Характеристики автоматических выключателей

Занимаясь проектированием щита учета, разобрался в характеристиках автоматов. При самостоятельной сборке щитов для дома нужно обязательно ориентироваться в этих характеристиках. Это позволяет обеспечить требуемую функциональность, безопасность и уменьшить стоимость собираемого щита.

Автомат не панацея от всех бед. Необходимо четко понимать от чего автомат защищает, а от чего нет. Только в этом случае можно говорить о безопасности.

При выборе автоматов даже одного производителя (я пока ориентируюсь на ABB) я столкнулся в большом разбросе цен. Автоматы различных серий и модификаций, обычно отражаемых с помощью отдельных букв в названии, могут существенно отличаться по стоимости. Понимание "что и зачем" позволяет снизить конечную стоимость.

Функции автоматов
Автомат защищает от двух событий: коротких замыканий  и перегрузок в сети. От коротких замыканий автомат защищает лишь в том случае, если при коротком замыкании в сети возникают большие токи. Это происходит далеко не всегда и зависит от сопротивления сети. Автомат также защищает от перегрузок (присутствия токов, превышающих номинальный ток автомата), отключая линию, но делает это далеко не мгновенно. Для автоматов, традиционно используемых в жилом секторе, по линии может протекать ток, превышающий номинальный в 1-10 раз.
При коротких замыканиях в линии, когда возникают не большие токи, автомат не сработает. Для отключения линий в таких ситуациях необходимо использовать УЗО.

Количество полюсов (1P, 2P, 1P+N, 3P, 4P, 3P+N)
Количество полюсов определяет количество линий, которые разъединяет автомат. В однофазных сетях применяются автоматы с одним (1P) и двумя полюсами (2P, 1P+N). В трехфазных сетях применяются автоматы с тремя (3P) или четырьмя (4P, 3P+N) полюсами. Обычно автоматы с одним полюсом используются в сетях с глухозаземленной нейтралью, когда более менее можно гарантировать отсутствие потенциала на нулевой жиле. В этом случае достаточно рвать фазу. В сетях с системой заземления TT в однофазных сетях необходимо использовать двух-полюсные автоматы, так как на нулевой жиле может появиться потенциал, отличный от нулевого. Для трехфазных сетей явной рекомендации какие автоматы лучше использовать 3-х или 4- х полюсные я пока не нашел, существуют разные мнения. Вроде как 4-х полюсные автоматы надежнее, так как разрывают и ноль, полностью отключая линию от питающей линии. С другой стороны, если ноль повторно заземлен, то его можно и не разрывать. Хотя вероятность появления на нем потенциала при авариях все таки есть.

Номинальный ток автомата (10, 16, 25 А)
Номинальный ток является основной задающей характеристикой автомата, определяющей диапазон токов при которых автомат срабатывает. Традиционным заблуждением является, что номинальный ток автомата определяет максимальный ток при котором автомат разъединяет линию. На самом деле это совершенно не так. Автоматы, традиционно применяемые в жилищном секторе (тип B и C), отключаются при токах нагрузки превышающих номинальный в 1-10 раз. Как быстро он это делает зависит от типа автомата (B, C, D).

Тип автомата B, C, D (время-токовая характеристика автомата)
Тип автомата B, C, D определяет при каких перегрузках относительно номинального тока и за какое время автомат отключает линию.

На рисунке ниже показан график времени срабатывания автомата в зависимости от отношения протекающего тока к номинальному току автомата. При больших токах, в десятки раз превышающих номинальный ток автомата, обычно (но далеко не всегда) возникающих при коротких замыканиях, автоматы всех типов срабатывают практически мгновенно. Из графика также видно, что для автоматов серий B и C токи превышающие номинальный в 1 -10 раз могут течь по линии час и более, не приводя к выключению автомата. Автоматы типа B практически мгновенно отключают линию только при токах в 5 раз, превышающих номинальный ток автомата. Автоматы типа C практически мгновенно отключают линию только при токах в 10 раз, превышающих номинальный ток автомата. Время отключения при меньших токах определяется время-токовой характеристикой автомата.

При старте современных устройств (стиральные машины, микроволновки, ....) возникают большие стартовые токи. Если бы автоматы отключались ровно при номинальных токах, то старт таких устройств бы приводил к постоянному вырубанию автоматов. Традиционно в жилищном строительстве используются автоматы типа C. Встречал рекомендации, что для повышения безопасности в доме лучше использовать автоматы типа B. При этом, может быть на отдельные устройства с большими стартовыми токами стоит устанавливать тип C. В наших магазинах традиционно продаются автоматы типа C, а тип B менее распространен.

В связи с наличием в сети токов, превыющих номинальные токи автоматов, возникает сомнение может ли в щите учета автомат выступать ограничителем мощности, который гарантирует, что потребитель использует отведенные ему 15кВт. В трехфазных линиях 380В 15кВт часто на входе щита учета ставят автомат C25А. Такой автомат вроде как выполняет функцию ограничения мощности. 25А*220В = 5,5 кВт. Именно такая мощность приходится на одну фазу в трех-фазной сети 15кВт. Но если вспомнить, что автомат с номинальным током 25А позволяет в линии течь токам превышающим номинальный в 5-10 раз (то есть 125-250А), что приводит к потреблению 75 -150 кВт, то легко понять почему такой автомат не является ограничителем мощности.

Из-за наличия токов в проводах намного превышающих номинальные токи автоматов очень важно выбирать автоматы, провода, розетки согласованным образом. Обычно считаю потребляемую мощность устройств, делят ее на 220, получая максимальные токи,
выбирают площадь жилы кабеля исходя из 8-10 А на 1мм2 и из полученной величины берут автомат.  Если таким образом считать, то для провода с жилой 2.5 мм2  нужно взять автомат 25 А. Но правильно будет взять автомат 16А, помня, что реальные токи превышают номинальный ток автомата.

Отключающая способность (4.5 kA или 6 kA)

Данная характеристика определяет ток срабатывания после которого автомат сохраняет работоспособность (то есть не выходят и строя и могут дальше использоваться). Например, автоматы серии ABB SH20X L имеет отключающую способность 4.5kA, а автоматы ABB серии S20X имеют отключающую способность чуть выше - 6kA. Серия SH200 L считается домашней версией, а S200 профессиональной. Понятно, что домашняя версия дешевле. В таких магазинах, как Леруа и К-Рауте продают в основном домашнюю версию. По идее, она достаточна для дома. Разве что встречал рекомендацию входные автоматы в счетчике учета брать с отключающей способностью 6kA.