Выбор автоматического выключателя по сечению провода

При монтаже электрических сетей в доме или в квартире особую актуальность приобретает вопрос, как подобрать автомат по сечению кабеля. В основном, все расчеты выполняются с привязкой к потребителям, планируемым к подключению. Именно они будут создавать определенную нагрузку, для которой необходимо конкретное сечение проводов и автоматов защиты.

Понятие нагрузки электрической сети

Схема любой стандартной электрической сети в квартире или частном доме разделяется на несколько основных групп. Для каждой группы предусматривается провод или кабель определенного сечения и защитное автоматическое устройство, номинал которого рассчитан заранее.

Для правильного выбора необходимых параметров сечения кабеля и автомата, проводятся расчеты предполагаемых нагрузок для данной электрической сети. Токовая нагрузка представляет собой величину силы тока, возникающей в сети, во время работы приборов. Расчет токовой нагрузки для отдельно взятого потребителя будет заметно отличаться от таких же расчетов, выполняемых для группы бытовых приборов.

Также следует учитывать разницу рассчитываемых нагрузок при подключении однофазного (220В) и трехфазного (380В) питания. Эти факторы оказывают непосредственное влияние на правильный выбор защитных автоматов и сечения кабелей.

Расчет нагрузки и выбор автомата в разных условиях

Одним из вариантов расчетов рассматривается одиночный потребитель и однофазная электрическая сеть, напряжением 220 вольт. В этой ситуации нужно воспользоваться основным законом электротехники, более известным, как закон Ома. Для этого следует установить точную мощность прибора, обычно указываемую в паспорте.

На примере бытовой электроплиты на 220В и мощностью 4,5 кВт видно, что ее токовая нагрузка составляет: 4500 ватт÷220 вольт=20,4 ампера. Следовательно, на линии электропитания данной плиты необходимо использовать автомат, номиналом не меньше чем 23 ампера. Поскольку приборов с таким номиналом не существует, нужно выбирать устройство, ближайший номинал которого составляет 25 ампер.

Свои особенности имеет групповая проводка в однофазной электрической сети. В этом случае выполняется параллельное подключение сразу нескольких потребителей от электрощита к общему питающему кабелю. Для таких групп выполняется установка общего защитного автомата. Токовая нагрузка рассчитывается с применением так называемого коэффициента спроса. С помощью этого параметра определяется вероятность одновременной работы всех имеющихся потребителей в течение продолжительного периода времени.

Например, коэффициент, равный единице, указывает на одновременное включение всех бытовых приборов. На практике такая ситуация почти никогда не возникает. Значение этого показателя будет различным для конкретных помещений или потребителей. Для телевизора он составит 1, а для пылесоса – 0,1. Поэтому данный коэффициент обязательно учитывается в расчетах и влияет на конечный результат.

Вначале определяется расчетная мощность путем умножения коэффициента спроса на установочную мощность потребителей. После этого полученное значение нужно разделить на 220 вольт. Результат деления и будет рассчитываемой токовой нагрузкой. Выбор автомата осуществляется по той же схеме, что и при одиночном потребителе, то есть по номиналу, ближайшему от расчетной токовой нагрузки.

После проведенных расчетов необходимо решить оставшийся вопрос, как подобрать автомат по сечению кабеля. Для этого нужно правильно выбрать сечение самого кабеля, исходя из рассчитанной нагрузки. Так при токовой нагрузке в 11 ампер, напряжении 220 вольт и мощности 2,4 кВт, сечение жил медного кабеля составит 0,5 мм2. Таким же образом этот показатель вычисляется и при других параметрах электрического тока.

Если у вас часто срабатывает автоматический выключатель на 16-20 А и обесточивает квартиру, не верьте тем, кто говорит, что нужно просто поставить автомат номиналом побольше. Новый автомат реагировать на перегрузки перестанет, но начнут гореть розетки.

Зачем менять автомат?

Любой электрик скажет: «При наличии отсутствия острой необходимости лучше в электропроводку дома своими руками не лезть». Последствия могут быть печальными. Когда же возникает такая необходимость?

Для того чтобы поменять розетку, нужно знать физику за 8-9 классы. С прочей электрической начинкой все немного сложнее. Если в квартире регулярно срабатывает автомат (автоматический выключатель в щитке) и пропадает свет, пора его менять.

Вероятно, автоматический выключатель выработал свой ресурс, даже несмотря на то, что срок, указанный в паспорте, еще не истек. Изношенный аппарат на 16 А может срабатывать при слабой нагрузке на сеть (10 А), а может не срабатывать при экстремальных значениях (произойдет спаивание контактов, дальше – пожар).

Напомним на всякий случай некоторые сведения из школьной программы:

• Мощность = Напряжение х Ток.
• Ток = Мощность Напряжение.

Напряжение в розетке — 220 В. На кофеварке указано 1200 Вт, значит, потребляемый ток будет 1200220=5,45 (А).

Если вам удалось сложить мощность всех домашних электроприборов и рассчитать общую силу тока, можете считать себя электриком второго уровня.

Как работает автомат и от чего он защищает

Внешне автоматический выключатель представляет собой пластиковый коробок с клеммами для подсоединения проводки, плюс тумблер. Лезть внутрь не обязательно. Для нас важно, что в нем установлены контакты, тепловой и электромагнитный расцепители, которые отвечают за обесточивание сети при повышенной и экстремальной нагрузке.

Как расшифровать маркировку на автоматическом выключателе:

• Буква (A, B, C, D) – это класс автомата, она означает предел тока мгновенного срабатывания, то есть напряжения, когда автомат сразу же обесточивает сеть в квартире. В большинстве случаев в жилых домах будет стоять автомат с буквой C. Он будет моментально срабатывать при 5-10 кратном увеличении силы тока от номинала. То есть автомат с номиналом 10 А вырубит сеть без задержки при значении силы тока 50-100 А. Автомат с B-характеристикой (3-5 кратное превышение) тоже самое сделает при значении 30-50 А.
• Цифра указывает на номинальный ток, то есть значение, до которого автомат будет работать в штатном режиме, ничего не выключая. Тот же автомат на 10 А при превышении силы тока до 11,5 сработает лишь через два часа. При 14,5 подождет минуту, если перенапряжение сети не исчезнет, обесточит квартиру. И так далее, до пиковых значений, обозначенных буквой, когда сеть упадет без задержки.
• Рядом меньшим шрифтом будет стоять другая цифра (в тысячах ампер), обозначающая максимальное значение силы тока, при котором автомат сработает, не получив повреждений.

В чем здесь фокус, почему нельзя сразу отключить сеть, если превышено номинальное значение? Автомат учитывает кратковременные токи, возникающие в сети на доли секунды при включении электрооборудования. Когда вы включаете стиральную машину, пусковой ток может быть выше номинального в 2-3 раза.

Основная функция автоматического выключателя – защищать сеть от короткого замыкания и перегрузки. Когда по линии течет слишком большой ток, проводка нагревается. Если это происходит слишком долго – провод может загореться.

Автомату по большому счету все равно на ваши электроприборы, он их, вопреки расхожему мнению, не защищает от скачков напряжения. Но потерять микроволновку или чайник, подключенные к розетке, это одно, а перегоревшая проводка в стене или в люстре – другое.

Важно понимать, что и от удара током человека при случайном касании токоведущих участков и заземленных предметов автомат тоже не убережет. Для этого существуют устройства защитного отключения (УЗО). Советуют ставить одно общее после вводного автомата и на группы, где есть риск поражения током.

Как выбрать автомат для электропроводки

Для того чтобы правильно выбрать автоматический выключатель, нужно прикинуть максимально допустимую токовую нагрузку сети (суммировать все приборы). Номинал автомата (цифра после буквы) не должен превышать этого значения.

Для обычной квартиры, где нет «серьезных» потребителей питания типа кондиционера, водонагревателя, подойдет автомат класса B. Такая сеть считается слабонагруженной. Ставить высоконагруженный автомат (класса D) для сети, которая питает лампочки опасно. Он не будет воспринимать скачки напряжения в ней как вредные и может пропустить даже короткое замыкание.

Слабонагруженный прибор в сети с большой нагрузкой в штатном режиме наоборот, будет срабатывать не по делу и часто.

Да, чуть не пропустили: автоматы различаются по количеству фаз (полюсов). Число полюсов автомата указывает, с каким из типов сетей он может работать.В квартиру можно также поставить один входной выключатель класса C и по одному однофазному для обеспечения отдельных участков (кухня, комната, отдельно на кондиционер, если предусмотрен). Если нет желания все усложнять, в двухкомнатной квартире можно вполне обойтись одним автоматическим выключателем B с номиналом 16.

Мы почти разобрались, как выбрать автоматический выключатель по току и мощности. Но, если учесть только нагрузку потребителей, можно нарваться на неприятности. Выбор автомата напрямую зависит от типа проводки, кабеля. На слабой проводке мощный автомат при перегрузках не справится со своими задачами. То есть всегда нужно принимать во внимание сечение провода и его пропускную способность.

В домах до 2001-2003 годов с большой долей вероятности будет алюминиевая проводка в однослойной изоляции. Скорее всего, она свое уже отслужила (номинально она может выдержать 20 лет при идеальных условиях, без перегрузок). Ставить на нее новый автомат, учитывая лишь суммарную мощность потребителей, категорически не рекомендуется. Автомат часто срабатывать перестанет, а проблема перегрева останется.

Варианта, по сути, два:

• Менять проводку на медную.
• К мощным потребителям (стиральная машина, бойлер, кондиционер) провести отдельную линию от щитка и поставить на нее отдельный автомат.

Медный провод пропускает больший ток, чем алюминиевый. Но и здесь важно, кроме материала, учитывать его сечение. Оно дает понять, сколько ампер можно пропустить через кабель, не опасаясь повреждения и перегрева.

• Алюминиевый провод сечением 2,5 мм2 безопасно работает с токами до 16-24 А.
• Медный провод сечением 2,5 мм2 безопасно работает с токами 21-30 А.

Это означает, что при нагрузке в 23 А, автомат с номиналом 16 А обесточит проводку через минуту. Вполне достаточно, чтобы медный провод не перегрелся. Если поставить автомат 25 А, до отключения кабель будет пропускать ток за пределами своей нормальной нагрузки, он перегреется, изоляция быстрее износится, розетка со временем перегорит. Для алюминиевой проводки, соответственно, эти значения ниже.

Для простоты понимания предлагаем таблицу выбора автоматического выключателя, исходя из сечения кабеля.

Последний совет: на своей безопасности не следует экономить. Лучше брать автоматы в специализированных магазинах, выбирать производителей с проверенной репутацией. Менеджеры на месте ответят на вопросы, которые мы могли упустить в этой статье.

На первый взгляд может показаться, что тема очень простая, но есть некоторые нюансы, про которые стоит помнить, когда от выбора кабеля зависит безопасность вашего дома. Какого сечения должен быть кабель, если автоматический выключатель установлен на 16А?

В этой статье я буду рассматривать трехжильные кабели, т.к. в наших домах (квартирах) в основном используются однофазные сети.

Обратимся к ГОСТ16442-80 (Кабели силовые с пластмассовой изоляцией. Технические условия.) В этом ГОСТе можно найти таблицу длительно допустимых токов для медных кабелей с пластмассовой изоляцией:

Эта таблица не из ГОСТ16442-80, но поверьте, там такие же значения

В жилых и общественных зданиях на небольшие токи применяют модульные автоматические выключатели серии ВА47 либо их зарубежные аналоги.

А сейчас хочу обратиться к характеристикам автомата серии ВА47 и силового автомата ВА88-32. Посмотрит при каких токах отключается тепловой расцепитель.

Время-токовые рабочие характеристики автомата серии ВА47 при контрольной температуре калибровки 30 о С:

Характеристики срабатывания теплового расцепителя автоматического выключателя ВА88-32:

Согласно нормативных документов все электрические сети должны быть защищены от перегрузки, т.е. автоматический выключатель должен защищать кабельную линию. Если мы выбираем автомат на 16А, то кабель должен быть выбран с учетом того, что он будет защищен этим автоматом.

Согласно ГОСТ16442-80 трехжильный кабель сечением 1,5мм 2 способен длительно выдерживать ток 21А. Казалось бы, для 16-ти амперного автомата это предостаточно, но не тут то было.

Если взглянуть на время-токовые характеристики, то модульный автомат может около часа пропускать через себя ток равный 1,45In, а за это время кабель может выйти из строя и загореться.

Ниже представлены таблицы, которые наглядно демонстрируют как должны быть выбраны кабели для автоматов ВА47 и ВА88-32 при различных номинальных токах.

Выбор кабелей для различных автоматов

Красным цветом выбраны кабели с учетом возможного тока в 1,45In для ВА47 и 1,3In+10% для ВА88-32.

Черным цветом показан выбор кабелей с учетом требований ГОСТ16442-80. Здесь не учитывается то, что автомат некоторое время способен работать с перегрузкой.

В статье я рассмотрел самые неблагоприятные условия. В принципе, нужно было выбирать длительно допустимый ток для трехжильных кабелей по колонке «двихжильных», а там уже для 1,5мм 2 — 24А, что вполне достаточно для автоматического выключателя с тепловым расцепителем 16А.

Аргументы типа «кабели китайские и т.п.» в расчет не беру, есть ГОСТ16442-80, в котором прописаны все требования к кабельной продукции и согласно которому должны быть изготовлены кабели.

Так вот, начнём разбираться. Первое и самое главное. АВТОМАТ ЗАЩИЩАЕТ НЕ НАГРУЗКУ (от замыканий или ещё чего). АВТОМАТ ЗАЩИЩАЕТ ПИТАЮЩУЮ ЛИНИЮ (КАБЕЛЬ)! Это необходимо отложить себе в мозг! Автомату наплевать на то, что там после кабеля. Его задача — спасти кабель от перегрузки, перегрева и пожара. Поэтому правильный выбор номиналов и параметров кабеля, автомата и розеток должен быть в следующей последовательности:

1. Смотрим на нагрузки, которые нам надо питать. Сколько они потребляют по мощности, и следовательно ток какой величины будет течь через их питающую линию. Для пересчёта тока в мощность можно использовать самую обычную формулу: P=U*I, где P — мощность, U — напряжение сети (220 вольт в случае квартиры), а I — ток. То-есть, для тока будет так: I = P/U. На самом деле данная формула справедлива только для резистивных нагрузок типа обычных лампочек, нагревателей, чайников. Но для нашего случая можно примерно использовать её и с другими устройствами.
2. Чтобы питать нашу нагрузку, нам нужна кабельная линия (кусок кабеля). Какой именно? Смотрим на общий суммарный ток, который нам требуется и выбираем необходимый кабель по сечению (как найду нормальную таблицу — выложу). Для открытой прокладки можно очень условно прикинуть что 1 кв.мм кабеля = 10А. Для скрытой я «на века и с запасом» считаю как 8А/кв.мм. Смотрим сечение и округляем его в сторону ближайшего из стандартного ряда: 1,5; 2,5; 4; 6; 10.
3. Автомат выбираем так, чтобы он отключился раньше, чем нашему кабелю настанет кирдык. То-есть, смотрим при каких токах автомат будет отключаться, и смотрим максимальный ток через наш кабель. Если кабель не катит — берём на сечение больше пересчитываем.

Второе. Посмотрим внимательно на автомат. Автомат состоит из двух расцепителей. Теплового и электромагнитного. Тепловой расцепитель — это биметаллическая пластинка, которая разогревается при протекании через неё тока, при сильном перегреве изгибается, освобождает рычажок внутри автомата, и автомат отключается. Задача теплового расцепителя — реагировать медленно и защищать линию от перегрузок. Он будет срабатывать как раз тогда, когда вы подключаете пяток нагревателей и десяток чайников. В этом случае через кабель потечёт слишком большой (для него) ток, и он может загореться. Вот в этом случае тепловой расцепитель «выжидает» некоторое время (а вдруг перегрузка кратковременная) и отключает линию, спасая её.

Электромагнитный расцепитель предназначен для защиты от короткого замыкания. В этом случае ток в линии будет очень большим по сравнению с обычной перегрузкой (в десятки раз), и линию надо отключить мгновенно. Для этого используется обычный электромагнит: катушка с проволокой и сердечник, который опять же приводит в действие механизм автомата, заставляя его выключиться. Пошёл огромный ток — электромагнит втянулся, отрубил линию.

А вот дальше начинаются интересности. Я в описании реле времени и инерционности защиты говорил о том, что в некоторых случаях кратковременный выход параметра за пределы нормы может быть не особо критичным, и защита в этом случае не должна срабатывать слишком паранойно. Это правило относится и к автоматам. Оказывается, что когда вы включаете какой-нибудь мотор, например пылесоса или дачного насоса, в линии происходит довольно большой бросок тока, опять же в несколько раз превышающий нормальный. Конечно же, по логике работы, автомат должен отключиться. Ну например мотор в рабочем режиме потребляет 5А, а в пусковом — 12. Автомат например стоит на 10А, и от 12ти он должен вырубиться. Что делать? Поставить автомат на 16? Но тогда случись что — заклинило мотор, замкнуло кабель — фиг его знает, отключится он или нет. А меньший — конечно защитит линию, но будет срабатывать от каждого чиха.

Вот чтобы с этим не париться, умные люди придумали такую вещь как «характеристика автомата«. Правильно оно зовётся «Время-токовая характеристика«, но на жаргоне обычно просто характеристикой или категорией отключения. Обозначается она той самой неприметной буковкой перед номиналом автомата, на которую обычно все плевать хотели 🙂 Бывает B, C, D и для особых извращений — K и Z. Эта характеристика показывает ток и время, при которых будет срабатывать электромагнитный расцепитель автомата. Вот три основных:

B: 3-5 номинала

C: 5-10 номиналов

D: 10-20 номиналов

Характеристика B самая чувствительная и показана к применению в квартирах и жилых зданиях, где нагрузки больше активные, а какие-нибудь мощные двигатели включаются редко. Характеристика C — самая распространённая (поэтому тоже катит, хе-хе, под жилые здания), и годится для общих случаев. А характеристика D как раз заточена под питание каких-нибудь злобных станков, больших моторов и прочих устройств, где могут быть большие перегрузки при их включении.

Так вот оказывается, что для нашего родного автомата в C16 диапазон токов, при котором он отключается мгновенно (

0,1 секунды) будет 80-160 А. Вот так-то! А вы его вешать на хилый кабель? Ну, кабель тоже не дурак и кратковременные перегрузки может выдержать.

Но займёмся более интересным тепловым расцепителем. Как мы помним, он предназначен для защиты линии от длительных перегрузок. То-есть, автомат не обязан отключаться сразу, и вот в этом случае время его НЕ отключения может составлять какой-нибудь ЧАС, а то и больше. Заценим каталог, опять же для C16. Кстати, для всех характеристик B, C, D параметры одинаковы, поэтому я дам списочек для распространённых номиналов автоматов.

Время отключения БОЛЕЕ ЧАСА:

6А: 6,78А

10А: 11,3А

16А: 18,08А

25А: 28,25А

А теперь время отключения МЕНЕЕ ЧАСА (но не значит что не именно час):

6А: 8,7А

10А: 14,5А

16А: 23,2А

25А: 36,25А

Так вот отключение в течение часа означает в самом худшем варианте то, что автомат будет греться целый час, держать ток 23А (для номинала в 16А) и только потом отключится. Родимый и ненавистный (задолбался его на розетках видеть!) номинал в 25А привожу специально чтобы поржать на тему того, что перед его отключением ваш кабель в 2.5 кв.мм выгорит. Вот про это западло все обычно забывают, а именно оно и определяет требуемое сечение кабеля. Потому что кабель должен держать вышеозначенный ток целый час.

Давайте посчитаем, ради интереса. Берём автомат на 16А и кабель в 2,5 кв.мм. Для этого кабеля, положим, максимальный длительный ток будет 2,5*10 = 25А. При этом он довольно ощутимо нагреется. А длительный ток для прокладки в стене будет 2,5*8 = 20А. Это если кабель плохо охлаждается, лежит за какой-нибудь вагонкой в деревянном доме. Посчитаем, так сказать, самый худший случай. Смотрим ещё раз на автомат: более часа автомат на 16А держит ток в 18А, а менее часа — 23А. Самый хреновый вариант — более часа, 18А. Самый хилый ток у кабеля — 20А. 20>18, значит кабель использовать можно. Ну а более простое объяснение для клиентов в танке обычно такое: «А вот видите у вас на розетке написано 16А? Вот значит автомат тоже надо на 16А». И это действительно так! А что наш родимый номинал 25А, который все так обожают ставить в том случае, если 16А маловато и он почему-то (вот гад такой!) выбивает? А там ток неотключения более часа — 28А. Это означает, что пока автомат соизволит отключиться, ваш кабель будет сам хорошей такой печкой.

Попробуем проверить вторую штуку, о том что на кабель в 1.5 кв.мм автомат должен быть не более 10А. 1.5 кв. мм это или 15А или 12. У автомата на 10А токи 11 или 14А. Даже смотреть не надо — прокатываем. А если учесть, что сейчас есть или нано кабели, или наоборот кабели с сильно заниженным сечением, то я строго настаиваю на следующем:

Для кабеля на 1,5 кв.мм автомат не более 10А

Для кабеля на 2,5 кв.мм автомат не более 16А

Можно попробовать просчитать другие кабели. У меня получалось дальше по возрастающей. Что на 4 кв.мм надо 25А, а на 6 — 32. На практике получается так, что в силу инерционности теплового расцепителя автомата при полностью загруженной линии в C16 на все её 16А можно будет ещё за 5 минут успеть чайник вскипятить и ничего не отключится.

Теперь понятно, почему у меня волосы встают дыбом во всех местах тела, когда я вижу какой-нибудь щиток с подписью «розетки комнаты» и номиналом в C25? Ну а если у вас ещё и летняя жара, то оказывается что при 50 градусах жары автомат в 16А превратится в 14,1 А. Вот такая вот занимательная арифметика!