это относится не только к устройствам, но и к проводам, соединительным элементам и пр.

Величина Iн указана в паспорте оборудования. Также этот параметр наряду с другими наиболее важными, часто проставляют на корпусе или шильдике устройства. Наиболее предпочтительны: 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3 А и кратные им.

Помимо приведенных в нормативном документе значений, допускается использовать:

• для трансформаторов: 15, 30, 60, 75, 120 А и кратные им;
• для существующих устройств (по договоренности между заказчиком и изготовителем): 1400, 2240 А;
• для преобразователей и трансформаторов для них (также по договоренности между изготовителем и заказчиком): 37,5, 75 и 150 кА.

Принцип определения

Iн для жил проводов и кабелей определяют по таблицам “Правил устройства электроустановок”, справочников и прочей специализированной литературы, в них учитываются:

1. материал проводника (в основном указываются данные для меди и алюминия). Металлы и сплавы имеют разное сопротивление, а от него зависит баланс между выделением тепла (Q = I 2 * R, где I — сила тока, R — электросопротивление проводника) и его отводом;
2. площадь поперечного сечения жилы: от этого также зависит величина R;
3. способ прокладки (открыто или в канале), число жил в кабеле и материал изоляции.

Для вычисления площади поперечного сечения жилы, измеряют штангенциркулем ее диаметр D, затем производят расчет по формуле: S = (3.14 * D 2 ) / 4. Определив номинальный ток провода, сопоставляют его с номинальным током нагрузки.

Если последний окажется больше, берут провод с большей площадью сечения жил. Для определения номинального тока нагрузки, если таковая не указана на информационной табличке, необходимо знать формулы.

Формула расчета

Номинальный ток потребителей с активным сопротивлением (лампы накаливания, электрочайники, бойлеры и обогреватели) определяется из формулы расчета мощности: W = U * I, отсюда: I = W / U

Для однофазной сети U = 220 В, следовательно, номинальный ток 60-ваттной лампы составляет: I = 60 / 220 = 0,27 А Аналогично рассчитывают номинальный ток предохранителя — на его корпусе также указывается мощность.

Номинальный ток группы потребителей рассчитывают с учетом коэффициента неодновременности “к”. Такой подход обусловлен тем, что приборы никогда не работают одновременно в течение продолжительного периода.

К примеру, если на кухне имеются следующие электроприборы:

• плита: 2000 Вт;
• чайник: 1500 Вт;
• микроволновка: 800 Вт;
• кофеварка: 1000 Вт.

И коэффициент неодновременности принят равным к = 0,7 (устанавливается для разных ситуаций нормативными документами), то номинальный ток группы потребителей составит: I = (2000 + 1500 + 800 + 1000) * 0,7 / 220 = 3710 / 220 = 16,86 А.

Несколько сложнее определяется номинальный ток потребителей с индуктивным сопротивлением, основную часть которых составляют трансформаторы (блоки питания, стабилизаторы) и электродвигатели (холодильник, пылесос и пр.).

Полная потребляемая электрическая мощность Wпол в техдокументации на оборудование не указывается — только механическая на валу двигателя (ГОСТ Р 52776-2007, п. 5.5.3.).

Чтобы определить Wпол, следует обратить внимание на два параметра, приводимые на шильдике:

• коэффициент полезного действия (КПД). Параметр, характеризующий величину потерь на трение в подшипниках, перемагничивание магнитопровода и прочее. Представляет собой отношение выходной мощности Wвых (именно ее указывают в паспорте) к активной мощности Wа: n = Wвых / Wа;
• cosϕ определяет долю активной мощности Wа в полной потребляемой мощности Wпол. В потребителях со всевозможными катушками (обмотки двигателей, трансформаторов и т.д.) часть мощности (реактивная) тратится на преодоление индуктивного сопротивления. Суть этого явления состоит в возникновении ЭДС самоиндукции, направленной против тока. Поскольку cosϕ = Wа / Wпол, то Wпол = Wа / cosϕ.

Таким образом, полная потребляемая мощность Wпол при известной выходной мощности Wвых определяется по формуле: Wпол = Wвых / (КПД * cosϕ). Выходную мощность Wвых принято измерять в привычных ваттах (Вт), а полную Wпол, чтобы не было путаницы, — в вольт-амперах (ВА).

К примеру, на шильдике компрессора холодильника указаны такие характеристики:

• мощность: 2 кВт;
• КПД: 0,85;
• cosϕ: 0,8.

Значит, полная потребляемая мощность составит: Wпол = 2 000 / (0,85 * 0,8) = 2941 ВА. Тогда потребляемый холодильником номинальный ток составит: I = Wпол / 220 = 2941 / 220 = 13,4 А. В случае с 3-фазным двигателем Iн определяют так: I = Wпол / (1,73 * U).

Трёхфазная система электроснабжения

Wпол рассчитывается так же, как для однофазного, напряжение U принимается равным:

• при подключении к 3-фазной сети: U = 380 В;
• к 1-фазной – U = 220 В.

Выбор автоматов защиты

Поскольку возрастание силы тока свыше номинального значения (перегрузка) влечет за собой нарушения в работе устройств, на этот случай требуется предусмотреть обесточивание цепи.

Задачу выполняют такие аппараты защиты:

• предохранители: содержат легкоплавкую вставку — при перегреве она расплавляется и цепь размыкается;
• выключатели автоматические (ВА).

ВА состоит из двух частей:

1. тепловой расцепитель. Биметаллическая пластина, размыкающая контакты при нагреве. Время срабатывания может составлять десятки минут;
2. электромагнитный расцепитель (катушка с соленоидом). Срабатывает практически мгновенно (0,02 с) при достижении силой тока определенного значения.

Порог срабатывания электромагнитного расцепителя для разных потребителей также требуется индивидуальный. Некоторые выходят из строя даже при самой незначительной перегрузке, другие выдерживают 14-кратное превышение Iн. Потому выпускают 4 класса ВА, отличающиеся настройкой электромагнитного приспособления размыкания цепи (уставка тока отсечки): A, B, C и D.

Класс подбирается соответственно виду потребителей:

1. полупроводниковые элементы. Класс А, наиболее чувствительный: ток отсечки — в 2 раза выше номинального;
2. розетки, осветительные цепи и прочие, где пусковые токи отсутствуют или невелики. Класс В: ток отсечки — в 3 раза больше номинального;
3. вводные устройства бытовых электросетей. Класс С: ток отсечки — в 5 раз выше номинального. Такие ВА в одиночку не применяются: они обеспечивают безопасность сети в целом, тогда как каждая группа (розетки, освещение) дополнительно защищается ВА класса В. То есть ВА класса С страхует автоматы класса В, но при этом в случае перегрузки в одной из групп вся сеть не обесточивается (селективность);
4. вводные устройства сетей зданий и сооружений, цепи с большими пусковыми токами (в качестве потребителей выступают электродвигатели). Класс D: ток отсечки — в 10 раз выше номинального. На вводе в здание такой ВА также играет роль селективного — страхует автоматы защиты на этажах и в отдельных помещениях.

При перегрузке менее уставки тока отсечки по цепи какое-то время протекает ток свыше номинального (до срабатывания теплового расцепителя).

Это учитывают, например, при выборе УЗО, официально именуемого «выключателем дифференциального тока». Это еще один аппарат защиты, обесточивающий цепь при обнаружении утечки тока и предотвращающий тем самым электротравму пользователя.

Номинальные токи разных устройств

Вот какой ток потребляют некоторые приборы:

1. электроплита: мощность — от 1,2 до 6 кВт, cosϕ = Номинальный ток: от 1200 / 220 = 5,45 А до 6000 / 220 = 27,25 А;
2. обогреватель: 0,5 – 2 кВт, cosϕ = 1. Ток — от 2,3 А до 9,2 А;
3. пылесос: 0,5 – 2 кВт, cosϕ = 0,9. Ток: от 500 / (220 * 0,9) = 2,52 А до 2000 / (220 * 0,9) = 10,1 А;
4. утюг: 1–2 кВт, cosϕ = 1. Ток: 4,6–9,2 А;
5. фен для волос: 0,6–2 кВт, cosϕ = 1. Ток: 2,76–9,2 А;
6. телевизор: 0,1–0,4 кВт, cosϕ = 1. Ток: 0,46–1,84 А.

Видео по теме

О расчете номинального тока автоматических выключателей в видео:

Без понимания значения номинального тока невозможно правильно не только проектировать, но и эксплуатировать электросеть.

Важно помнить, что превышение силы тока в проводах сверх номинальной при отсутствии или ошибочном выборе автоматов защиты, может повлечь за собой пожар или выход из строя оборудования. Пример — импортные котлы и газовые колонки, в которых при скачках напряжения перегорают платы.