Я сам дома электрик – популярно об электротехнике

Как выбрать и подключить автомат
защиты электропроводки

Автоматический выключатель (автомат) – это установочное электротехническое изделие, предназначенное для защиты электропроводки от превышающего допустимую величину электрического тока путем размыкания цепи нагрузки.

Автомата защиты от короткого замыкания

На фотографии показан модульный однополюсный автоматический выключатель типа ВА101 с характеристикой отключения С, предназначенный для работы в сети переменного напряжения 220 В и рассчитанный на ток защиты 10 А. Эти данные обычно указываются на лицевой панели автомата.

Автоматические выключатели выпускаются в соответствии с техническими требованиями ГОСТ 9098-78 «Выключатели автоматические низковольтные».

Автомат одновременно выполняет два вида защиты электропроводки – от мгновенных бросков тока, например, в случае короткого замыкания в электропроводке, превышающих в несколько раз номинальный, и медленной тепловой защиты, срабатывающей при небольшом превышении номинального тока нагрузки в течение 15-60 минут.

Тепловая защита сделана специально медленной, для исключения ложных срабатываний автомата. Например, автомат номиналом 25 А нагружен током 15 А. Вы включили пылесос, который добавит еще 10 А. Но в момент пуска любой двигатель потребляет ток на много превышающий номинальный и при включении пылесоса ток потребления его мог на мгновение увеличиться до 15 А. В результате на короткое время текущий через автомат ток составит 30 А. Но благодаря инерционности тепловой защиты, автомат не срабатывает.

Как выбрать автоматический выключатель

Автоматические выключатели согласно ГОСТ 9098-78 выпускаются на следующие токи защиты: 1, 2, 3, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 и 63 A. Выбрать из этого ряда необходимый по току защиты автомат можно воспользовавшись ниже представленной таблицей только после определения сечения провода электропроводки.

Таблица для выбора автомата для защиты бытовой однофазной электропроводки в зависимости от сечения медного провода
Сечений жил провода, мм2 1,01,21,52,02,53,04,05,06,08,010,0
Диаметр жилы провода, мм 1,11,21,41,61,82,02,32,52,73,23,6
Номинальный ток нагрузки провода, А 5671016202532405063
Номинальная мощность нагрузки, кВт 1,11,31,62,23,54,45,57,08,81114
Номинальный ток защиты автомата, А 3661016162525325050

Помимо тока защиты автомат должен быть рассчитан для работы в электросети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц, с характеристикой отключения типа С (величина тока при котором сработает автомат, равная номинальному току автомата, умноженному на 5-10) и класса 3 (время срабатывания менее 1/3 полупериода синусоиды).

При выборе автомата нужно учитывать, что реальный ток его защиты больше указанного в паспорте. Поэтому при выборе по таблице, в случае если ток нагрузки не попадает в стандартный ряд автоматов, то необходимо выбрать автомат на меньший ток защиты. Например, расчетное сечение провода электропроводки получилось 3,0 мм2, номинальный ток нагрузки 20 А. В этом случае нужно выбирать автомат на ток защиты 16 А.

Важно заметить, что при выборе автомата следует учитывать не только сечение электропроводки в квартире, а и сечение проводов, приходящих к счетчику. Вполне может оказаться, что новая электропроводка в квартире проложена проводом сечением 4,0 мм2, а от щитка подъезда приходит провод сечением 3,0 мм2. В таком случае нужно выбрать автомат, исходя из меньшего сечения провода, или заменять подходящие к счетчику провода на провода большего сечения жил.

Автоматический выключатель предназначен исключительно для защиты электропроводки от разрушения. Для защиты электроприборов в них устанавливается своя защита, обычно в виде плавкого предохранителя.

Типы автоматических выключателей

Для всех видов бытовых электроприборов и оборудования в домах и квартирах обычно устанавливают автоматические выключатели типа С.

Таблица для выбора типа автомата в зависимости от вида нагрузки
Тип временной характеристики автоматаТок срабатывания, АВид нагрузки
BIn×3...5Освещение и розеточные цепи резистивной нагрузки (обогреватель, утюг)
CIn×5...10Индуктивная и емкостная (двигатели)
DIn×10...20Силовые трансформаторы, моторы с тяжелым пуском, комплексы освещения
ZIn×2...3Полупроводниковые устройства, кабели
KIn×8...15Моторы трансформаторы, электроника
SIn×1Контакторы, моторы, измерительные трансформаторы

Примечание. In – номинальный ток защиты автомата, указанный на его лицевой панели.

Маркировка автоматических выключателей

На лицевой стороне автоматического выключателя всегда наносится маркировка с основными техническими характеристиками. Расшифровка буквенно-цифрового обозначения приведена на чертеже.

Маркировка нанесенная на лицевой стороне автомата

При выборе автомата главное обратить внимание на номинальный ток защиты, рабочее напряжение и характеристику отключения. Остальные параметры имеют второстепенное значение.

Электрическая схема подключения
автоматических выключателей

На чертеже показана структурная схема современной квартирной электропроводки. Автоматические выключатели обычно устанавливаются в щитке рядом с электрическим счетчиком и подключаются в разрыв фазного провода, идущего от него в случае, если нет УЗО.

Фазный провод со счетчика принято подключать к верхней клемме автомата. К нижней клемме подключаются провода электропроводки, идущие к электроприборам.

Схема подключения автомата к электропроводке в щитке

Для системы освещения и розеток рекомендуется прокладывать отдельные линии электропроводки и на каждую устанавливать свой автоматический выключатель. Для электроприборов с большим током потребления, например, стиральной машины, электрической печи, рекомендуется тоже монтировать индивидуальную электропроводку с автоматическим выключателем, как показано на схеме.

Устройство и принцип работы
автоматического выключателя

Если снять боковую стенку автоматического выключателя, то перед глазами откроется картина, показанная на фотографии. По ней легко изучить устройство автомата и принцип его работы.

Когда ручка управления установлена в положение «Вкл», как показано на фотографии, ток с выхода счетчика по проводу поступает на верхний винтовой зажим (на фото справа), далее через размыкающие контакты через катушку соленоида и нагреватель биметаллической пластины на винтовую клемму. К клемме подключается провод электропроводки для подключения электроприборов.

Устройство автомата защиты электропроводки

В таком состоянии автомат находится пока ток потребления электроприборами не превышает установленный. Если внезапно величина тока превысит ток защиты автомата, то в обмотке соленоида электромагнитное поле возрастет до величины, достаточной чтобы, преодолев усилие пружины втянуть сердечник в катушку. При смещении влево сердечник надавит на рычаг механизма расцепителя. В результате размыкающие контакты разойдутся, и ручка управления повернется против часовой стрелки.

Точно также срабатывает и тепловая защита, только механизм расцепителя срабатывает в результате изгибания биметаллической пластины. На пластину намотана спираль, через которую проходит основной ток. Если текущий через спираль ток продолжительное время незначительно превышает ток защиты, то биметаллическая пластина изгибается до такой степени, что механизм расцепителя приводится в действие.

Для гашения возникающей при размыкании контактов электрической дуги в автоматах устанавливают дугогасительную камеру, которая защищает размыкающие контакты в момент размыкания при протекании через них больших токов от выгорания.

Крепление автомата в щитке на DIN-рейке

В настенном щитке или коробках автоматические выключатели, как и другие установочные электроприборы, крепятся на DIN-рейке, еще ее часто называют монтажная рейка. Она представляет собой металлическую пластину шириной 35 мм выгнутую таким образом, что ее продольные края приподняты. Согласно ГОСТ Р МЭК 60715-2003 «Аппаратура распределения и управления низковольтная. Установка и крепление на рейках электрических аппаратов в низковольтных комплектных устройствах распределения и управления» обозначается Т35.

Крепление автомата в электрическом щитке на DIN рейке

Такой способ крепления не требует дополнительных крепежных элементов и позволяет быстро, как устанавливать автоматы, так и снимать для профилактики, проверки или замены. На фотографии изображена DIN-рейка старого образца, когда они представляли собой профиль из алюминиевого сплава.

Крепление автомата в электрическом щитке, фиксация DIN рейки

DIN-рейки устанавливаются в щитке горизонтально. На тыльной стороне автомата защиты имеется два фиксатора – стационарный (на фото слева) и подпружиненный подвижный (справа). Таким образом, чтобы установить на рейку автомат нужно верхний неподвижный фиксатор завести за край DIN-рейки, а затем прижать нижнюю часть к ней. Подвижный фиксатор утопится в корпус автомата и выйдет из него, когда автомат будет прижат всей плоскостью к DIN-рейке.

Снятие автомата с DIN рейки

Для снятия автомата с DIN-рейки достаточно ввести в ушко подвижного фиксатора конец лезвия плоской отвертки, расположенного ниже выходящего проводника и отодвинуть его вниз. Фиксатор выйдет из зацепления, и нижняя часть автомата свободно отведется от DIN-рейки.

Подключенный автоматический выключатель находится под напряжением фазы и перед демонтажем его необходимо обесточить.

Как правильно подключить провода к автомату

Бесперебойная работа всей электропроводки определяется не только правильным выбором сечения провода и электроприборов, но и надежностью их соединения между собой. Несмотря на простоту этой операции, часто совершаются ошибки, что впоследствии приводит к обгоранию контактов и выходу из строя автоматических выключателей.

Подготовка провода к подключению к автоматическому выключателю

Если изоляцию снять на недостаточную длину, то она может попасть под зажимную планку клеммы и в дальнейшем приведет к плохому контакту и обугливанию соединения.

При снятии изоляции ножом нужно его лезвие располагать параллельно проводу, тогда на медной жиле не появятся надсечки, приводящие к перелому в этом месте провода при изгибах.

Для увеличения площади контакта клеммы с проводом рекомендую, в случае если позволяет окно клеммы, его конец загнуть, как показано на фотографии.

Винтовые клеммы автоматического выключателя

На снимке показан вид автомата со стороны винтовых клемм. Для подключения проводов достаточно отвинтить винт, завести конец освобожденного провода от изоляции на длину около 10-15 мм до упора в клемму и завинтить винт с достаточным усилием обратно.

Подключение провода к автоматическому выключателю

После зажатия провода нужно со значительным усилием подергать за него, чтобы убедиться в надежности его крепления. При вставлении в отверстие клеммы провод может попасть мимо, винт будет затянут, не зажав его между контактами.

Почему на нулевой провод
недопустимо устанавливать автоматический выключатель

По электронной почте вел переписку с Volodymirom о недопустимости установки автоматического выключателя на нулевой провод электропроводки. Для желающих разобраться в тонкостях этого вопроса, думаю, будет полезен ее результат.

Volodymyr: Сейчас делаю в квартире электрический щиток и возник вопрос. Почему на ноль и фазу нельзя ставить отдельные автоматы, а только спаренные? Почему "На нулевой провод одиночный автоматический выключатель устанавливать категорически запрещено."?

Ответ: При установке отдельных автоматов на нулевой и фазный провода, рассчитанные на одинаковый ток защиты, при возникновении перегрузки электропроводки, с большой вероятностью сработает только один из них. Это обусловлено тем, что автоматические выключатели имеют разброс по величине тока срабатывания. Если сработает автомат, установленный на нулевом проводе, то вся электропроводка, включая и нулевой провод, окажется под напряжением фазы. На нулевой провод фаза попадет через включенные в это время электроприборы, например, телевизор в дежурном режима, холодильник. И если человек подумает, что раз автомат сработал, значит, провода обесточены, и, следовательно, безопасны, то может заняться ремонтом электропроводки и случайно попасть под опасное напряжение.

Поэтому и нельзя. Спаренные автоматы в бытовой электропроводке ставить можно, но в этом нет смысла, только лишние затраты, так как спаренный автомат стоит на много дороже. Поэтому нулевой провод прокладывают напрямую, а на фазный обязательно устанавливают автомат.

Volodymyr: Если при КЗ быстрее выбьет ноль-автомат, а КЗ фаза-человек-земля будет продолжаться, то дальше все равно выбьет фазный автомат. Также оба могут сработать примерно одновременно. То есть автомат на ноль надо ставить более мощный, чем фазный. Но нарушений в работе сети здесь не будет, только дополнительные затраты.

Ответ: Если “КЗ фаза-человек-земля будет продолжаться», то человек успеет раньше погибнуть, чем сработает автомат на фазном проводе. Смертельный ток через тело человека составляет всего 0,1 А, а автомат на 10 А сработает только тогда, когда через него потечет ток более 10 А. Поэтому ПУЭ и категорически запрещает установку отдельного автомата на нулевой провод.

Можно конечно на нулевой провод установить автомат, рассчитанный на больший ток, но где гарантия, что автомат не откажет? Ведь главная ценность для любого человека его здоровье и жизнь! Поэтому даже при гипотетической возможности нанесения вреда человеку, делают все, чтобы ее исключить.

Volodymyr: Я только начинаю на практике осваивать электромонтаж, в том числе на ваших рекомендациях. И хочу разобраться в технической стороне, чтобы лучше понимать рекомендации ПУЭ. Поэтому простите, если где ошибаюсь.

Есть две распространенные ситуации:
1. КЗ фаза-человек-земля или фаза-земля. Здесь сработает фазный автомат. Ноль-автомат здесь не причем.
2. КЗ фаза-человек-ноль или фаза-ноль. Здесь сработает фазный автомат и / или ноль-автомат. То есть если фазный автомат не сработает, тогда нулевой разорвет цепь.
     Соответственно автомат на ноль не будет помехой, а лишь дополнительной защитой, когда нет возможности поставить более дорогой двухполюсный автомат, отсекающий линию полностью. Единственное неудобство, как Вы писали, если при КЗ выбьет только ноль, то мы не будем знать, выбила ли фаза.

Ответ: Ваши рассуждения базируются исходя из предположения, что автомат служит для защиты человека от поражения электрическим током. Но автомат предназначен исключительно для защиты электропроводки от разрушения в случае превышения протекающего через нее тока, выше допустимого. Для защиты человека устанавливают УЗО. Описанные Вами ситуации с участием человека не приведут к отключению автомата, так как человек погибнет мгновенно при величине тока, протекающего через его тело более 0,1 А.

По закону Ома ток может течь только по замкнутой цепи и в случае КЗ, все равно, какой провод разорвать, фазный или нулевой. С этой точки зрения можно поставить одни автомат на фазный или нулевой провод или, если деньги девать некуда, последовательно, хоть по 10 автоматов как на нулевой, так и на фазный провод. Провода будут защищены. На фазный провод автомат ставят только потому, чтобы при сработке автомата полностью исключить вероятность попадания человека под опасное для жизни напряжение.

Приведу пример, человек решил заменить лампочку в люстре и выключил только выключатель, а не автомат, обычно так и делают. Проводка в люстре была старая, и нулевой провод касался металлического корпуса люстры. Человек стоял на земле и, вкручивая лампочку, придерживал одной рукой люстру за металлический корпус. В это время другой член семьи решил включить электроприбор, у которого в месте выхода из вилки перетерлась изоляция, и провода замкнулись. Произошло КЗ, и сработал только автомат, установленный на нулевом проводе и, на нулевом проводе всей квартирной электропроводке появилась фаза. В результате человека, меняющего лампочку, может ударить током даже со смертельным исходом. Автомат может сработать также при включении освещения, если в этот момент перегорит лампочка.

ПУЭ написаны на основе несчастных случаев поражения электрическим током людей и, описать все ситуации, при которых пострадали или погибли люди невозможно. Нужно просто соблюдать ПУЭ и тогда электропроводка никогда не подведет.