Почему не срабатывает автомат, рассчитанный на 16 А, когда суммарный ток 22 А?

Что подразумевается под модульными автоматами

Понятие «модульный» связано с тем, что каждый полюс коммутатора построен, как полноценный классический модуль. Фактически, многополюсной коммутатор построен из нескольких единиц, собранных в единый, неразборный блок. 

Сокращённые обозначения на автоматических выключателяхИсточник spravkavrn.ru

Для однофазных сетей (220 В) используют 1-полюсные либо 2-полюсные автоматические коммутаторы. Трёхполюсные или четырёхполюсные применяют в трёхфазных (380 В). В непарных (одно- и трёхполюсных) размыкается только фаза, ноль остаётся целым.

Кроме этого, существует 2 варианта исполнения двухполюсных выключателей:

• 2п – выполнены из 2 объединённых в один корпус однополюсных коммутаторов. В этой ситуации под защиту попадают оба полюса.
• 2п+n – в конструкцию входит 1-полюсной автомат и 1-полюсной рубильник. Они соединены, собраны в единый корпус. В результате ноль не имеет своих расцепителей, а размыкание контактов осуществляется только за счёт специального механизма, управляемого механическим приводом.

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.

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.

Каким должен быть кабель

Наиболее распространённым типом подключения электричества к квартирам или загородным домам является однофазная сеть. Исходя из этого критерия подбирается двух или трёх жильная проводка. Диаметр поперечного сечения должен подходить под размер клемм, установленных на автоматах С16. Максимальным, которое может использоваться в данной ситуации, является сечение в 25 мм2. Однако значение в первую очередь ориентируется на металл токоведущих жил: медь или алюминий. 

Характеристика	Алюминиевая проводка	Медная проводка
Минимальное поперечное сечение, мм2	2,5	0,4
Проводимость тока, кВт	Не более 3 при минимальных сечениях кабеля	Превышает примерно в 1,6 раз
Срок эксплуатации, лет	15-20	40-50
Особенности эксплуатации	Легко переламывается при нескольких перегибаниях в одном месте	При равном сечении жил показатель хрупкости превышает в 2-3 раза. За счёт лучших пластичных характеристик, легко прокладывается в самых труднодоступных местах. Не переламывается в результате длительной эксплуатации.
Удобство эксплуатации	При подключении розетки для современного потребителя понадобится сечение не менее 4 мм2. Исходя из этого, подсоединение к автоматам С16 невозможно.	При подключении розетки для современного потребителя понадобится сечение 2,0-2,5 мм2. Это означает, что непредвиденных сложностей при монтаже не возникнет.
Степень окисления	Жилы, оставшиеся без изоляции, быстро окисляются. Самовосстанавливающийся слой не способен полностью защитить металл от контакта с воздухом. Чтобы избежать снижения допустимой нагрузки, применяется специальная кварце-вазелиновая паста.	Медь имеет хорошие токопроводящие показатели. Тем, не менее, при окислении этот параметр снижается, но не так быстро, как у алюминия.

Сравнительная характеристика медного и алюминиевого кабеля для домашней проводки Источник uk-parkovaya.ru

Как уже упоминалось, для автомата на 16 ампер сечение жилы не должно превышать 25 мм2. Согласно показателю предельного напряжения, оно равно 21 А при условии штробления и прокладке в штукатурке. В открытом виде (при непосредственном контакте с внешней средой), оно возрастает до 30 А.

Таблица автоматов по мощности и силе токаИсточник santehmarka.ru

Таким образом, токопроводимость и вероятность совместимости с 1-полюсными либо многополюсными автоматами 16 Ампер зависят от количества жил, способа монтажа и условий, в которых он будет эксплуатироваться.

Через 16-ти амперный автомат за 1 ч. может проходить 23,2 А тока. В случае неблагоприятных условий, такое напряжение приблизится к неблагоприятному для медных проводников с сечением 25 квадратов, пределам. Если кратковременные нагрузки такого плана, проводка выдержать может, то частые и длительные повышения приведут к её преждевременному повреждению со всеми неблагоприятными последствиями.

Графики селективности

Графики ВТХ, которые я привел для наглядной демонстрации зоны селективности, относятся только к двум определенным автоматическим выключателям – С25 и В10. Предлагаю пойти дальше, и построить универсальные графики, по которым можно определить зоны селективности для любых пар автоматов.

График “взаимной” селективности для двух автоматов разного номинала и характеристики. Графики позволяют определить зону селективности

Оранжевая зона на графиках – диапазон токов мгновенного расцепления для характеристики «С», синяя – для характеристики «В». Графиком пользоваться просто. Например, выбираем уже известную нам пару С25-В10. На графиках красными отрезками обозначены их «зыбкие зоны», до которых они не должны сработать при КЗ, а после которых – должны. Между этими зонами проводим пунктиры, которые и будут обозначать зону селективности.

График универсален – по нему можно графически определить зону селективности пары автоматов любых номиналов.

Шаг №2 — Отключение приборов

Когда вы убедились, что в щитке все в порядке, возвращаетесь в квартиру и вытаскиваете из розеток все эл.приборы, плюс отключаете везде освещение.

Самая частая причина отключения автомата (более 90%) – неисправность одного из эл.приборов в квартире.

Далее мы будем рассматривать вопрос именно короткого замыкания, а не перегрузки. Это когда на один автомат маленького номинала вы “навешиваете” большое количество эл.приборов.

Естественно, что он будет выбивать. Решается данная проблема элементарно – отключением из розетки самой мощной нагрузки.

Выявляется такая беда тоже довольно просто. Автомат, сработавший от перегрузки, будет очень сильно греться.

Особенно в его нижней части, где расположена биметаллическая пластинка. Вы это реально можете ощутить даже рукой без каких-либо приборов.

Выключатель, сработавший от перегрузки, может даже сразу и не включиться, пока не остынет. Аппарат защиты, выбивший от короткого замыкания, как правило остается холодным.

Кстати, такая же беда будет наблюдаться и при плохом контакте на клемме. Вы вроде бы ничего мощного в розетки не включаете (нагрузка такая же, как и была), а автомат не сразу, но по истечении какого-то времени выбивает.

Проверяйте нагрев боковых стенок выключателя и при необходимости подтяните винтовой зажим. Он скорее всего будет ослаблен.

Ошибка!
В редких случаях горе монтажники жилу провода зажимают вместе с изоляцией!

Из-за этого авт. выкл. также будет греться.

Длительный нагрев можно определить даже по цвету зажимных винтов. Они будут явно отличаться между собой.

При повреждении в домашних приборах ищем предполагаемого виновника КЗ. Это может быть что угодно:

эл.титан или бойлер

обычная люстра или плафон бра

измельчитель отходов 

стиральная машинка

проточный водонагреватель

Только после того, как вы отключили все эл.приборы можно попробовать включить автомат.

Ошибка!
Обратите внимание, некоторые мощные приборы могут быть подключены напрямую без всяких розеток!

Например, та же самая эл.плита или варочная поверхность.

И отключение их кнопочками на панели управления ничего не даст. Придется откидывать жилы кабеля непосредственно с клемм.

Если же автомат после всех манипуляций включился удачно, возвращаетесь в квартиру и поэтапно запускаете все эл.приборы.

Выбор автомата защиты по току нагрузки

При планировании электропроводки основное задание — правильно выбрать номинал автоматического выключателя. При прохождении тока через проводник он начинает греться. Чем больший ток проходит по проводнику одного и того же сечения, тем больше выделяется тепла. Задача автоматического выключателя — отключить питание до того момента, когда потребляемый ток станет выше, чем это допустимо. Потому номинал автомата защиты должен быть меньше, чем допустимы ток проводки.

Номинал или номинальный ток автомата наносится на лицевой панели

Номиналы автоматических выключателей стандартизованы: 6 А, 10 А, 16 А, 20 А, 25 А, 32 А, 40 А, 50 А и 63 А. На практике шести и десяти амперные варианты уже практически нигде не используются — техники в наших домах становится все больше и линии малого сечения не справляются с нагрузкой.

Выбор номинала

Выбирают автоматический выключатель не по нагрузке, не по мощности подключенных приборов или по току. Эти параметры учитываются при выборе сечения проводника. А выбор автомата защиты делают в зависимости от сечения проводников. Есть специальная таблица, в которой указаны допустимые токи нагрузки и рекомендованный номинал автомата защиты. Пользоваться таблицей просто: находите нужное сечение, в этой строке ищите номинал автомата защиты. Все.

Сечение жил кабеля	Рекомендуемый номинал защитного автомата	Предельный ток срабатывания автомата	Допустимый длительный ток нагрузки	Максимальная мощность нагрузки	Область применения
1,5 мм2	10 А	16 А	19 А	4,1 кВт	Освещение и сигнализация
2,5 мм2	16 А	25 А	27 А	5,9 кВт	Розетки, электрический теплый пол
4 мм2	25 А	32 А	38 А	8,3 кВт	Водонагреватели, кондиционеры, стиральные и посудомоечные машины
6 мм2	32 А	50 А	46 А	10,1 кВт	Электроплиты, духовки
10 мм2	50 А	63 А	70 А	15,4 кВт	Вводы в дом, квартиру

Как все работает

Глядя на таблицу возникает вопрос: почему номинал автомата настолько меньше предельно допустимой токовой нагрузки. Ответ в механике работы автоматического выключателя. Он отключается только тогда, когда ток в цепи на 13% превышает ток срабатывания.

Например, автомат на 10 А сработает тогда когда сила тока в цепи будет 16 А + 13% (2,08 А) = 18,08 А. То есть, остается небольшой зазор до величины допустимой нагрузки. Этот зазор необходим, чтобы обеспечить целостность изоляции.

Современная система электроснабжения дома или квартиры не обходится без автоматических выключателей

Что будет, если на провод сечением 1,5 мм2 поставить автомат на 16 А. Ведь его номинал ниже допустимого тока нагрузки? Давайте считать. Ток, при котором пакетник сработает — 25 А + 3,25 А (13%) = 28,25 А. Он выше чем допустимы длительный ток нагрузки. Да, отключаться он будет редко, но через некоторое время изоляция расплавится и проводку придется менять. Потому выбор автомата защиты лучше производить по этой таблице, а никак не по длительно допустимому току.

Выбор по нагрузке

Если линия электропитания проложена с запасом по мощности, а нагрузка на ней далека от предельной можно поставить автомат с более низким номиналом. В этом случае он будет защищать не столько линию от перегрева, сколько технику от токов КЗ.

Выбор автомата защиты по мощности нагрузки — неправильная идея

Выбор номинала автомата защиты в этом случае также можно сделать по той же таблице. Только за отправную точку берем мощность нагрузки. Но еще раз повторимся. Это в том случае, если параметры линии выдерживают намного большую нагрузку чем существует.

Пропала фаза

А что делать, если все автоматы в щитке включены, а света дома все равно нет? Бывают и такие случаи.

Первым делом берете индикаторную отвертку и проверяете ею напряжение, начиная от главного ввода и далее по цепочке. Как на верхних клеммах, так и на нижних.

Явно где-то отгорел или пропал контакт. Находите неисправный выключатель, к которому напряжение подходит, но не выходит и меняете его.

Если у вас какой-то праздник, день рождения, на дворе вечер и бежать в магазин уже поздно, то в качестве временного решения можно отсоединить отходящий провод от неисправного автомата и подключить его к другому.

Ошибка!
Только не подключайте его к автомату большего номинала.

Например, у вас сгорел автомат.выкл. Iном=10А на освещение (сечение кабеля 1,5мм2), а вы его решили временно переключить на автомат от эл.плиты с током в 32А.

Задумайтесь на минутку, сгорел то он не просто так, значит изначально для этого была какая-то причина? Подсоединив провода столь малого сечения на автомат в 32А вы запросто можете спалить квартиру, устроив пожар в электропроводке.

Даже в качестве времянки не прибегайте к подобным “лайфхакам”.

Выбор автомата по номинальному току

Рассмотренные формулы широко применяются в расчетах вводного автоматического выключателя. Применяя одну из них – I = P/209 при нагрузке Р в 1 кВт, получается сила тока для однофазной сети 1000 Вт/209 = 4,78 А. Результат можно округлить в большую сторону до 5 А, поскольку реальное напряжение в сети не всегда соответствует 220 В.

Таким образом, получилась сила тока в 5 А на 1 кВт нагрузки. То есть, устройство мощностью более 1 кВт нельзя подключать, например, в удлинитель с маркировкой 5 А, поскольку он не рассчитан на более высокие токи.
Автоматические выключатели обладают собственным номиналом по току. Исходя из этого, легко определить нагрузку, которую они способны выдержать. Для упрощения вычислений существует таблица. Автомат номиналом 6 А соответствует мощности 1,2 кВт, 8 А – 1,6 кВт, 10 А – 2 кВт, 16 А – 3,2 кВт, 20 А – 4 кВт, 25 А – 5 кВт, 32 А – 6,4 кВт, 40 А – 8 кВт, 50 А – 10 кВт, 63 А – 12,6 кВт, 80 А – 16 кВт, 100 А – 20 кВт. Исходя из этих же номиналов проводятся расчеты автомата по мощности на 380в.

Метод 5 А на 1 кВт может использоваться и для определения силы тока, возникающей в сети, когда в нее подключаются какие-либо бытовые приборы и оборудование. В расчетах нужно пользоваться максимальной потребляемой мощностью во время пиковых нагрузок. Для этого применяются технические характеристики оборудования, взятые из паспортных данных. При их отсутствии можно взять ориентировочные параметры стандартных электроприборов.

Отдельно рассчитывается группа освещения. Как правило, мощность приборов освещения оценивается в пределах 1,5-2 кВт, поэтому для них будет достаточно отдельного автомата номиналом 10 А.

Если сложить все имеющиеся мощности, получается довольно высокий суммарный показатель. Однако на практике полная мощность никогда не используется, поскольку существуют ограничения на выделяемую электрическую мощность для каждой квартиры. В современном жилом доме, при наличии электроплит, она составляет от 10 до 12 кВт. Поэтому на вводе устанавливается автомат с номинальным током 50 А. Точно так же выполняется расчет мощности трехфазных автоматов.

Полученные 12 кВт распределяются по всей квартире с учетом размещения мощных и обычных потребителей

Особое внимание следует обратить на кухню и ванную комнату, где устанавливаются электроплиты, водонагреватели, стиральные машины и другое энергоемкое оборудование. Как правило, они подводятся к отдельным автоматическим выключателям соответствующего номинала, а сечение кабелей для подключения также рассчитывается в индивидуальном порядке

Мощные бытовые агрегаты подключаются не только к автоматам, но и к устройствам защитного отключения. Часть общей мощности следует оставить для освещения и розеток, установленных в помещениях. Правильно выполненные расчеты позволят качественно смонтировать проводку и выбрать нужный выключатель. В этом случае эксплуатация оборудования будет безопасной и долговечной.

Параметры автоматических выключателей

Необходим правильный подбор номинала Функция защитного автомата заключается в том, чтобы защищать электрическую проводку до того, как ток превысит допустимое значение. Это означает, что автоматический выключатель по току выбирается всегда меньшим, чем допустимый длительный ток электрической проводки.

Поэтому алгоритм выбора защитного автомата сводится к таким действиям:

• В первую очередь следует рассчитать толщину провода для конкретного участка, в зависимости от величины нагрузки.
• По таблице находится, какой силы ток выдерживают провода, в зависимости от сечения.
• Из всех имеющихся номиналов автоматов выбирается наиболее близкий по параметрам, но меньший, чем нагрузочная способность проводов. Номиналы автоматов имеют привязку к показателям длительного допустимого тока проводов и кабелей.

В качестве примера

Алгоритм выбора, не связан ни с какими сложностями и эффективно работает. Ниже представлена таблица, в которой отмечены максимальные величины электрического тока для проводников, которые прокладываются в домах или в квартирах. В этой же таблице в отдельной графе отмечены автоматы с номинальным рабочим током, которые рекомендовано применять в цепях таких проводников. Чтобы электропроводка не перегревалась и нормально работала, выбираются автоматы с показателями рабочего тока, которые меньше допустимых значений рабочего тока электропроводки.

Сначала следует подобрать сечение провода. Оно выбирается согласно расчетам, исходя из величины нагрузки. Например, чтобы запитать одну из нагрузок, по расчету нужно взять проводник, сечением 2,5 мм квадратных. Из таблицы видно, что этот проводник без проблем выдерживает ток до 27 ампер. Здесь же можно увидеть, что для защиты данного проводника следует установить автомат с рабочим током в 16 А.

Цепь работает следующим образом: до достижения 16 ампер, автомат работает нормально, как и электропроводка. Если ток начинает увеличиваться до определенной величины, автоматический выключатель начинает на него реагировать. Начинает работать тепловая защита. Чем больше превышается рабочий ток автомата, тем быстрее сработает защита. В случае короткого замыкания в сети, автоматический выключатель отключается мгновенно, поскольку защита от коротких замыканий и тепловая защита работают по-разному принципу.

Как рассчитать мощность потребителя

Как правило, характеристики автоматических выключателей выбираются в зависимости от мощности нагрузки. Проще сделать расчеты, если к электрической линии подключен только один электроприбор. Как правило, к одной линии подключают мощные бытовые приборы, а их потребляемая мощность всегда указывается в паспорте. Сложнее с линиями, к которым время от времени подключаются различные бытовые приборы, например, пылесосы, электроутюги, кухонные комбайны и т.д.

Но если учесть, что их работа кратковременная, то электропроводка выбирается в зависимости от того, сколько таких приборов может работать одновременно. Что касается вводного автомата, то он выбирается в зависимости от суммарной мощности всех потребителей. Можно воспользоваться простой формулой, а можно воспользоваться данными, указанными в паспорте. Как правило, в паспорте указывается не только мощность электроприбора, но и его реальный рабочий ток.

Формула расчета мощности потребителя

После того, как определена величина нагрузок, выбирается соответствующий автоматический выключатель по рабочему току. Его номинал может быть намного меньше или немного больше, но в любом случае он должен защищать электропроводку и его показатели не должны завышаться, по отношению к допустимому току электрических проводов.

Как правило, стараются выбирать электрические провода с запасом, хотя и здесь следует придерживаться разумных пределов. В таком случае, автоматы выбираются по току нагрузки и также с запасом, хотя также в разумных пределах. Автомат всегда должен выдерживать ток нагрузки, с некоторым запасом, или же работа приборов окажется не устойчивой и автомат может в любой момент отключить такую нагрузку, что совсем неправильно.

Чем опасно несоответствие кабеля сетевой нагрузке?

Правильный подбор защитного автомата по мощности – очень важная задача. Неверно выбранное устройство не защитит линию от внезапного возрастания силы тока.

Но не менее важно правильно подобрать по сечению кабель электропроводки. В противном случае, если суммарная мощность превысит номинальную величину, которую способен выдерживать проводник, это приведет к значительному росту температуры последнего

В итоге изоляционный слой начнет плавиться, что может привести к возгоранию.

Чтобы более наглядно представить, чем грозит несоответствие сечения проводки суммарной мощности включенных в сеть устройств, рассмотрим такой пример.

Новые хозяева, купив квартиру в старом доме, устанавливают в ней несколько современных бытовых приборов, дающих суммарную нагрузку на цепь, равную 5 кВт. Токовый эквивалент в этом случае будет составлять около 23 А. В соответствии с этим в цепь включается защитный автомат на 25 А. Казалось бы, выбор автомата по мощности сделан верно, и сеть готова к эксплуатации. Но через некоторое время после включения приборов в доме появляется задымление с характерным запахом горелой изоляции, а через некоторое время возникает пламя. Автоматический выключатель при этом не будет отключать сеть от питания – ведь номинал тока не превышает допустимого.

Если хозяина в этот момент не окажется поблизости, расплавленная изоляция через некоторое время вызовет короткое замыкание, которое, наконец, спровоцирует срабатывание автомата, но пламя от проводки может уже распространиться по всему дому.

Чтобы вам не пришлось браться за калькулятор и самостоятельно высчитывать сечение электропроводки по формулам, приведем типовую таблицу, в которой легко найти нужное значение.

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.