Как выбрать и установить автоматический выключатель

Иван Бараев

менеджер по продукту "Модульное оборудование"

В этой статье:

• Что такое автоматический выключатель?
• Параметры и типы автоматических выключателей
• Схема подключения автоматов
• Как выбрать автоматический выключатель?
• Монтаж автомата
• Распространенные ошибки при подключении автоматов

Автоматический выключатель (АВ) — коммутационный аппарат, предназначенный для защиты сети от токов короткого замыкания (КЗ) и перегрузки. Он является обязательным элементом электрической цепи и устанавливается в щитках домов и квартир, а также в помещениях любого другого назначения. Дешевый, неисправный или неправильно установленный прибор может привести к пожару. Давайте разберемся, как работает защитный автомат и с какими сложностями можно столкнуться при его выборе и установке.

Что такое автоматический выключатель?

Основная функция АВ — автоматическое обесточивание цепи при перегрузке и в случае КЗ. Короткое замыкание — это резкий скачок тока, вызванный замыканием одной фазы на другую или замыканием между фазой и нулевым проводом. Перегрузка же возникает при слишком высокой нагрузочной мощности, т.е. при подключении к цепи оборудования, мощность которого превышает предел нагрузки сети. Это вероятно, например, при включении в один удлинитель одновременно стиральной машины, холодильника и обогревателя.  

Прибор используется и для ручного обесточивания линии. Это необходимо, например, при ремонте проводки или электрической техники, а также при длительном отсутствии жильцов.

Наличие автоматического выключателя в электрической сети регламентировано требованиями ПУЭ. Требования к аппаратам защиты сети до 1 кВ указаны в п. 3.1.3-3.1.20 (7-е издание).

Рассмотрим принцип работы и устройство автоматического выключателя с комбинированным электромагнитным и тепловым расцепителем — именно такая модель устанавливается в квартирах и домах для комплексной защиты от аварийных состояний. 

Электромагнитный расцепитель — катушка с сердечником на пружине. Он мгновенно размыкает цепь при возникновении токов короткого замыкания. При работе сети в штатном режиме ток проходит по катушке и создает электромагнитное поле, втягивающее сердечник в катушку. При коротком замыкании ток резко возрастает и увеличивает силу электромагнитного поля. В результате сердечник преодолевает сопротивление пружины и автоматически отключает подвижный контакт прибора, прекращая подачу электроэнергии в сеть.

Ток короткого замыкания превышает номинал в несколько раз, а размыкание клемм автомата под нагрузкой вызывает горение дуги. Это опасно как для самого прибора, так и для всей электропроводки. Специально для предупреждения опасных последствий в АВ предусмотрена дугогасящая камера. Она буквально разрывает дугу с помощью специальных равноудаленных друг от друга медных пластин, в результате чего дуга затухает и не приносит вреда прибору. Контакты автомата имеют дополнительную защиту от токов КЗ — они изготовлены из специального металлического сплава, стойкого к разрушению и разбрызгиванию при высоких температурах.

Тепловой расцепитель — биметаллическая пластина. Она предназначена для защиты от длительных токов перегрузки. При прохождении сверхтока по тепловому расцепителю пластина начинает нагреваться. Одна ее часть расширяется быстрее другой, в результате чего пластина искривляется, давит на рычаг отключения и размыкает подвижный контакт. Чем выше ток нагрузки, тем быстрее срабатывает расцепитель. Скорость реагирования автомата на превышение нагрузочной мощности указана в п. 9.10.2. ГОСТ Р 50353-2010.

Параметры и типы автоматических выключателей

Основные характеристики АВ:

1. Номинальный ток. Максимально допустимый ток, при котором АВ работает без срабатывания. В быту наиболее распространены модели с номиналом 6/10/16/25/32/40/63 ампера (А).
2. Номинальное напряжение. Максимальное напряжение, которое обеспечивает стабильную работу прибора.
3. Предельная отключающая способность (ПКС). Ток КЗ, при котором прибор срабатывает без потери функциональности.
4. Времятоковая характеристика (ВТХ). Определяет величину тока, при котором происходит срабатывание.

Типы автоматов по количеству полюсов:

• однополюсные (1P) — используются в быту для выключения отдельных фаз или всей осветительной системы;
• двухполюсные (2P) — оптимальный вариант вводного автомата для квартир, полностью отключают однофазную нагрузку (фазу и нейтраль);
• трехполюсные (3P) — устанавливаются в частных домах, которые подключены к трехфазной сети;
• четырехполюсные (4P) — применяются преимущественно на вводе трехфазных распределительных устройств для трехфазных сетей с заземлением TN-S.

Еще одна характеристика автомата — класс токоограничения, определяющий скорость реакции на возникновения тока КЗ. Прибор 1 класса срабатывает через 10 мс, 2 класса — 2-6 мс, 3 класса — 3 мс. Большинство современных автоматических выключателей имеет 3 класс токоограничения, что обеспечивает наиболее надежную защиту электропроводки и домашней техники при коротком замыкании.

Схема подключения автоматов

В схеме подключения цепи присутствуют два вида автомата — вводной и линейный. Их основное отличие заключается в значении номинального тока. Вводной автомат устанавливается в подъездном щитке и считается второй ступенью защиты электропроводки, а линейный — первой. Соответственно, при возникновении критической ситуации сначала должен сработать линейный автомат.

Электрические приборы в доме нужно разбить на группы по мощности. Потребители для розеток должны быть распределены как можно более равномерно — это упростит подбор автоматов. К отдельному АВ следует подключать холодильники, электрические плиты и стиральные машины. Во многих домах все источники света подключаются к одному линейному автомату в щите, а розеточная сеть к другим — это позволяет без проблем отключать технику на период ремонтных работ, сохраняя при этом освещение.

Дополнительно в щитке присутствуют устройства защитного отключения (УЗО), счетчик электроэнергии, реле контроля напряжения и фаз, ограничители мощности и другие приборы. При установке дифавтомата в автоматическом выключателе нет необходимости, он уже предусмотрен в дифавтомате, АВ может устанавливаться только на отдельную линию. Правильно подобранный комплекс устройств обеспечивает полную безопасность жильцов. 

Как выбрать автоматический выключатель?

Автомат подбирается в соответствии с сечением провода, который подключается после автомата. Сечение кабеля, в свою очередь, зависит от мощности нагрузки в розетке. Следовательно, для подбора автоматического выключателя необходимо установить количество и мощность группы присоединяемых к линии приборов. 

Проведем расчет суммарной мощности (Pсумм) при номинальном напряжении (Uном) 220 Вт. Например, для защиты розетки с тремя приборами мощностью 2 кВт, 3 кВт и 100 Вт номинальный ток автоматического выключателя (I) АВ будет равен:

$$I=\frac{P_{\mathrm{сумм}}}{U_{\mathrm{норм}}}=\frac{\mathrm{2000+3000+100}}{\mathrm{220}}=\mathrm{23\; A}$$

Следующий этап — выбор сечения кабеля. Это производится в соответствии с представленной в ПУЭ таблицей 1.3.4 (издание 7). Для питания электроприборов с подсчитанным номинальным током в большинстве случаев оптимален двухжильный кабель сечением 2,5 мм². 

В нашем случае подойдет однофазный автомат со стандартным номиналом 25 ампер, например, модель из серии City9 Set от Systeme Electric. Брать прибор с большим запасом тока не стоит — это увеличит время срабатывания при перегрузке и может привести к перегреву электропроводки. 

Важно: номинальный ток автоматического выключателя должен быть больше тока нагрузки, а расчетный ток, который выдержит кабель выбранного сечения — больше номинального тока автомата.

Что касается ВТХ, то для домов и квартир с однофазной сетью лучше подключать автоматы категории B. Они срабатывают при превышении тока в 3-5 раз. Если же в жилье установлено большое количество электроприборов с высоким пусковым током, то на отдельные розетки рекомендуется установить АВ категории C. Они отключают свет по достижении током величины, превышающей номинал в 5-10 раз. Выбор автомата с времятоковой характеристикой B в этом случае нецелесообразен, т.к. он может срабатывать в случае одновременного включения нескольких мощных приборов с электродвигателями в сети, например, холодильника, кондиционера и микроволновки. Автоматы категории D применяются только на производственных предприятиях.

Если в случае КЗ или перегрузки сработал автомат в подъезде или в распределительном щите на опоре возле дома, а не в квартире, значит, параметры устройства были подобраны неправильно. Первым должно срабатывать устройство, находящееся ближе к месту перегрузки.

Монтаж автомата

Для монтажа потребуются обычные и индикаторные отвертки, плоскогубцы, кусачки или другой инструмент для резки кабеля, стриппер для удаления изоляции. При работе с многожильным кабелем необходим кримпер. Профессионалы часто пользуются специальными динамометрическими отвертками, чтобы выполнить требования производителя по моменту затяжки. Поэтому правильно воспользоваться услугами профессионалов.

В первую очередь отключаем электрическую энергию во вводном щитке. Т.е. для отключения света в квартире необходимо выключить свой автомат в подъезде. Убедиться в отсутствии электричества можно с помощью мультиметра или индикаторной отвертки.

Этапы выполнения работ:

1. Установка автомата на посадочную панель с DIN-рейкой.
2. Зачистка вводных и выходных жил на 8-10 мм.
3. Подводка проводов. Они должны располагаться свободно, без натяжки.
4. Подключение вводных ноля (синий провод) и фазы (как правило черный провод или провод любого другого цвета кроме синего, желтого или желто-зеленого) в два верхних зажима. У двухполюсных выключателей, как правило, слева находится фаза, справа — ноль. Важно свериться с маркировкой на автомате. 
5. Фиксация выходных нуля и фазы в нижние отверстия.
6. Проверка подключения на надежность — при шевелении провода должны остаться на месте, в противном случае контакт нужно подтянуть. Часто производители указывают момент затяжки винтов, а профессиональные электрики пользуются динамометрической отверткой.
7. Возобновление подачи электричества и проверка работоспособности автомата. 

Для тестирования АВ следует подключить и запустить присоединенную к электропроводке технику, а затем проверить наличие напряжения на верхних и нижних клеммах. 

Нюансы, которые нужно учесть при установке автомата:

1. Провода не следует перегибать. Готовая линия должна иметь как можно меньше изгибов с максимальным уклоном 90°. Это же правило распространяется на всю проводку дома.
2. Подключить фазу можно с помощью гребенки — шины с необходимым количеством полюсов.
3. Многожильные провода перед заведением в клемму нужно зафиксировать наконечником НШВИ и обжать кримпером.

Некоторые автоматические выключатели более удобны в монтаже за счет возможности двухстороннего подключения – питающие кабели и кабели нагрузки могут подключаться как сверху, так и снизу. Сам автомат может располагаться вертикально и горизонтально. Такие возможности есть в серии City9 Set. За счет вариативности пространственного положения и подключения они оптимальны для небольших или нестандартных щитков.

Распространенные ошибки при подключении автоматов

Давайте разберем, какие ошибки чаще всего встречаются при монтаже автомата и как их избежать:

1. Для некоторых типов автоматов ― завод питающего провода снизу. Здесь все просто — на самих приборах есть схема, на которой указано, что неподвижный контакт нужно подключать сверху. Для автоматических выключателей City9 Set это неактуально, подключение можно осуществлять и сверху, и снизу.
2. Слишком сильная фиксация контактов винтом. Это может привести к повреждению жил кабеля и корпуса автоматического выключателя. Сила зажима должна быть умеренной — достаточной для надежного крепления, но не более того. Не зря производители рекомендуют определенный момент затяжки, а профессионалы пользуются специальным инструментом. 
3. Неправильная коммутация проводников. Фаза должна быть подключена под фазой, а ноль — под нулем. Для удобства монтажа провода маркируются цветом.
4. Замена одного двухполюсного автомата двумя однополюсными. Фазу и ноль нельзя разъединять отдельно.
5. Некачественная зачистка провода. Остатки изоляции ухудшают качество контакта, влекут за собой его нагрев и повышают риск воспламенения. Провод должен быть зачищен ровно настолько, насколько требуют этого особенности соединения. 

От правильности выбора и монтажа автоматических выключателей зависит безопасность электрической цепи. Если в ходе подбора устройства остаются сомнения, лучше доверить свой выбор профессиональным электрикам. Наши специалисты всегда готовы поделиться своим опытом и помочь выбрать прибор, полностью соответствующий параметрам домашней электрической сети.