Как выбрать автоматический выключатель?

     Achtung! Будет многабукаф! Те, кому лень читать и думать  – отправляются заливать мозг пивом и смотреть канал ТНТ. Всем остальным – willkommen!

     Нет, дорогой читатель, речь сегодня пойдет не о выборе производителя, хотя, не скрою, к этой троице, что на фотке, я неравнодушен. Сегодня я попытаюсь рассказать, как надо выбирать параметры автоматов исходя из условий их применения. К выбору автоматических выключателей надо подходить максимально ответственно, поскольку именно эти скромные труженики электросетей принимают на себя главный удар в большинстве аварийных ситуаций.

     Любой серьезный производитель (ну или тот, кто хочет казаться серьезным) указывает на лицевой стороне корпуса автомата несколько малопонятных, но очень важных обозначений. Посмотрим на фотки:

Цифрами 1,2,3 помечены однотипные обозначения на автоматах разных производителей. О чем же они говорят? Давайте разбираться по порядку. Если какие-то слова и аббревиатуры будут непонятны, загляните в словарь. И наберитесь терпения, дорогой читатель, статья будет длинной. Итак:

 

ЦИФРА 1

     На фотографиях цифра 1 указывает на номинальный ток автомата, измеряемый в амперах. Это важнейший параметр автоматического выключателя. На букву слева от номинального тока пока не обращаем внимания, о ней позже.

     Для чего, собственно, нужен автоматический выключатель? Правильно, для защиты, но защиты чего? Может быть, бытовой техники? Нет. Бытовую технику он защищать не обязан. Автомат защищает проводку. И именно тот участок проводки, который подключен ПОСЛЕ автомата, а не ПЕРЕД ним. Проводка может быть выполнена кабелем разного сечения, соответственно и длительный ток может выдерживать разный. Задача автомата – не допустить длительного протекания тока, превышающего допустимую для данного кабеля величину. Что же по этому поводу говорят ПУЭ?

Таблица 1.3.4.

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами

Сечение   токопроводящей жилы, мм2	Ток, А,   для проводов, проложенных
	открыто	в одной   трубе
		двух одно   жильных	трех одно   жильных	четырех   одно жильных	одного   двух жильного	одного   трех жильного
1,5	23	19	17	16	18	15
2,5	30	27	25	25	25	21
4	41	38	35	30	32	27
6	50	46	42	40	40	34
10	80	70	60	50	55	50
16	100	85	80	75	80	70

     Я подредактировал таблицу, убрав из нее сечения, которые не применяются в быту. Условия охлаждения кабеля, проложенного в штробе практически те же, что и при прокладке в трубе. Трехжильный кабель с защитным PE-проводником здесь надо рассматривать как двухжильный, поскольку в нормальном режиме по защитному проводнику ток не протекает. Поэтому нас интересует предпоследний столбец таблицы (выделен красным), в котором указаны допустимые длительные токи для двухжильного кабеля, проложенного в трубе. Вроде все понятно; кабель с сечением жил 1.5 квадрата защищаем автоматом 16А (ближайший в меньшую сторону стандартный номинал от 18А), 2.5 квадрата – 25А и так далее…

     Но не тут-то было! Это в СССР можно было купить кабель с заявленным производителем сечением жил в 2.5 квадрата и быть на 100% уверенным, что так оно и есть. Сейчас же «эффективные менеджеры» готовы на все ради извлечения дополнительной выгоды. И подавляющее большинство кабельной продукции идет с заниженным сечением жил. Скажем, купили вы кабель с сечением 2.5 квадрата, померяли микрометром диаметр жилы, посчитали площадь круга и поняли, что вас, мягко говоря, обманули. Реальное сечение жилы оказалось, к примеру, 2.1 квадрата.

     Но это еще не все. Кабель-то вам продали как медный? Электротехническая медь должна быть красноватого оттенка, легко гнуться и при этом не пружинить. Теперь посмотрите, что у вас в руках. Жилы имеют желтоватый оттенок, гнутся с усилием и явно пружинят? Поздравляю, вас опять обманули. Производитель сэкономил еще и на химическом составе жил. Это уже не медь, а скорее латунь. А электропроводность латуни ниже, чем меди.

     Что же делать? Ну, во-первых, не все производители жульничают. Есть, например, «Рыбинскэлектрокабель» или кольчугинский «Электрокабель», выпускающие честную ГОСТовскую продукцию. Правда, она подороже будет. И купить ее в Ярославле с наскока не получится, надо заказывать. Если надо – сделаем, у меня и скидочка есть. Если надо подешевле – можно закупиться в специализированных магазинах, кабель там тоже вполне приемлемого качества, откровенного левака не бывает. Главное – не покупать кабель в овощном магазине магазинах, торгующих всем подряд, от цветочных горшков до автомобилей.

     Но вернемся к теме нашего разговора. Допустим, приобретенный вами кабель, так скажем, не совсем честный. Ничего страшного в этом нет. Надо всего лишь снизить номинал автомата на одну ступень. Например, если по таблице 1.3.4 для кабеля с сечением жил 2.5 квадрата допустимый ток 25А, то мы поставим автомат с номиналом 16А. Для кабеля с жилами в 6 квадратов таблица допускает 40А, но мы установим автомат 32А. Короче, лучше немного перестраховаться. Но дело тут не только в перестраховке. Для снижения номинала автомата на одну ступень от табличного значения есть еще одна веская причина. О ней позже.

     Кратко подведем итог этой части статьи, приведя в соответствие сечение жил кабеля и номинал автоматического выключателя с учетом разумной перестраховки и области применения:

1.5 кв.мм. – 10А. Линии освещения.

2.5 кв.мм. – 16А. Линии розеток.

4 кв.мм. – 25А. Линии проточных водонагревателей умеренной (до 5кВт) мощности.

6 кв.мм. – 32А Линии электроплит или проточных водонагревателей большой мощности; ввод в квартиры с газовыми плитами.

10 кв.мм. – 50А. Ввод в квартиры с электроплитами.

 

     Продолжаем разговор о цифре 1 на фотках. Теперь поговорим о букве слева от обозначения номинального тока автомата:

     Эта буква указывает на характеристику электромагнитного (мгновенного) расцепителя. Кто не знаком с устройством автоматического выключателя и не знает, что такое электромагнитный расцепитель (ЭмР), прошу сюда. ЭмР срабатывает при возникновении тока короткого замыкания (ТКЗ). Но автомат должен уметь отличать коротыш от перегрузки. Например, через автомат номиналом 16А пошел ток 25А. Это перегрузка, но не ток короткого замыкания. Биметаллическая пластина теплового расцепителя (ТР) нагревается и заставляет автомат отключиться. Но на это нужно время, ТР не умеет срабатывать мгновенно. А если ток будет не 25, а 200А? Вот это уже похоже на коротыш. Пока ТР сработает, может и пожар начаться! Здесь в дело вступает ЭмР, который заставит автомат отключиться немедленно.

     Где же проходит граница, за которой ЭмР должен расценить перегрузку как короткое замыкание и мгновенно отключить автомат? На эту границу и указывает буква слева от обозначения номинального тока автомата. Называется она характеристикой электромагнитного расцепителя. Эта буква обозначает кратность тока отсечки ЭмР (Iотс) по отношению к номинальному току автомата (Iн). То есть, отношение Iотс/Iн. Буквы эти могут быть разные, но самых ходовых три:

Буква «B».  Iотс=3…5Iн

Буква «C».  Iотс=5…10Iн

Буква «D».  Iотс=10…20Iн

 

     Разберем два примера:

Пример первый. Через автоматический выключатель с номинальным током 16А и характеристикой «C» (C16) пошел ток 100А. Сработает ли отсечка (ЭмР) или автомату потребуется время на сработку ТР? Умножаем номинальный ток автомата на коэффициент кратности, соответствующий характеристике «C» (в расчетах для надежности следует пользоваться наибольшим значением коэффициента кратности из диапазона для соответствующей характеристики; если для характеристики «C» диапазон составляет 5…10, в расчетах принимаем значение коэффициента равным 10):

16х10=160А

Электромагнитный (мгновенный) расцепитель автомата С16 сработает при токе не меньшем, чем 160А. Но у нас ток через автомат составляет 100А. Значит что? Правильно, ЭмР в этом примере не сработает и надеяться остается только на ТР.

 

Пример второй. Условия те же, что и в предыдущем примере, но характеристика ЭмР уже не «C», а «B» (автомат B16):

16х5=80А

Минимальный ток срабатывания ЭмР в этом случае 80А. А у нас протекает 100А. Поэтому мы имеем запас в 20А и отсечка уверенно сработает; автомат отключится мгновенно.

     Для наглядности я стырил в Инете вот такую картинку:

Картинка называется  «Время-токовая характеристика автоматического выключателя». Зная, во сколько раз ток через автомат больше его номинала, по ней можно определить время срабатывания. На картинке светло-серым цветом обозначена область срабатывания электромагнитного расцепителя, а над ней – теплового, цветом потемнее. Опять несколько примеров:

1. Ток через автомат вдвое больше его номинала. Из картинки следует, что автомат с любой характеристикой отключится в интервале времени от 10 до 50 секунд.

2. Ток через автомат в восемь раз превышает номинальный. Автомат с характеристикой «B» отключится за время 0,01 секунды, сработает ЭмР. А автомат с характеристикой «С» сработает в интервале времени 0,01…3 секунды. Помните интервал кратности тока отсечки 5…10Iн для характеристики «С»? У нас в примере восьмикратная перегрузка, лежащая внутри этого интервала. Поэтому время срабатывания будет зависеть от конкретного экземпляра автомата. У одного автомата ЭмР сработает (0,01 секунды), у другого – нет, и автомат придется отключать тепловому расцепителю за 3 секунды.

3. Ток через автомат в 15 раз превышает номинальный. Здесь автоматы с характеристиками «В» и «С» сработают мгновенно, а автомат с характеристикой «D» (интервал кратности тока отсечки 10…20Iн) может сработать мгновенно, а может и подумать 2 секунды. Опять же, это будет зависеть от конкретного экземпляра.

4. Тридцатикратное превышение номинального тока. Конкретный коротыш! В этом случае все три автомата («В», «С» и «D») «клацнут» немедленно.

     Но это еще не все «интересности» данной картинки. Видите в верхнем левом углу две линии, уходящие вверх и рядом с ними два числа – 1,13 и 1,45? Это очень интересные числа. Это коэффициенты кратности перегрузки, при которых автомат срабатывает за время больше часа (1,13) и меньше часа (1,45). Другими словами, если перегрузка меньше, чем в 1,13, то автомат вообще не сработает. Если в интервале от 1,13 до 1,45, то сработает за время больше часа. А если кратность перегрузки больше 1.45, например, 1.6,  то автомат сработает за время меньше часа.

     Давайте вернемся чуть назад, к выбору номинального тока автомата. Помните таблицу 1.3.4? Давайте посчитаем, что будет, если слепо пользоваться этой таблицей и не думать головой. Для кабеля с жилами 2,5кв при прокладке в штробе таблица допускает длительный ток 25А. ВЫКЛючаем мозги и тупо ставим на эту линию автомат 25А. А затем устраиваем перегрузку; скажем в 1,4 раза. 25х1,4=35А! А время-токовая характеристика говорит нам, что автомату на сработку при такой перегрузке потребуется больше часа. То есть, больше часа по кабелю будет протекать ток почти в полтора раза превышающий предельно допустимый! А если вдобавок кабель проложен так, что условия охлаждения у него неважные, например в гофре или в слое утеплителя или то и другое одновременно? Про то, что кабель, возможно, с заниженным сечением жил тоже не забываем. Что же получится в итоге? Да поджарим мы кабель! Возгорания, скорее всего, не случится, но неизбежно произойдет деградация изоляции, которая даст о себе знать через несколько лет. А если такие перегрузы будут происходить регулярно, то гораздо раньше. Вот это и есть еще одна причина для снижения номинала автомата на одну ступень от табличного значения. Привет вам, джамшуты, лепящие автоматы 25А на розеточные линии! Специально для вас повторяю:

1.5 кв.мм. – 10А. Линии освещения.

2.5 кв.мм. – 16А. Линии розеток.

4 кв.мм. – 25А. Линии проточных водонагревателей умеренной (до 5кВт) мощности.

6 кв.мм. – 32А Линии электроплит или проточных водонагревателей большой мощности; ввод в квартиры с газовыми плитами.

10 кв.мм. – 50А. Ввод в квартиры с электроплитами.

     Кстати, есть еще один нюанс. Большинство обычных бытовых розеток предназначены для подключения к ним жил с сечением в 2,5 квадрата. А вот допустимый ток, указанный на розетке – 16А. Поэтому и автомат должен иметь номинал не более 16А, несмотря на то, что таблица 1.3.4 допускает для кабеля с жилами 2.5 квадрата длительный ток 25А. Бытовые приборы, имеющие обычную вилку, предназначенную для включения в обычную розетку никогда не имеют мощность больше 3,5кВт, а значит, в лимит 16А легко вписываются.

     Но вернемся к характеристике электромагнитного расцепителя. Как же правильно выбрать эту самую буковку слева от номинального тока автомата? Ясно, что нужно стремиться к тому, чтобы ЭмР автомата уверенно срабатывал при возникновении ТКЗ. Другими словами, произведение номинального тока автомата на коэффициент кратности должно быть заведомо меньше ТКЗ, который может возникнуть в защищаемом участке сети. И чем выше будет ТКЗ, тем уверенней сработает автомат. Но от чего зависит ожидаемый ТКЗ? Всего от трех факторов:

1. Протяженность сети. Чем больше расстояние от трансформаторной подстанции до вашего дома, чем дальше ваш подъезд от домового ВРУ и чем выше ваш этаж, тем меньше будет ожидаемый ТКЗ.

2. Сечение проводников. Если стояки вашего дома проложены алюминиевыми проводами с сечением всего 6 квадратов, а в квартире «лапша» АППВ сечением 2.5 квадрата, на большой ТКЗ рассчитывать не стоит.

3. Состояние соединений. Куча «сопливых» скруток в этажных щитах также снизит ожидаемый ТКЗ.

Существуют специальные приборы для измерения ожидаемого ТКЗ. Ценник у них негуманный, поэтому большинству домашних мастеров они недоступны. Но при выборе характеристики электромагнитного расцепителя можно руководствоваться несколькими простыми правилами:

Характеристика «B». Предпочтительна в старом жилом фонде, где не проводилась реконструкция внутридомовых электросетей. Также, в сельских и дачных домах, получающих питание от воздушных линий, имеющих большую протяженность. Здесь надо отметить, что цена автоматов с характеристикой «В» немного выше, чем с характеристикой «С» и в свободной продаже их нет, заказная позиция. Но опять же, дорогой читатель, если надо – сделаем.

Характеристика «C». Автоматы с этой характеристикой наиболее распространены и доступны в продаже. Их можно применять в электросетях, находящихся в удовлетворительном состоянии.

Характеристика «D». Такие автоматы из-за большой кратности тока отсечки (10…20Iн) в промышленности используются для защиты линий с большими пусковыми токами, возникающими, например, при пуске мощных электродвигателей. А в быту им не место! Вот что говорит ГОСТ 32395-2013 «Щитки распределительные для жилых зданий»:

«6.6.5 Автоматические выключатели ….. должны иметь расцепители токов короткого замыкания (электромагнитные, типов В, С)»

Как видим, характеристика «D» в жилых домах недопустима.

     Ну вот, дорогой читатель, с номинальным током автоматического выключателя и с характеристикой электромагнитного расцепителя мы разобрались. Теперь переходим к цифре 2 на фотках.

 

ЦИФРА 2

     На фотографиях цифра 2 указывает на отключающую способность автомата (ОС), измеряемую в амперах. Это максимальный ток КЗ, который автомат способен отключить, сохранив свою работоспособность. Выше я говорил о том, что в старом жилом фонде, в сельской местности и в дачных поселках ожидаемый ТКЗ не достигает больших величин и для обеспечения защиты приходится применять автоматы с характеристикой «В», то есть, с более чувствительными ЭмР, способными отреагировать на сравнительно малый ток короткого замыкания.

     Но ситуация может быть и прямо противоположной. Если у вас квартира-новостройка, стояки в подъезде большого сечения, а подстанция расположена прямо во дворе, ожидаемый ТКЗ может достигать очень больших величин, до 2000…3000А! Автомат конечно же сработает, но когда его контакты разойдутся, между ними возникнет мощная дуга, которую надо будет немедленно погасить. Вот на способность автомата погасить дугу, вызванную коротким замыканием и указывает его отключающая способность.

     Отключающая способность может быть 3000, 4500, 6000 и 10000А. К слову сказать, автоматы с ОС 3000 и 4500А в странах Евросоюза запрещены к применению. Автоматы с ОС 3000А европейские фирмы уже не производят; 4500-амперники производят, но продают только на просторах СНГ. Собственно, криминала в этом нет; автомат с отключающей способностью 4500А пригоден для применения в жилом фонде. Вот автомат от ABB модели SH201L с ОС 4500А:

Эта серия у ABB называется «Compact Home», то есть, она предназначена для применения в жилищном строительстве.

     Но я все же предпочитаю применять автоматы с отключающей способностью 6000А. Дело в том, что чем выше отключающая способность автомата, тем больше его ресурс. А учитывая то, что разница в цене автоматов с ОС 4500 и 6000А всего около 20 рублей, мизерная экономия на собственной безопасности неуместна.

     Ну и наконец, дорогой читатель, мы добрались до цифры 3 на фотках.

 

ЦИФРА 3

     Цифра 3 на фотках указывает на класс токоограничения. Что же это такое?

     Давайте представим, как срабатывает автомат при возникновении короткого замыкания:

     1. Ток короткого замыкания вызывает увеличение магнитного потока в катушке электромагнитного расцепителя.

     2. Сердечник катушки перемещается под воздействием ее магнитного поля и страгивает (провоцирует) механизм расцепления контактной группы.

     3. Механизм расцепления срабатывает и размыкает контакты.

     4. Возникшая между контактами дуга гасится дугогасительной камерой.

     Ясно, что каждый из этих четырех этапов занимает какое-то время. Но ведь у нас коротыш и в аварийной линии протекает огромный ток! Значит, время срабатывания автомата должно быть как можно меньше; чем меньше будет это время, тем меньше бед успеет натворить ток коротыша. И очень желательно, чтобы автомат сработал до того, как ток КЗ достигнет своего максимального значения.

     Вот на время реакции автомата на ток КЗ и указывает класс токоограничения. Это не что иное, как характеристика быстродействия автомата. Сейчас практически все автоматы имеют класс токоограничения 3, но иногда можно встретить и класс 2. Посмотрим на картинку (синусоиду из школьного курса, надеюсь, все помнят):

     Автомат с классом токоограничения 2 срабатывает за время не более, чем 1/2 полупериода. А автомат с классом 3 срабатывает быстрее, не более чем за 1/3 полупериода и, разумеется, является более предпочтительным. Заметьте, во втором случае (класс 3) автомат сработает раньше, чем ток КЗ достигнет своего максимума.

     Вот такие хитрости и нюансы таит в себе простая, на первый взгляд, коробочка под названием «автоматический выключатель».