Технический паспорт калькулятора
Автор: Воробьёв Александр Владимирович · Редакция 4.0.0 · Проверено 26.09.2026
Методика подбора дифференциального автомата (АВДТ)
Методика подбирает дифференциальный автомат, совмещающий функции защиты от сверхтоков и от дифференциального тока, и проверяет согласование защиты с защищаемым кабелем. Номинальный ток аппарата принимается по расчётному току цепи как ближайшее большее значение ряда предпочтительных номинальных токов; условие I_ном ≥ I_расч выполняется по построению, поскольку при меньшем номинале аппарат отключался бы при нормальной нагрузке. Проверяется два условия согласования с кабелем: номинальный ток не должен превышать длительно допустимый ток кабеля, а условный ток расцепления теплового расцепителя 1,45 × I_ном не должен превышать этот ток, приведённый к фактической температуре среды. Длительно допустимый ток определяется по таблицам ПУЭ 7 отдельно для медных и алюминиевых жил, для проводов и кабелей, при прокладке открыто, в трубе, в воздухе и в земле, с учётом числа жил; если заданное сечение отсутствует в таблице, значение определяется линейной интерполяцией с зажимом по краям. Проверяется мгновенное расцепление: кратность пускового тока нагрузки не должна превышать верхнюю границу диапазона характеристики мгновенного расцепления, составляющую 5 для типа B, 10 для типа C и 20 для типа D. Отключающая способность выбирается по ожидаемому току короткого замыкания как ближайшее большее значение ряда. Номинальный отключающий дифференциальный ток выбирается по назначению защищаемой цепи, а тип дифференциального расцепителя — по характеру нагрузки и виду тока утечки: тип AC реагирует на переменный синусоидальный ток, тип A дополнительно на пульсирующий постоянный, тип B также на гладкий постоянный ток. Итоговый статус подбора определяется наиболее существенным несоответствием: недостаточная отключающая способность или несогласование с кабелем по номинальному току дают опасный статус, рассогласование по условному току расцепления, недостаточное время расцепления при пуске и неопределённый допустимый ток — предупреждение.
Основные формулы
-
Выбор номинального тока аппарата:
I_ном = min{I ∈ ряд : I ≥ I_расч}, ряд = 6…125 А
Номинальный ток аппарата принимается по расчётному току цепи как ближайшее большее значение ряда предпочтительных номинальных токов по ГОСТ Р 50345-2010. Условие I_ном ≥ I_расч выполняется по построению, поскольку меньший номинал привёл бы к отключению аппарата при нормальной нагрузке. Ряд включает значения 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100 и 125 А; значения свыше 63 А выходят за пределы области применения настоящего расчёта, а промежуточные значения 8 и 13 А в аппаратах, управляемых дифференциальным током, применяются редко. -
Ряд номинальных токов аппарата:
ряд = {6; 8; 10; 13; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125} А
Ряд предпочтительных номинальных токов установлен ГОСТ Р 50345-2010 и применяется для выбора номинального тока аппарата. Использование стандартного ряда обязательно, поскольку аппараты на произвольный номинальный ток не выпускаются, а расчёт по фактическому току нагрузки дал бы номинал несуществующего аппарата. Из ряда выбирается наименьшее значение, не меньшее расчётного тока: такой выбор обеспечивает защиту от перегрузки при минимальном запасе и снижает риск неселективного отключения. -
Условные токи теплового расцепителя:
I_нерасц = 1,13 × I_ном; I_расц = 1,45 × I_ном
Тепловой расцепитель аппарата не отключает его при токе до 1,13 × I_ном в течение контрольного времени и отключает при токе 1,45 × I_ном. Эти коэффициенты установлены ГОСТ Р 50345-2010 и одинаковы для характеристик B, C и D, поскольку различаются только электромагнитные расцепители. Именно условный ток расцепления определяет требование к длительно допустимому току кабеля при проверке согласования защиты с кабелем: если допустимый ток кабеля меньше 1,45 × I_ном, то при длительной перегрузке аппарат может не отключиться до опасного нагрева кабеля. Контрольное время составляет 1 ч для I_ном не более 63 А и 2 ч для I_ном более 63 А. -
Согласование защиты с кабелем:
I_ном ≤ I_доп(θ); 1,45 × I_ном ≤ I_доп(θ)
Согласование защиты с кабелем проверяется по двум условиям. Первое требует, чтобы номинальный ток аппарата не превышал длительно допустимый ток кабеля: иначе кабель мог бы длительно работать с током выше допустимого, поскольку аппарат не отключился бы. Второе, более жёсткое, требует, чтобы условный ток расцепления 1,45 × I_ном не превышал длительно допустимый ток: именно при этом токе аппарат отключается, поэтому кабель должен выдерживать такой ток. Второе условие определяет выбор сечения в большинстве практических случаев и часто требует увеличения сечения по сравнению с первым условием. -
Приведение допустимого тока к температуре среды:
I_доп(θ) = I_доп × k(θ)
Табличные значения длительно допустимых токов приведены к условиям: температура жилы +65 °C, температура воздуха +25 °C, температура земли +15 °C. При отклонении фактической температуры среды применяется поправочный коэффициент по таблице 1.3.3 ПУЭ 7 для условий с нормированной температурой жилы +65 °C: при температуре +25 °C коэффициент равен единице, при +40 °C снижается до 0,79, при +50 °C — до 0,61. Коэффициент учитывает только температуру среды и не учитывает групповую прокладку нескольких линий в одном канале и тепловое влияние соседних кабелей. -
Проверка мгновенного расцепления по пусковому току:
k_пуск ≤ k_верх(тип): B — 5; C — 10; D — 20
Электромагнитный расцепитель срабатывает мгновенно при токе, превышающем верхнюю границу диапазона кратностей: тип B расцепляется при токе до 5 × I_ном, тип C — до 10 × I_ном, тип D — до 20 × I_ном. Поэтому кратность пускового тока нагрузки не должна превышать верхнюю границу диапазона, иначе аппарат сработает при пуске исправной нагрузки. Тепловые расцепители у всех трёх типов работают одинаково, поэтому выбор характеристики влияет только на отключение при пуске и на защиту от короткого замыкания: характеристика с большим диапазоном кратностей снижает чувствительность к коротким замыканиям на дальнем конце линии. -
Выбор отключающей способности:
I_cu = min{I ∈ ряд : I ≥ I_КЗ}, ряд = 1,5…20 кА
Отключающая способность аппарата выбирается по ожидаемому току короткого замыкания в месте его установки как ближайшее большее значение ряда предпочтительных значений по ГОСТ Р 50345-2010: 1500, 3000, 4500, 6000 и 10000 А для аппаратов до 10 кА и 20000 А для аппаратов от 10 до 25 кА. Если ожидаемый ток короткого замыкания превышает наибольшее значение ряда, аппарат бытового и аналогичного назначения применён быть не может, и требуется либо аппарат с большей отключающей способностью, либо ограничение тока короткого замыкания. -
Выбор отключающего дифференциального тока:
I_Δn = f(назначение цепи), ряд = 10, 30, 100, 300 мА
Номинальный отключающий дифференциальный ток выбирается по назначению защищаемой цепи. Для отдельного потребителя в особо опасном помещении принимается уставка 10 мА, для групповых цепей штепсельных розеток, помещений с повышенной опасностью, наружных установок и осветительных цепей — 30 мА, для противопожарных и промышленных групповых цепей — 100 мА, для питания распределительных щитов — 300 мА. Суммарный ток утечки защищаемой цепи не должен превышать одной третьей номинального отключающего дифференциального тока, поэтому для разветвлённых и протяжённых цепей излишне чувствительная уставка приводит к ложным отключениям. -
Выбор типа дифференциального расцепителя:
тип = AC | A | B по виду тока утечки нагрузки
Тип дифференциального расцепителя определяется видом тока утечки, создаваемого нагрузкой. Тип AC реагирует на переменный синусоидальный ток утечки и применяется для нагрузок без постоянной составляющей: нагревательных приборов и ламп накаливания. Тип A дополнительно реагирует на пульсирующий постоянный ток утечки и применяется при наличии электроники, импульсных блоков питания и светодиодных светильников. Тип B реагирует также на гладкий постоянный ток утечки и применяется для преобразователей частоты, инверторов и зарядных станций электромобилей. Применение типа AC там, где требуется тип A или B, не обеспечивает защиту, поскольку постоянная составляющая тока утечки может насытить магнитопровод трансформатора тока и снизить чувствительность расцепителя.
Пошаговая инструкция
- Выберите назначение защищаемой цепи: от него зависит номинальный отключающий дифференциальный ток.
- Выберите характер нагрузки: от него зависит тип дифференциального расцепителя по виду тока утечки.
- Укажите расчётный ток цепи, определённый по суммарной мощности нагрузки с учётом коэффициентов использования.
- Укажите кратность пускового тока нагрузки: для нагрузок без пускового тока принимается равной единице.
- Выберите характеристику мгновенного расцепления B, C или D по пусковому току нагрузки.
- Укажите ожидаемый ток короткого замыкания в месте установки аппарата.
- Задайте характеристики защищаемого кабеля: материал жилы, тип линии, способ прокладки, число жил и сечение.
- Укажите расчётную температуру среды в месте прокладки кабеля.
- Выберите номинальный ток аппарата как ближайшее большее значение ряда относительно расчётного тока цепи.
- Определите условные токи теплового расцепителя 1,13 × I_ном и 1,45 × I_ном.
- Определите длительно допустимый ток кабеля по таблицам ПУЭ 7 и приведите его к фактической температуре среды.
- Проверьте согласование: номинальный ток и условный ток расцепления не должны превышать приведённый допустимый ток.
- Проверьте мгновенное расцепление: кратность пускового тока не должна превышать верхнюю границу диапазона характеристики.
- Выберите отключающую способность по ожидаемому току короткого замыкания.
- Примите отключающий дифференциальный ток по назначению цепи и тип расцепителя по характеру нагрузки.
- Проверьте, что суммарный ток утечки защищаемой цепи не превышает одной третьей номинального отключающего дифференциального тока.
Ограничения
- Не проверяется селективность аппарата с вышестоящей защитой: селективность обеспечивается соотношением номинальных токов и времятоковых характеристик аппаратов разных ступеней и проверяется по селективностным таблицам изготовителя.
- Не рассчитывается суммарный ток утечки защищаемой цепи: удельные токи утечки потребителей и кабелей в нормативной базе проекта отсутствуют, поэтому уставка принимается по назначению цепи, а не по фактическому току утечки.
- Не определяется класс токоограничения аппарата: соответствующие данные в нормативной базе проекта не структурированы, поэтому проверяется только отключающая способность по ожидаемому току короткого замыкания.
- Не проверяется термическая стойкость кабеля при коротком замыкании: эта проверка требует сопоставления интеграла Джоуля за время отключения с допустимым значением для данного сечения и материала жилы.
- Не воспроизводится времятоковая характеристика аппарата: время срабатывания при промежуточных значениях тока определяется по типовой характеристике конкретной серии аппарата и зависит от его конструкции и температуры среды.
- Не рассматриваются несимметричные трёхфазные цепи и нагрев нулевого полюса гармониками, кратными трём, что существенно при преобладании нелинейной нагрузки.
Допущения
- Длительно допустимые токи приняты по таблицам ПУЭ 7, составленным для условий: температура жилы +65 °C, температура воздуха +25 °C, температура земли +15 °C. Приведённые значения относятся к одиночной линии и не учитывают групповую прокладку нескольких линий в одном канале, тепловое влияние соседних кабелей, а также тепловое сопротивление изоляции и оболочки конкретного типа кабеля.
- Поправочный коэффициент учитывает только температуру среды и не учитывает групповую прокладку. При прокладке нескольких кабелей совместно фактический допустимый ток может оказаться ниже табличного на 10–20% в зависимости от числа линий и расстояния между ними; в этом случае следует применять дополнительные понижающие коэффициенты по справочным данным.
- Коэффициенты теплового расцепителя 1,13 и 1,45 приняты по ГОСТ Р 50345-2010 и нормированы при контрольной температуре 30 °C. При отклонении температуры калибровки аппарата от контрольной фактические токи срабатывания изменяются; кроме того, коэффициенты соответствуют аппаратам бытового и аналогичного назначения, тогда как промышленные аппараты имеют иные значения.
- Номинальный отключающий дифференциальный ток и тип дифференциального расцепителя приняты по справочным данным, поскольку нормативная база проекта требований к аппаратам, управляемым дифференциальным током, не содержит, а ГОСТ Р 51327.1-2010 представлен только ссылкой на официальный источник. Суммарный ток утечки защищаемой цепи не рассчитывается ввиду отсутствия удельных токов утечки потребителей в нормативной базе проекта.
- Аппарат рассматривается как элемент защиты цепи с заданным расчётным током, что соответствует однофазной цепи или симметричной трёхфазной цепи при выборе трёхполюсного аппарата с одинаковым током во всех полюсах. Несимметрия нагрузки по фазам и нагрев нулевого полюса гармониками, кратными трём, не рассматриваются.
Особые случаи
- Расчётный ток превышает наибольший номинал ряда: Если расчётный ток превышает 125 А, номинальный ток аппарата принимается равным наибольшему значению ряда, а результат сопровождается предупреждением: применение аппарата бытового и аналогичного назначения при таком токе выходит за пределы области применения расчёта. Значения свыше 63 А требуют проверки по документации изготовителя, поскольку часть аппаратов, управляемых дифференциальным током, выпускается только до этого номинала.
- Заданное сечение отсутствует в таблице ПУЭ 7: Длительно допустимый ток определяется линейной интерполяцией по соседним табличным значениям с зажимом по краям таблицы. Такой подход сохраняет монотонность допустимого тока по сечению и даёт оценку, промежуточную между двумя табличными сечениями. Если сечение выходит за пределы табличного диапазона, принимается значение для ближайшего крайнего сечения.
- Сочетание типа линии и способа прокладки не предусмотрено таблицами: Для проводов таблицы ПУЭ 7 предусматривают прокладку открыто и в трубе, но не в земле; для кабелей — прокладку в воздухе и в земле. Если задано сочетание, отсутствующее в таблицах, длительно допустимый ток не определяется, проверки согласования защиты с кабелем не выполняются, и результат подбора ограничивается номинальным током, дифференциальным расцепителем и отключающей способностью.
- Ожидаемый ток короткого замыкания превышает наибольшую отключающую способность: Результат признаётся требующим корректировки с опасным статусом: аппарат бытового и аналогичного назначения не может быть применён при таком токе короткого замыкания. Требуется аппарат с большей отключающей способностью либо ограничение тока короткого замыкания увеличением сопротивления цепи или применением токоограничивающих аппаратов вышестоящего уровня.
- Кратность пускового тока превышает верхнюю границу характеристики: Результат признаётся требующим корректировки: аппарат будет срабатывать при пуске исправной нагрузки. Требуется применить характеристику с большим диапазоном кратностей, но при этом необходимо проверить защиту от короткого замыкания на дальнем конце линии, поскольку увеличение диапазона снижает чувствительность к удалённым коротким замыканиям.
- Условный ток расцепления превышает допустимый ток кабеля: Результат сопровождается предупреждением о несогласовании защиты с кабелем: при длительной перегрузке аппарат может не отключиться до опасного нагрева кабеля. Увеличение сечения эффективнее уменьшения номинала, поскольку номинальный ток ограничен снизу расчётным током цепи и его уменьшение может нарушить условие I_ном ≥ I_расч.
Графики и визуализация
Наглядное представление зависимости параметров:
График показывает рост длительно допустимого тока при увеличении сечения медной жилы для провода, проложенного открыто, по таблице 1.3.4 ПУЭ 7. Зависимость близка к линейной в логарифмических координатах, но не строго пропорциональна сечению: при увеличении сечения в два раза допустимый ток возрастает примерно в 1,4 раза, что объясняется ухудшением условий отвода тепла от поверхности проводника большего диаметра. При сечении 1 мм² допустимый ток составляет 17 А, при 2,5 мм² — 30 А, при 6 мм² — 50 А, при 16 мм² — 100 А, а при 50 мм² достигает 215 А. График применяется для выбора сечения по условию согласования с тепловым расцепителем: допустимый ток должен быть не менее 1,45 × I_ном.
Параметры: Материал жилы кабеля = Медь, Тип линии = Провод, Способ прокладки = Открыто, Число жил = Три жилы, Температура среды = 25
График показывает ступенчатый характер зависимости номинального тока аппарата от расчётного тока цепи: номинал принимается по стандартному ряду, поэтому зависимость представляет собой ступенчатую функцию, возрастающую слева направо. При расчётном токе до 6 А принимается номинал 6 А, при токе от 6 до 10 А — номинал 10 А, при токе от 10 до 16 А — 16 А, при токе от 16 до 20 А — 20 А, при токе от 40 до 50 А — 50 А, при токе от 50 до 63 А — 63 А. Ступенчатость означает, что при расчётном токе, близком к верхней границе ступени, запас по номиналу минимален, а при токе, близком к нижней границе, аппарат оказывается существенно недогруженным. График служит для оценки запаса по номинальному току при заданном расчётном токе цепи.
Параметры: Назначение защищаемой цепи = Групповая цепь штепсельных розеток, Характеристика мгновенного расцепления = Тип C (5–10 × I_ном), Материал жилы кабеля = Медь, Тип линии = Провод, Способ прокладки = Открыто
График показывает убывающий характер поправочного коэффициента на допустимый длительный ток при повышении температуры среды по таблице 1.3.3 ПУЭ 7 для условий с условной температурой среды +25 °C и нормированной температурой жилы +65 °C. При температуре −5 °C коэффициент равен 1,32, что отражает улучшение отвода тепла в холодных условиях; при расчётной температуре +25 °C коэффициент равен единице; при +40 °C он снижается до 0,79, а при +50 °C — до 0,61. Снижение коэффициента означает, что при высокой температуре среды требуется большее сечение для пропуска того же тока, поскольку нагрев жилы от тока складывается с нагревом от окружающей среды. График применяется при приведении табличного допустимого тока к фактическим условиям прокладки.
Параметры: Материал жилы кабеля = Медь, Способ прокладки = Открыто, Сечение жилы = 2.5
Сравнение материалов
| Параметр | Тип AC | Тип A | Тип B |
|---|---|---|---|
| Основа ряда | Реагирует только на переменный синусоидальный дифференциальный ток | Реагирует на переменный синусоидальный и пульсирующий постоянный дифференциальный ток | Реагирует на переменный, пульсирующий и гладкий постоянный дифференциальный ток |
| Диапазон | Уставки 10, 30, 100 и 300 мА; применяются в цепях без постоянной составляющей тока утечки | Уставки 10, 30, 100 и 300 мА; применяются при наличии нагрузок с выпрямителями | Уставки 10, 30, 100 и 300 мА; применяются при наличии нагрузок с гладким постоянным током |
| Применение | Нагревательные приборы, лампы накаливания, простые асинхронные двигатели без электронного управления | Смешанная бытовая нагрузка, импульсные блоки питания, светодиодные светильники, стиральные машины с электронным управлением | Преобразователи частоты, инверторы, источники бесперебойного питания, зарядные станции электромобилей |
| Преимущества | Наименьшая стоимость среди дифференциальных расцепителей и наибольшая устойчивость к ложным срабатываниям при простых нагрузках | Обеспечивает защиту при наличии электроники, широко распространённой в современных электроустановках, сохраняя устойчивость к ложным срабатываниям | Единственный тип, обеспечивающий защиту при гладком постоянном токе утечки, который создаётся выходными каскадами преобразователей |
| Типичное применение | Групповые цепи с чисто активной и простой индуктивной нагрузкой | Групповые цепи жилых и общественных зданий с современной бытовой техникой | Цепи с полупроводниковыми преобразователями и накопителями энергии |
| Характеристики | Магнитопровод трансформатора тока рассчитан на работу без подмагничивания постоянной составляющей | Магнитопровод трансформатора тока рассчитан на работу при подмагничивании пульсирующим постоянным током | Магнитопровод трансформатора тока рассчитан на работу при подмагничивании гладким постоянным током |
| Примечание | Применение типа AC в цепях с электроникой не обеспечивает защиту: пульсирующий постоянный ток утечки от импульсного блока питания может насытить магнитопровод трансформатора тока и снизить чувствительность расцепителя вплоть до отказа срабатывания. Для нагрузок с электроникой применяется тип A, для преобразователей частоты и инверторов — тип B. | Тип A является предпочтительным для большинства современных групповых цепей, поскольку практически вся бытовая техника содержит импульсные источники питания. Применение типа A не удорожает решение значительно по сравнению с типом AC, поэтому в новых электроустановках рекомендуется именно он. | Гладкий постоянный ток утечки насыщает магнитопровод трансформатора тока типов AC и A, вследствие чего их чувствительность снижается вплоть до полного отказа срабатывания. Поэтому для цепей с преобразователями частоты и инверторами тип B обязателен, а не является улучшением. |
Примеры расчёта
Пример 1: Групповая цепь штепсельных розеток — АВДТ 16 А, 30 мА, тип A
Входные данные:
- Назначение защищаемой цепи: Групповая цепь штепсельных розеток
- Характер нагрузки: Смешанная бытовая нагрузка
- Расчётный ток цепи: 14
- Кратность пускового тока: 6
- Характеристика мгновенного расцепления: Тип C (5–10 × I_ном)
- Ожидаемый ток короткого замыкания: 4.5
- Материал жилы кабеля: Медь
- Тип линии: Провод
- Способ прокладки: Открыто
- Число жил: Три жилы
- Сечение жилы: 2.5
- Температура среды: 25
Результат:
- Номинальный ток аппарата: 16
- Условный ток нерасцепления: 18.08
- Условный ток расцепления: 23.2
- Длительно допустимый ток по таблице: 30
- Поправочный коэффициент на температуру: 1
- Исправленный допустимый ток: 30
- Защита согласована с кабелем: Да
- Отключающий дифференциальный ток: 30
- Тип дифференциального расцепителя: Тип A
- Характеристика мгновенного расцепления: Тип C (5–10 × I_ном)
- Верхняя граница кратности расцепления: 10
- Пусковой ток: 96
- Пусковой ток в пределах диапазона: Да
- Ожидаемый ток короткого замыкания: 4.5
- Отключающая способность: 4.5
- Отключающая способность достаточна: Да
- Статус подбора: Подбор выполнен
Разбор: Для групповой цепи штепсельных розеток расчётный ток составляет 14 А, поэтому номинальный ток аппарата принимается равным 16 А как ближайшее большее значение ряда предпочтительных номинальных токов по ГОСТ Р 50345-2010. Тепловой расцепитель не отключит аппарат при токе до 1,13 × 16 = 18,08 А и отключит при токе 1,45 × 16 = 23,2 А. Защищаемый провод имеет медные жилы, три жилы, сечение 2,5 мм² и прокладывается открыто, что по таблице 1.3.4 ПУЭ 7 даёт длительно допустимый ток 30 А; при температуре среды 25 °C поправочный коэффициент равен единице. Условный ток расцепления 23,2 А не превышает допустимый ток 30 А, поэтому защита согласована с кабелем. Пусковой ток смешанной бытовой нагрузки принят с кратностью 6, что не превышает верхнюю границу диапазона 10 для характеристики C, поэтому при пуске автомат не сработает. Ожидаемый ток короткого замыкания 4,5 кА соответствует отключающей способности 4,5 кА из ряда. По назначению цепи принимается отключающий дифференциальный ток 30 мА, а по характеру смешанной бытовой нагрузки — тип A, поскольку такая нагрузка содержит электронику с пульсирующим постоянным током утечки. Все проверки пройдены, подбор выполнен.
Пример 2: Цепь ванной комнаты — уставка 10 мА
Входные данные:
- Назначение защищаемой цепи: Отдельный потребитель в особо опасном помещении
- Характер нагрузки: Нагревательные приборы
- Расчётный ток цепи: 10
- Кратность пускового тока: 1
- Характеристика мгновенного расцепления: Тип C (5–10 × I_ном)
- Ожидаемый ток короткого замыкания: 4.5
- Материал жилы кабеля: Медь
- Тип линии: Провод
- Способ прокладки: Открыто
- Число жил: Три жилы
- Сечение жилы: 1.5
- Температура среды: 25
Результат:
- Номинальный ток аппарата: 10
- Условный ток нерасцепления: 11.3
- Условный ток расцепления: 14.5
- Длительно допустимый ток по таблице: 23
- Поправочный коэффициент на температуру: 1
- Исправленный допустимый ток: 23
- Защита согласована с кабелем: Да
- Отключающий дифференциальный ток: 10
- Тип дифференциального расцепителя: Тип AC
- Характеристика мгновенного расцепления: Тип C (5–10 × I_ном)
- Верхняя граница кратности расцепления: 10
- Пусковой ток: 10
- Пусковой ток в пределах диапазона: Да
- Ожидаемый ток короткого замыкания: 4.5
- Отключающая способность: 4.5
- Отключающая способность достаточна: Да
- Статус подбора: Подбор выполнен
Разбор: Для отдельного потребителя в особо опасном помещении принимается наименьшая уставка дифференциального расцепителя, равная 10 мА, поскольку в помещении с повышенной опасностью требуется максимальная чувствительность защиты от дифференциального тока. Расчётный ток 10 А даёт номинальный ток аппарата 10 А. Нагревательная нагрузка не содержит электроники и не создаёт постоянной составляющей тока утечки, поэтому применяется тип AC, реагирующий только на переменный синусоидальный ток утечки. Провод 1,5 мм² с медными жилами при прокладке открыто допускает 23 А по таблице 1.3.4 ПУЭ 7, а условный ток расцепления 1,45 × 10 = 14,5 А не превышает этого значения, поэтому защита согласована с кабелем. Пусковой ток нагревательной нагрузки отсутствует, кратность принята равной единице. Обратите внимание, что уставка 10 мА предъявляет повышенные требования к суммарному току утечки цепи: при значительной протяжённости линии или большом числе потребителей суммарный естественный ток утечки может приблизиться к одной третьей уставки, то есть к 3,3 мА, поэтому для разветвлённых цепей целесообразно применять уставку 30 мА.
Пример 3: Цепь противопожарной защиты — уставка 100 мА, кабель в земле
Входные данные:
- Назначение защищаемой цепи: Цепь противопожарной защиты
- Характер нагрузки: Электроника и импульсные блоки питания
- Расчётный ток цепи: 20
- Кратность пускового тока: 1
- Характеристика мгновенного расцепления: Тип C (5–10 × I_ном)
- Ожидаемый ток короткого замыкания: 4.5
- Материал жилы кабеля: Медь
- Тип линии: Кабель
- Способ прокладки: В земле
- Число жил: Три жилы
- Сечение жилы: 4
- Температура среды: 25
Результат:
- Номинальный ток аппарата: 20
- Условный ток нерасцепления: 22.6
- Условный ток расцепления: 29
- Длительно допустимый ток по таблице: 49
- Поправочный коэффициент на температуру: 1
- Исправленный допустимый ток: 49
- Защита согласована с кабелем: Да
- Отключающий дифференциальный ток: 100
- Тип дифференциального расцепителя: Тип A
- Характеристика мгновенного расцепления: Тип C (5–10 × I_ном)
- Верхняя граница кратности расцепления: 10
- Пусковой ток: 20
- Пусковой ток в пределах диапазона: Да
- Ожидаемый ток короткого замыкания: 4.5
- Отключающая способность: 4.5
- Отключающая способность достаточна: Да
- Статус подбора: Подбор выполнен
Разбор: Для цепи противопожарной защиты принимается уставка 100 мА: такие цепи должны сохранять работоспособность при пожаре, поэтому излишне чувствительная защита с уставкой 30 мА создавала бы риск ложного отключения при накоплении естественных токов утечки в протяжённой линии. Нагрузка представлена электроникой с импульсными блоками питания, поэтому применяется тип A, реагирующий на пульсирующий постоянный ток утечки, характерный для выпрямителей. Расчётный ток 20 А даёт номинальный ток аппарата 20 А, а условный ток расцепления составляет 1,45 × 20 = 29 А. Кабель с медными жилами сечением 4 мм² проложен в земле, что по таблице 1.3.6 ПУЭ 7 даёт длительно допустимый ток 49 А при температуре земли 15 °C. Поскольку в расчёте температура среды принята равной 25 °C, поправочный коэффициент равен единице, и допустимый ток остаётся равным 49 А, что значительно превышает условный ток расцепления. Прокладка в земле даёт более высокий допустимый ток по сравнению с прокладкой в воздухе, поскольку грунт обеспечивает лучший отвод тепла. Ожидаемый ток короткого замыкания 4,5 кА соответствует отключающей способности 4,5 кА.
Пример 4: Распределительный щит — уставка 300 мА
Входные данные:
- Назначение защищаемой цепи: Питание распределительного щита
- Характер нагрузки: Смешанная бытовая нагрузка
- Расчётный ток цепи: 55
- Кратность пускового тока: 6
- Характеристика мгновенного расцепления: Тип C (5–10 × I_ном)
- Ожидаемый ток короткого замыкания: 4.5
- Материал жилы кабеля: Медь
- Тип линии: Кабель
- Способ прокладки: Открыто
- Число жил: Три жилы
- Сечение жилы: 16
- Температура среды: 25
Результат:
- Номинальный ток аппарата: 63
- Условный ток нерасцепления: 71.19
- Условный ток расцепления: 91.35
- Длительно допустимый ток по таблице: 75
- Поправочный коэффициент на температуру: 1
- Исправленный допустимый ток: 75
- Защита согласована с кабелем: Нет
- Отключающий дифференциальный ток: 300
- Тип дифференциального расцепителя: Тип A
- Характеристика мгновенного расцепления: Тип C (5–10 × I_ном)
- Верхняя граница кратности расцепления: 10
- Пусковой ток: 378
- Пусковой ток в пределах диапазона: Да
- Ожидаемый ток короткого замыкания: 4.5
- Отключающая способность: 4.5
- Отключающая способность достаточна: Да
- Статус подбора: Подбор выполнен с замечаниями
Разбор: Для питания распределительного щита принимается наибольшая уставка 300 мА, поскольку такой аппарат выполняет функцию противопожарной защиты от токов утечки на землю, а не защиту от косвенного прикосновения: излишне чувствительная уставка привела бы к ложным отключениям из-за естественного тока утечки многочисленных присоединений. Расчётный ток 55 А даёт номинальный ток аппарата 63 А как ближайшее большее значение ряда. Условный ток расцепления составляет 1,45 × 63 = 91,35 А. Кабель 16 мм² при прокладке открыто допускает 75 А по таблице 1.3.6 ПУЭ 7, что меньше условного тока расцепления, поэтому защита с кабелем не согласована: при длительной перегрузке автомат может не отключиться до опасного нагрева кабеля. Это типичная ситуация для вводных аппаратов больших номиналов, и она требует либо увеличения сечения, либо применения аппарата с меньшим номинальным током. Обратите внимание, что уменьшение номинала ниже 55 А нарушило бы условие I_ном ≥ I_расч, поэтому правильным решением является увеличение сечения кабеля до значения, при котором допустимый ток будет не менее 91,35 А.
Пример 5: Преобразователь частоты — тип B, характеристика D
Входные данные:
- Назначение защищаемой цепи: Промышленная групповая цепь
- Характер нагрузки: Преобразователь частоты
- Расчётный ток цепи: 25
- Кратность пускового тока: 12
- Характеристика мгновенного расцепления: Тип D (10–20 × I_ном)
- Ожидаемый ток короткого замыкания: 4.5
- Материал жилы кабеля: Медь
- Тип линии: Кабель
- Способ прокладки: Открыто
- Число жил: Три жилы
- Сечение жилы: 6
- Температура среды: 25
Результат:
- Номинальный ток аппарата: 25
- Условный ток нерасцепления: 28.25
- Условный ток расцепления: 36.25
- Длительно допустимый ток по таблице: 42
- Поправочный коэффициент на температуру: 1
- Исправленный допустимый ток: 42
- Защита согласована с кабелем: Да
- Отключающий дифференциальный ток: 100
- Тип дифференциального расцепителя: Тип B
- Характеристика мгновенного расцепления: Тип D (10–20 × I_ном)
- Верхняя граница кратности расцепления: 20
- Пусковой ток: 300
- Пусковой ток в пределах диапазона: Да
- Ожидаемый ток короткого замыкания: 4.5
- Отключающая способность: 4.5
- Отключающая способность достаточна: Да
- Статус подбора: Подбор выполнен
Разбор: Преобразователь частоты создаёт гладкий постоянный ток утечки, поэтому для него применяется тип B дифференциального расцепителя, который дополнительно реагирует на такой ток. Типы AC и A в этой цепи не обеспечили бы защиту, поскольку гладкий постоянный ток утечки может насытить магнитопровод трансформатора тока и снизить чувствительность расцепителя. Пусковой ток преобразователя частоты значителен, поэтому принята характеристика D с диапазоном кратностей от 10 до 20: кратность пускового тока 12 не превышает верхнюю границу 20, и автомат при пуске не сработает. Расчётный ток 25 А даёт номинальный ток 25 А, а условный ток расцепления 1,45 × 25 = 36,25 А. Кабель 6 мм² при прокладке открыто допускает 42 А по таблице 1.3.6 ПУЭ 7, что превышает условный ток расцепления, поэтому защита согласована. По назначению промышленной групповой цепи принимается уставка 100 мА, поскольку цепь содержит двигательную нагрузку с повышенным естественным током утечки и не является цепью защиты от косвенного прикосновения.
Пример 6: Алюминиевый кабель при высокой температуре среды
Входные данные:
- Назначение защищаемой цепи: Групповая цепь штепсельных розеток
- Характер нагрузки: Смешанная бытовая нагрузка
- Расчётный ток цепи: 30
- Кратность пускового тока: 6
- Характеристика мгновенного расцепления: Тип C (5–10 × I_ном)
- Ожидаемый ток короткого замыкания: 4.5
- Материал жилы кабеля: Алюминий
- Тип линии: Кабель
- Способ прокладки: Открыто
- Число жил: Три жилы
- Сечение жилы: 10
- Температура среды: 25
Результат:
- Номинальный ток аппарата: 32
- Условный ток нерасцепления: 36.16
- Условный ток расцепления: 46.4
- Длительно допустимый ток по таблице: 42
- Поправочный коэффициент на температуру: 1
- Исправленный допустимый ток: 42
- Защита согласована с кабелем: Нет
- Отключающий дифференциальный ток: 30
- Тип дифференциального расцепителя: Тип A
- Характеристика мгновенного расцепления: Тип C (5–10 × I_ном)
- Верхняя граница кратности расцепления: 10
- Пусковой ток: 192
- Пусковой ток в пределах диапазона: Да
- Ожидаемый ток короткого замыкания: 4.5
- Отключающая способность: 4.5
- Отключающая способность достаточна: Да
- Статус подбора: Подбор выполнен с замечаниями
Разбор: Для алюминиевых жил применяются отдельные таблицы ПУЭ 7, дающие меньшие допустимые токи, чем для меди при том же сечении. Кабель 10 мм² с алюминиевыми жилами при прокладке открыто допускает 42 А по таблице 1.3.7, тогда как медный кабель того же сечения допускал бы 55 А. Расчётный ток 30 А даёт номинальный ток аппарата 32 А, а условный ток расцепления 1,45 × 32 = 46,4 А превышает допустимый ток 42 А, поэтому защита с кабелем не согласована: требуется либо увеличить сечение, либо уменьшить номинальный ток аппарата. Уменьшение номинала до 25 А нарушило бы условие I_ном ≥ I_расч, поскольку расчётный ток составляет 30 А, поэтому необходимо увеличить сечение алюминиевой жилы. Этот пример показывает, что при переходе с медных жил на алюминиевые того же сечения согласование защиты с кабелем нарушается, и требуется пересчёт сечения. Дополнительно следует учитывать, что при повышенной температуре среды допустимый ток снижается поправочным коэффициентом, что ещё более ужесточает требование к сечению.
Пример расчёта
Исходные данные
- Назначение защищаемой цепи: Групповая цепь штепсельных розеток
- Характер нагрузки: Смешанная бытовая нагрузка
- Расчётный ток цепи: 14
- Кратность пускового тока: 6
- Характеристика мгновенного расцепления: Тип C (5–10 × I_ном)
- Ожидаемый ток короткого замыкания: 4.5
- Материал жилы кабеля: Медь
- Тип линии: Провод
- Способ прокладки: Открыто
- Число жил: Три жилы
- Сечение жилы: 2.5
- Температура среды: 25
Результат
- Расчётный ток цепи: 14
- Номинальный ток аппарата: 16
- Коэффициент условного тока нерасцепления: 1.13
- Коэффициент условного тока расцепления: 1.45
- Условный ток нерасцепления: 18.08
- Условный ток расцепления: 23.2
- Сечение жилы: 2.5
- Длительно допустимый ток по таблице: 30
- Температура среды: 25
- Поправочный коэффициент на температуру: 1
- Исправленный допустимый ток: 30
- Номинал в пределах допустимого тока: Да
- Защита согласована с кабелем: Да
- Отключающий дифференциальный ток: 30
- Тип дифференциального расцепителя: Тип A
- Описание типа расцепителя: реагирует на переменный и пульсирующий постоянный ток
- Характеристика мгновенного расцепления: Тип C (5–10 × I_ном)
- Нижняя граница кратности расцепления: 5
- Верхняя граница кратности расцепления: 10
- Кратность пускового тока: 6
- Пусковой ток: 96
- Пусковой ток в пределах диапазона: Да
- Ожидаемый ток короткого замыкания: 4.5
- Отключающая способность: 4.5
- Отключающая способность достаточна: Да
- Статус подбора: Подбор выполнен
- Уровень статуса подбора: success
Рекомендации
-
Проверка согласования по условному току расцепления, а не по номиналу
Согласование защиты с кабелем следует проверять по условному току расцепления 1,45 × I_ном, а не только по номинальному току аппарата. Второе условие значительно жёстче: для аппарата на 16 А условный ток расцепления составляет 23,2 А, поэтому кабель должен допускать не 16 А, а 23,2 А. Именно это условие определяет выбор сечения в большинстве практических случаев: медный провод 2,5 мм² при прокладке открыто допускает 30 А и подходит, а тот же провод при прокладке в трубе допускает только 21 А и не подходит, хотя номинальный ток 16 А не превышает 21 А.
Пример: Для аппарата на 16 А требуется допустимый ток кабеля не менее 23,2 А: провод 2,5 мм² в трубе даёт 21 А и не подходит, а при прокладке открыто даёт 30 А и подходит. -
Учёт способа прокладки при выборе сечения
Способ прокладки существенно влияет на длительно допустимый ток: при одном и том же сечении прокладка в трубе допускает примерно на 30% меньший ток, чем прокладка открыто, а прокладка в земле для кабелей допускает на 40% больший ток, чем в воздухе. Поэтому сечение следует выбирать с учётом фактического способа прокладки, а не по справочным таблицам без указания условий. При прокладке нескольких кабелей в одном канале дополнительно применяются понижающие коэффициенты на взаимное тепловое влияние, которые в табличные значения не входят.
Пример: Медный провод 2,5 мм² допускает 30 А при прокладке открыто и только 21 А при прокладке в трубе в трёхжильном исполнении. -
Применение типа A вместо типа AC в современных электроустановках
Практически вся современная бытовая техника содержит импульсные источники питания, создающие пульсирующий постоянный ток утечки, поэтому для групповых цепей целесообразно применять тип A, а не тип AC. Пульсирующий постоянный ток утечки насыщает магнитопровод трансформатора тока типа AC и снижает его чувствительность вплоть до отказа срабатывания, вследствие чего защита может не сработать при реальном повреждении изоляции. Тип A устойчив к такому току, поэтому обеспечивает защиту при незначительном увеличении стоимости аппарата.
Пример: Для групповой цепи штепсельных розеток со смешанной бытовой нагрузкой применяется тип A, а не тип AC. -
Обязательное применение типа B для преобразователей частоты
Для цепей с преобразователями частоты, инверторами и зарядными станциями электромобилей обязательно применяется тип B, поскольку выходные каскады этих устройств создают гладкий постоянный ток утечки, насыщающий магнитопровод трансформатора тока типов AC и A. При насыщении чувствительность расцепителя снижается вплоть до полного отказа срабатывания, поэтому защита от дифференциального тока фактически отсутствует. Тип B является не улучшением, а обязательным требованием для таких цепей.
Пример: Для преобразователя частоты с расчётным током 25 А применяется тип B, для которого проверяется также характеристика D по пусковому току. -
Проверка суммарного тока утечки перед выбором уставки
Суммарный ток утечки защищаемой цепи не должен превышать одной третьей номинального отключающего дифференциального тока. При уставке 30 мА предельный суммарный ток утечки составляет 10 мА, при уставке 10 мА — лишь 3,3 мА. Естественный ток утечки складывается из токов утечки всех подключённых электроприёмников и ёмкостных токов кабельных линий, поэтому для протяжённых и разветвлённых цепей излишне чувствительная уставка приводит к ложным отключениям. При значительной протяжённости линии следует либо увеличить уставку, либо разделить цепь на несколько групп.
Пример: При уставке 10 мА суммарный ток утечки не должен превышать 3,3 мА, что ограничивает применение такой уставки короткими цепями с одним потребителем.
Частые ошибки
-
Согласование защиты с кабелем проверяют только по номинальному току аппарата, не учитывая условный ток расцепления 1,45 × I_ном
Последствие: Кабель оказывается не защищённым от длительной перегрузки: при токе между номинальным током аппарата и условным током расцепления аппарат может не отключиться в течение контрольного времени, тогда как кабель уже нагрет выше допустимой температуры. Например, для аппарата на 16 А проверка только по номиналу сочла бы кабель с допустимым током 21 А пригодным, хотя условный ток расцепления составляет 23,2 А и превышает допустимый ток кабеля.
Как избежать: Проверять оба условия согласования: номинальный ток не должен превышать допустимый ток кабеля, а условный ток расцепления 1,45 × I_ном — тем более. Именно второе условие определяет выбор сечения: для аппарата на 16 А требуется допустимый ток кабеля не менее 23,2 А, поэтому провод 2,5 мм² при прокладке в трубе (21 А) не подходит, а при прокладке открыто (30 А) подходит. -
Сечение кабеля выбирают по табличному допустимому току без учёта способа прокладки
Последствие: При прокладке в трубе фактический допустимый ток оказывается примерно на 30% ниже принятого по таблице для прокладки открыто, вследствие чего кабель перегревается при длительной нагрузке, ускоряется старение изоляции и сокращается срок службы линии. Ошибка особенно опасна при скрытой прокладке, где перегрев не заметен визуально.
Как избежать: Применять столбец таблицы, соответствующий фактическому способу прокладки: для проводов — открыто или в трубе, для кабелей — в воздухе или в земле. Учитывать также число жил, поскольку в трёхжильном исполнении жилы нагревают друг друга. При прокладке нескольких кабелей совместно применять дополнительные понижающие коэффициенты на взаимное тепловое влияние. -
Для групповой цепи с современной бытовой техникой применяют тип AC без проверки вида тока утечки нагрузки
Последствие: Пульсирующий постоянный ток утечки от импульсных блоков питания насыщает магнитопровод трансформатора тока типа AC, вследствие чего чувствительность расцепителя снижается, а при значительной постоянной составляющей защита может вообще не сработать при реальном повреждении изоляции. Электроустановка остаётся без действующей защиты от дифференциального тока.
Как избежать: Анализировать характер нагрузки перед выбором типа расцепителя: при наличии импульсных блоков питания, светодиодных светильников и электронного управления применять тип A, при наличии преобразователей частоты, инверторов и зарядных станций — тип B. Тип AC допустим только для нагрузок без постоянной составляющей тока утечки, например для нагревательных приборов и ламп накаливания. -
Для снижения вероятности срабатывания при пуске применяют характеристику D там, где достаточно характеристики C или B
Последствие: Увеличение диапазона кратностей снижает чувствительность к коротким замыканиям на дальнем конце линии: при замыкании в конце протяжённой линии ток короткого замыкания может оказаться недостаточным для мгновенного расцепления, и аппарат отключится только тепловым расцепителем с выдержкой времени, в течение которой кабель получит недопустимый термический импульс.
Как избежать: Выбирать минимальную характеристику, достаточную по пусковому току: для смешанной бытовой и осветительной нагрузки достаточно типа C, для нагрузок без пусковых токов — типа B. Применение типа D оправдано только при значительных пусковых токах, когда характеристики B и C приводят к срабатыванию при пуске. При применении типа D обязательно проверять защиту от короткого замыкания на дальнем конце линии. -
Допустимый ток кабеля принимают по таблице без учёта фактической температуры среды в месте прокладки
Последствие: При температуре воздуха 40 °C поправочный коэффициент составляет 0,79, поэтому фактический допустимый ток провода 2,5 мм² снижается с 30 до 23,7 А, а условный ток расцепления аппарата на 16 А равен 23,2 А и приближается к этой границе. В более жарких условиях, например в котельной или на чердаке, допустимый ток оказывается ниже условного тока расцепления, и кабель перегревается.
Как избежать: Указывать фактическую расчётную температуру среды в месте прокладки и применять поправочный коэффициент по таблице 1.3.3 ПУЭ 7. При температуре 40 °C и выше увеличивать сечение до значения, при котором приведённый допустимый ток превышает условный ток расцепления. Учитывать, что поправочный коэффициент не учитывает групповую прокладку и тепловое влияние соседних кабелей. -
При переходе с медных жил на алюминиевые того же сечения сохраняют прежнее сечение и номинал аппарата
Последствие: Алюминиевые жилы допускают меньший длительный ток, чем медные при том же сечении: алюминиевый кабель 10 мм² при прокладке открыто допускает 42 А, тогда как медный того же сечения — 55 А. Согласование защиты с кабелем нарушается: условный ток расцепления аппарата на 32 А составляет 46,4 А и превышает допустимый ток алюминиевого кабеля, вследствие чего кабель перегревается при длительной нагрузке.
Как избежать: При замене меди на алюминий пересчитывать сечение по таблице для алюминиевых жил, увеличивая его до значения, при котором приведённый допустимый ток превышает условный ток расцепления. Учитывать также, что уменьшение номинального тока аппарата ограничено расчётным током цепи и может нарушить условие I_ном ≥ I_расч, поэтому увеличение сечения предпочтительнее уменьшения номинала.