Как правильно выбрать автоматический выключатель?

Номинальный ток In и типы мгновенного расцепления (B, C, D) являются одними из главных характеристик автоматических выключателей, которые повсеместно применяют в электроустановках зданий для защиты от возгораний их элементов.

Именно по значениям номинального тока и типах мгновенного расцепления, как правило, выбирают автоматические выключатели, применяемые в электроустановках зданий.

При написании статьи использовалась корректная и актуальная информация из книги [1] автора Харечко Ю.В.

О номинальном токе автоматического выключателя.

Номинальные токи автоматических выключателей согласовывают с длительно допустимыми (номинальными) токами защищаемых им проводников Iz, а также с номинальными токами другого электрооборудования, например: штепсельных розеток, зажимов, посредством которых соединяют проводники электропроводок, шин распределительных устройств, к которым присоединяют проводники.

внешний вид автоматических выключателей
Фото для иллюстрации статьи. Внешний вид автоматических выключателей (А — однополюсный автоматический выключатель серии S 200, Б — трехполюсный автоматический выключатель серии S 200 P)

ВАЖНО! Номинальный ток автоматического выключателя должен быть меньше или равен номинальному току перечисленного электрооборудования. Это есть главное правило выбора автоматического выключателя для электроустановки здания. Сам алгоритм более детально смотрите ниже.

Рассмотрим номинальный ток автоматического выключателя, а также значения номинального тока, установленные ГОСТ IEC 60898-1-2020.

Номинальный ток представляет собой электрический ток, который автоматический выключатель способен проводить в продолжительном режиме при определённой контрольной температуре окружающего воздуха.

Под продолжительным режимом понимают такой режим, при котором автоматический выключатель проводит установившийся электрический ток без срабатывания в течение продолжительного времени – неделями, месяцами и даже годами. То есть автоматический выключатель должен проводить любой электрический ток, не превышающий номинальный ток, и не срабатывать.

Контрольная температура окружающего воздуха представляет собой температуру окружающего воздуха, при которой устанавливают время-токовую характеристику автоматического выключателя. Стандартная контрольная температура окружающего воздуха установлена равной 30 °С.

Автоматический выключатель оснащён расцепителем сверхтока, который обычно состоит из теплового расцепителя перегрузки и электромагнитного расцепителя короткого замыкания.

Функционирование теплового расцепителя перегрузки зависит от температуры окружающего воздуха. Если температура окружающего воздуха превышает 30 °С, тепловой расцепитель инициирует срабатывание автоматического выключателя при меньшем значении сверхтока. Если температура окружающего воздуха меньше 30 °С, тепловой расцепитель инициирует срабатывание автоматического выключателя при более высоком значении сверхтока, чем сверхток, вызывающий его срабатывание при 30 °С.

Иными словами, если температура окружающего воздуха более 30 °С, «номинальный ток» автоматического выключателя уменьшается, если менее 30 °С – увеличивается. Данный факт нужно учитывать при эксплуатации автоматических выключателей.

Номинальный ток, какой выбрать?
Номинальный ток, какой выбрать?

В ГОСТ IEC 60898-1-2020 установлены следующие предпочтительные значения номинального тока: 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 А. В электроустановках индивидуальных жилых домов и квартир обычно применяют автоматические выключатели с номинальными токами 6, 1016, 25, 32, 40, 50 А (выделены наиболее употребляемые).

Некоторые производители выпускают автоматические выключатели со следующими не стандартизированными значениями номинального тока: 0,16; 0,25; 0,3; 0,5; 0,75; 1,0; 1,6; 2; 3 и 4 А. Автоматические выключатели с такими номинальными токами применяют в специальных электроустановках.

Номинальный ток маркируют на автоматическом выключателе без указания единицы измерения с предшествующим обозначением типа мгновенного расцепления (B, C или D), например: В16. О маркировке см. статью: “Расшифровываем маркировку автоматических выключателей“.

Какие требования нужно учесть при выборе автоматического выключателя для защиты от токов перегрузки?

По сути алгоритм выбора автоматического выключателя расписан в МЭК 60364-5-53 (или в национальной версии ГОСТ Р 50571.5.53-2013):

533.2 Выбор устройств для защиты от токов перегрузки

533.2.1 Общие требования

Защитные устройства необходимо выбрать с учетом следующих требований:

  • а) номинальный ток или уставка тока защитного устройства In должна быть больше или равна расчетному току цепи IB;
  • b) номинальный ток или уставка тока защитного устройства In должна быть меньше или равна допустимому току кабеля Iz;
  • c) ток, обеспечивающий в течение условного времени эффективное срабатывание защитного устройства I2, должен быть ⩽ Iz *1,45.

Соблюдение требований a), b) и c) может не обеспечивать защиту в определенных случаях, например, когда возникают длительные сверхтоки менее I2. В таких случаях следует рассматривать выбор кабеля с большей площадью поперечного сечения или выбор устройства со значением I2 ⩽ Iz.

Примечание 1 – При применении требований b) требование c) автоматически выполняется, если защитные устройства соответствуют требованиям IEC 60898 (все части), IEC 60947-2, IEC 61009 (все части), или если АВДТ соответствует требованиям IEC 62423.

Значение тока I2, обеспечивающего эффективное срабатывание защитного устройства, предоставляется производителем.

О типе расцепления автоматического выключателя.

На автоматических выключателях бытового назначения можно увидеть следующую маркировку: B10C16D25 и т.д.

Цифрами 10, 16, 25 здесь обозначены значения номинального тока автоматических выключателей (о номинальном токе автоматического выключателя – я написал выше в статье), а буквами B , C , D – типы мгновенного расцепления автоматических выключателей.

Для типов мгновенного расцепления установлены следующие стандартные диапазоны токов мгновенного расцепления , кратные номинальному току In автоматического выключателя:

  • тип В – свыше 3 In до 5 In;
  • тип С – свыше 5 In до 10 In;
  • тип D – свыше 10 In до 20 In.

В этих диапазонах находятся токи мгновенного расцепления всех автоматических выключателей, вызывающие мгновенное (менее 0,1 с) их срабатывание, инициируемое электромагнитными расцепителями короткого замыкания.

Если в главной цепи автоматического выключателя протекает сверхток , величина которого равна нижней границе стандартного диапазона токов мгновенного расцепления (3 In, 5 In, 10 In), то автоматический выключатель должен сработать за промежуток времени более 0,1 с, но менее нескольких секунд или десятков секунд.

При протекании в главной цепи автоматического выключателя сверхтока, равного верхней границе стандартного диапазона токов мгновенного расцепления (5 In, 10 In, 20 In), он должен сработать за промежуток времени менее 0,1 с. Любой сверхток, превышающий верхнюю границу стандартного диапазона токов мгновенного расцепления вызывает мгновенное расцепление автоматического выключателя.

Если значение сверхтока, протекающего в главной цепи автоматического выключателя, находится между нижней и верхней границами стандартного диапазона токов мгновенного расцепления, он может расцепиться либо с незначительной выдержкой времени (несколько секунд), либо без выдержки времени (менее 0,1 с). Фактическое время срабатывания автоматического выключателя определяется его индивидуальной время-токовой характеристикой.

На естественный вопрос:

Какой тип мгновенного расцепления лучше применить
Какой тип мгновенного расцепления лучше применить?

Существуют следующие рекомендации по применению автоматических выключателей.

Автоматические выключатели с типом мгновенного расцепления В целесообразно применять для защиты от сверхтока большинства конечных электрических цепей в электроустановках индивидуальных жилых домов и квартир. Например, с их помощью можно выполнять защиту конечных электрических цепей освещения и штепсельных розеток.

Автоматические выключатели с типом мгновенного расцепления С обычно используют для защиты от сверхтока электрических цепей, в которых возможны большие пусковые токи при включении электрооборудования, например, конечных электрических цепей освещения, где предусматривается одновременное включение большого числа светильников, конечных электрических цепей электроприёмников, которые имеют встроенные электродвигатели и др.

Автоматические выключатели с типом мгновенного расцепления D необходимо применять для защиты от сверхтока тех электрических цепей, в которых имеются очень большие пусковые токи, появляющиеся, например, при включении трансформаторов, электромагнитных клапанов, больших ёмкостных нагрузок и другого электрооборудования.

У вас может возникнуть вопрос, а как определить пусковой ток? Тут ответ прост. Смотреть в документации на электрооборудование. А если информации о пусковом токе нет в документации на электрооборудование, то нужно проводить измерение. Поскольку пусковой ток может быть кратковременным, измерять осциллографом.

У асинхронного электродвигателя пусковой ток может быть равен 5–7 номинального тока в течение нескольких секунд. У лампы накаливания ещё больше, но доли секунды и т. д.

Для исключения срабатывания автоматического выключателя от пускового тока последний должен быть меньше или равен нижней границе стандартного диапазона токов мгновенного расцепления (3 In, 5 In, 10 In)

Список использованной литературы

  1. Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 5// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2017. – № 2. – 160 c.
  2. ГОСТ Р 50571.5.53-2013