Val av automatsäkring: typer och egenskaper hos elautomater

Säkert har många av oss funderat på varför automatsäkringar så snabbt har ersatt de föråldrade smältpropparna i elscheman? Deras införande motiveras av en rad mycket övertygande argument, bland annat möjligheten att köpa denna skyddstyp som perfekt matchar tidsströmsdata för specifika typer av elektrisk utrustning.

Osäker på vilken automatsäkring du behöver och vet inte hur du väljer rätt? Vi hjälper dig att hitta rätt lösning – i artikeln behandlas klassificeringen av dessa enheter. Samt viktiga egenskaper som du bör vara noggrann uppmärksam på när du väljer en automatsäkring.

För att du lättare ska förstå dig på automater är artikeln kompletterad med tydliga foton och användbara videorekommendationer från experter.

Klassificering av automatsäkringar

Automaten kopplar bort den tilldelade ledningen nästan omedelbart, vilket förhindrar skador på ledningar och utrustning som är ansluten till nätet. Efter utförd frånkoppling kan grenen omedelbart startas om utan att byta ut skyddsanordningen.

Vanligtvis väljs automatsäkringar enligt fyra nyckelparametrar – nominell brytförmåga, antal poler, tidsströmskarakteristik, nominell arbetsström.

Efter nominell brytförmåga

Denna egenskap anger den tillåtna kortslutningsströmmen (KZ) vid vilken brytaren löser ut och, genom att bryta kretsen, strömlöser ledningar och enheter som är anslutna till den.

Enligt denna parameter delas automaterna in i tre typer – 4,5 kA, 6 kA, 10 kA.

1. Automater på 4,5 kA (4500 A) används vanligtvis för att förhindra skador på kraftledningar i privata bostadsområden. Resistansen i ledningarna från transformatorstationen till KZ-stället är ungefär 0,05 Ω, vilket ger en maximal ström på cirka 500 A.
2. Enheter på 6 kA (6000 A) används för att skydda mot KZ i bostadssektorn, offentliga platser där ledningsresistansen kan nå 0,04 Ω, vilket ökar sannolikheten för en kortslutning upp till 5,5 kA.
3. Brytare på 10 kA (10000 A) används för att skydda elektriska installationer för industriellt bruk. Ström på upp till 10000 A kan uppstå i en kort elkret som är belägen nära transformatorstationen.

Innan du väljer den optimala varianten av brytaren är det viktigt att förstå om kortslutningsströmmar över 4,5 kA eller 6 kA är möjliga?

Den nominella brytförmågan anges i dokumentationen för brytaren och på höljet i form av en kod – 4500A, 600A, 10000A eller 4,5kA, 6kA, 10kA. På enhetens framsida finns information om tillverkare, modell, märkspänning, bestående av data om tids-strömkarakteristik, märkström.

Brytaren löser ut vid kortslutning med angivna värden. Oftast används brytare av varianten 6000 A för hushållsbehov.

Modeller på 4500 A används praktiskt taget inte för att skydda moderna elnät, och i vissa länder är de förbjudna att använda.

Om du är intresserad av hur man korrekt omvandlar ampere till watt, rekommenderar vi att du läser materialet i följande artikel.

Vid registrering av kortslutning av brytaren utförs frånkoppling av en elektromagnetisk spole (situation A). Vid överskridande av märkströmmar bryter en bimetallplatta kretsen (situation B).

Automatbrytarens funktion är att skydda ledningar (inte utrustning och användare) från kortslutning och från smältning av isoleringen vid strömmar över märkvärden.

Efter antal poler

Denna egenskap anger maximalt antal ledningar som kan anslutas till brytaren för att skydda nätet.

Deras frånkoppling sker vid en felaktig situation (vid överskridande av tillåtna strömvärden eller överskridande av tids-strömkurvan).

Denna egenskap anger maximalt antal ledningar som kan anslutas till brytaren för att skydda nätet. Deras frånkoppling sker vid en felaktig situation (vid överskridande av tillåtna strömvärden eller överskridande av tids-strömkurvan).

Enpoliga automatsäkringar

En enpolig brytare är den enklaste varianten. Den är avsedd för att skydda enskilda kretsar, samt enfas-, tvåfas-, trefasledningar. Till brytarens konstruktion kan 2 ledningar anslutas – matningsledning och utgående ledning.

Funktionen för en enhet av denna klass är endast att skydda ledningen från brand. Själva neutralledningen placeras på nollskenan, vilket kringgår brytaren, och jordledningen ansluts separat till jordskenan.

Anslutning av en enpolig AB (automatbrytare) görs med en ledare, men ibland används tvåledarkablar. Strömmen ansluts ovanifrån brytaren och den skyddade ledningen nedifrån, vilket förenklar monteringen. Installationen sker på en 18 mm DIN-skena.

En enpolig automatbrytare fungerar inte som en huvudbrytare, eftersom när den tvångsbryts bryts fasledningen, medan neutralledningen fortfarande är ansluten till spänningskällan, vilket inte ger 100 % skydd.

Tvåpoliga automatbrytare

När det krävs fullständig frånkoppling av elledningsnätet från spänningen används en tvåpolig automatbrytare.

Den används som huvudbrytare, så att vid kortslutning eller nätfel kopplas hela elledningsnätet bort samtidigt. Detta möjliggör snabba reparationer och uppgraderingar av kretsarna på ett helt säkert sätt.

Tvåpoliga automatbrytare används när en separat brytare behövs för en enfas elektrisk apparat, till exempel en varmvattenberedare, panna eller maskin.

Anslutning av en tvåpolig automatbrytare sker med hänsyn till det elektriska skyddsschemat med hjälp av 1- eller 2-ledarkabel (antal ledare beror på kopplingsschemat). Montering sker på en 36 mm DIN-skena.

Brytaren ansluts till den skyddade enheten med 4 ledningar, varav två är strömledningar (en ansluts direkt till nätet och den andra förser ström via en brygga) och två är avgående ledningar som kräver skydd, och de kan vara 1-, 2- eller 3-ledade.

Trepoliga automatbrytare

För skydd av trefasiga 3- eller 4-ledarnät används trepoliga automatbrytare. De är lämpliga för anslutning i stjärnkoppling (mittersta ledningen lämnas oskyddad och fasledningarna ansluts till polerna) eller triangelkoppling (utan mittledare).

Vid ett fel på en av ledningarna kopplas de andra två bort automatiskt.

Anslutning av en trepolig AB (automatbrytare) görs med 1-, 2- eller 3-ledarkablar. För installation krävs en DIN-skena med 54 mm bredd.

En trepolig brytare fungerar som huvudbrytare och gemensam brytare för alla typer av trefaslaster. Ofta används modellen inom industrin för att förse elmotorer med ström.

Upp till 6 ledningar ansluts till modellen, varav 3 är fasledningar från det trefasiga elnätet. De återstående 3 är skyddade ledningar. De representerar tre enfasiga eller en trefasig ledningsdragning.

Fyrpoliga automatsäkringar

För att skydda ett tre- eller fyrfasigt elnät, t.ex. en kraftfull motor ansluten enligt principen “stjärna med utdragen nollpunkt”, används en fyrpolig automatsäkring. Den används som ingångsbrytare för ett trefasigt fyrledarnät.

Anslutning av en fyrpolig brytare görs med 1-, 2-, 3-, 4-ledarledning, schemat beror på anslutningstypen, höljet monteras på en DIN-skena med bredd 73 mm

Till automatsäkringens hölje kan man ansluta åtta ledare, varav tre är fasledare i elnätet (+ en nolla) och fyra är utgående ledare (3 fas + 1 neutral).

Enfasförbrukare får ström från spänningen 220 V, som kan erhållas om man tar en av faserna och nolledaren (neutralledaren) i elnätet. Det innebär att i detta fall finns förutom tre faser i elnätet ytterligare en ledare – nolledaren, därför installeras fyrpoliga automatsäkringar för att skydda och koppla ett sådant elnät, vilka bryter alla fyra ledarna.

Efter tidsströmskarakteristik

Automatsäkringar kan ha samma indikator på märkeffekt, men energiförbrukningsegenskaperna hos apparaterna kan vara olika.

Effektförbrukningen kan vara ojämn och förändras beroende på typ och belastning, samt vid påslagning, avstängning eller kontinuerlig drift av en viss enhet.

Fluktuationer i effektförbrukningen kan vara ganska betydande, och deras variationsområde brett. Detta leder till att automatsäkringen löser ut på grund av överskriden märkström, vilket anses vara ett falskt nätbortfall.

För att utesluta risken för onödig utlösning av säkringen vid icke-akuta standardförändringar (strömökning, effektförändring) används automatsäkringar med specifika tids-strömkarakteristiker (TSK).

Detta gör det möjligt att använda brytare med samma strömparametrar med godtyckliga tillåtna belastningar utan falska frånkopplingar.

TSK visar efter vilken tid brytaren löser ut och vilka värden på förhållandet mellan strömstyrka och automatsäkringens märkström som då uppstår.

Egenskaper hos automatsäkringar med karakteristik B

En automatsäkring med den angivna karakteristiken löser ut inom 5-20 sekunder. Strömvärdet är då 3-5 gånger automatsäkringens märkström. Dessa modifikationer används för att skydda kretsar som försörjer vanliga hushållsapparater.

Oftast används modellen för att skydda ledningar i lägenheter och privata hus.

Karakteristik C – funktionsprinciper

En automatsäkring med beteckning C löser ut inom 1-10 sekunder vid 5-10 gånger märkströmmen.

Automatsäkringar i denna grupp används inom alla områden – i hemmet, byggnation, industri, men de är mest efterfrågade inom elskydd för lägenheter, hus och bostadslokaler.

Användning av automatsäkringar med D-karakteristik

D-klass automatsäkringar används inom industrin och finns i trepoliga och fyrpoliga utföranden. De används för att skydda kraftiga elmotorer och olika 3-fas-enheter.

Bryttiden för automatsäkringar är 1-10 sekunder vid en ström som är 10-14 gånger märkströmmen, vilket gör att de effektivt kan användas för att skydda olika ledningar.

I den nedre delen av diagrammet visas märkströmmens multipel, på den vertikala axeln visas frånkopplingstiden. För karakteristik B sker frånkoppling vid 3-5 gånger märkström, för C vid 5-10 gånger och för D vid 10-14 gånger.

Kraftiga industrimotorer arbetar uteslutande med automatsäkringar med D-karakteristik.

Du kanske också är intresserad av att läsa om märkning av automatsäkringar i en annan av våra artiklar.

Efter nominell arbetsström

Det finns totalt 12 varianter av automatsäkringar som skiljer sig åt beroende på märkström – 1A, 2A, 3A, 6A, 10A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A. Parametern avgör brythastigheten när strömmen överstiger märkströmmen.

Tabellen visar den maximala effekten för varje variant av automatsäkring, baserat på anslutningsschema och nätspänning. Den maximala prestandan uppnås när lasten är ansluten i triangelkoppling.

Val av automatsäkring efter den angivna karakteristiken görs med hänsyn till ledningens effekt, den tillåtna ström som ledningen tål i normalt läge. Om strömvärdet är okänt bestäms det med hjälp av formler, med hänsyn till ledningens tvärsnitt, material och förläggningssätt.

Automatsäkringar på 1A, 2A, 3A används för att skydda kretsar med låg ström. De passar för att förse ett litet antal apparater med el, till exempel en lampa eller ljuskrona, ett lågeffektkylskåp och andra enheter vars totala effekt inte överstiger automatsäkringens kapacitet.

En 3A automatsäkring används effektivt inom industrin om den ansluts trefasigt i triangelkoppling.

Automatsäkringar på 6A, 10A, 16A kan användas för att förse enskilda elkretsar, små rum eller lägenheter med el.

Dessa modeller används inom industrin för att förse elmotorer, solenoidventiler, värmare och svetsautomater anslutna via en separat ledning med ström.

Trepoliga och fyrpoliga automatsäkringar på 16A används som huvudbrytare vid trefasmatning. Inom tillverkning föredrar man enheter med D-kurva.

Automater 20A, 25A, 32A används för att skydda ledningar i moderna lägenheter. De kan ge el till tvättmaskiner, värmare, elektriska torktumlare och annan högströmsutrustning. Modell 25A används som huvudbrytare.

Strömbrytare 40A, 50A, 63A tillhör klassen högströmsapparater. De används för att förse högströmsutrustning med el i hem, industri och civilbyggnation.

Val och beräkning av automatsäkringar

Genom att känna till egenskaperna hos automatsäkringar kan du avgöra vilken som passar för ett specifikt ändamål. Men innan du väljer den optimala modellen måste du göra några beräkningar för att exakt bestämma parametrarna för den enhet du behöver.

Steg #1 – bestämning av automatsäkringens effekt

När du väljer en automatsäkring är det viktigt att ta hänsyn till den totala effekten hos de anslutna apparaterna.

Till exempel behövs en automatsäkring för att ansluta köksapparater till elnätet. Anta att en kaffebryggare (1000 W), kylskåp (500 W), ugn (2000 W), mikrovågsugn (2000 W) och elektrisk vattenkokare (1000 W) ansluts till uttaget. Den totala effekten blir 1000+500+2000+2000+1000=6500 (W) eller 6,5 kV.

I tabellen visas den nominella effekten för vissa hushållsapparater som behövs för deras drift. Enligt normativa data väljs tvärsnittet på strömkabeln för deras strömförsörjning och automatsäkringen för att skydda ledningarna.

Om man tittar på tabellen över automatsäkringar efter anslutningseffekt och tar hänsyn till att standardspänningen i hushållsledningar är 220 V, så passar en enpolig eller tvåpolig automatsäkring 32A med en total effekt på 7 kW.

Man bör notera att en högre effektförbrukning kan behövas, eftersom andra elektriska apparater som inte ursprungligen beaktades kan behöva anslutas under drift. För att förutse denna situation används en uppräkningsfaktor i beräkningarna av den totala förbrukningen.

Anta att genom att lägga till extra elektrisk utrustning krävdes en effektökning på 1,5 kW. Då måste du ta en faktor 1,5 och multiplicera den med den beräknade effekten.

I beräkningar är det ibland lämpligt att använda en reduktionsfaktor. Den används när samtidig användning av flera apparater är omöjlig.

Anta att den totala effekten för köksledningen är 3,1 kW. Då är reduktionsfaktorn 1, eftersom det minsta antalet samtidigt anslutna apparater beaktas.

Om en av apparaterna inte kan anslutas tillsammans med de andra, tas reduktionsfaktorn mindre än 1.

Steg #2 – beräkning av automatsäkringens nominella effekt

Märkeffekt är den effekt vid vilken ledningen inte kopplas från.

Den beräknas med formeln:

M = N * CT * cos(φ),

Där

• M – effekt (Watt);
• N – nätspänning (Volt);
• ST – strömstyrka som kan passera genom brytaren (Ampere);
• cos(φ) – värdet av cosinus för vinkeln, som anger fasförskjutningen mellan ström och spänning.

Cosinusvärdet är normalt 1, eftersom det praktiskt taget inte finns någon fasförskjutning mellan ström och spänning.

Ur formeln uttrycker vi CT:

CT = M/N,

Effekten har vi redan bestämt, och nätspänningen är normalt 220 Volt.

Om den totala effekten är 3.1 kW, då:

CT = 3100/220 = 14.

Den resulterande strömmen blir 14 A.

För beräkning vid trefaslast används samma formel, men man tar hänsyn till fasvinklar som kan nå stora värden. Vanligtvis anges de på den anslutna utrustningen.

Steg #3 – beräkning av märkström

Märkströmmen kan beräknas från dokumentationen för elledningen, men om den saknas bestäms den utifrån ledarens egenskaper.

För beräkningarna behövs följande data:

• tvärsnittsarea för ledaren;
• material som används för ledarna (koppar eller aluminium);
• installationsmetod.

I bostadsmiljöer är ledningen vanligtvis placerad i väggen.

För att beräkna tvärsnittsarean behövs en mikrometer eller ett skjutmått. Man måste endast mäta den ledande kärnan, inte kabeln och isoleringen.

Efter att ha gjort nödvändiga mätningar beräknar vi tvärsnittsarean:

S = 0,785 * D * D,

Där

• D – ledarens diameter (mm);
• S – ledarens tvärsnittsarea (mm²).

Därefter använder vi tabellen nedan.

Efter att ha bestämt vilket material ledarnas kärnor är gjorda av och beräknat tvärsnittsarean kan man bestämma ström- och effektvärden som elledningen tål. Uppgifterna är för ledning gömd i väggen.

Med hänsyn till de erhållna uppgifterna väljer vi brytarens driftström samt dess märkvärde. Den ska vara lika med eller mindre än driftströmmen. I vissa fall tillåts användning av brytare med märkvärde som överstiger ledningens faktiska ström.

Steg #4 – bestämning av tidsströmskarakteristik

För att korrekt bestämma TSK (tids-strömkarakteristik) måste man ta hänsyn till anslutna lasters startströmmar.

Nödvändiga data kan erhållas med hjälp av tabellen nedan.

I tabellen visas några typer av elektriska enheter samt startströmmens multiplar och pulslängder i sekunder.

Med hjälp av tabellen kan man bestämma strömstyrkan (i ampere) när apparaten slås på, samt den period efter vilken den maximala strömmen åter uppstår.

Om man till exempel tar en elektrisk köttkvarn med en effekt på 1,5 kW, beräknar dess arbetsström från tabellerna (det blir 6,81 A) och med hänsyn till startströmmens multipel (upp till 7 gånger) får man strömvärdet 6,81*7=48 (A).

Ström av denna styrka flyter med en periodicitet på 1–3 sekunder. Med hänsyn till TCC-kurvorna för klass B kan man se att vid överbelastning löser automatsäkringen ut inom de första sekunderna efter start av köttkvarnen.

Det är uppenbart att apparatens multipel motsvarar klass C, därför måste en automatsäkring med karakteristik C användas för att säkerställa driften av den elektriska köttkvarnen.

För hushållsbehov används vanligtvis brytare som motsvarar karakteristikerna B, C. Inom industrin för utrustning med stora multipla strömmar (motorer, strömförsörjningsenheter m.m.) uppstår ström upp till 10 gånger, därför är det lämpligt att använda D-modifikationer av enheten.

Man bör dock ta hänsyn till sådana apparaters effekt samt startströmmens varaktighet.

Autonoma automatiska brytare skiljer sig från vanliga genom att de installeras i separata fördelningsskåp.

Enhetens funktioner inkluderar att skydda kretsen mot oväntade spänningsstegringar, strömavbrott på hela eller en viss del av nätet.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Val av automatsäkring efter strömkarakteristik och exempel på strömberäkning visas i följande video:

Beräkning av märkström för automatsäkringen demonstreras i följande video:

Automatsäkringar monteras vid ingången till huset eller lägenheten. De placeras i kraftiga plastlådor. Närvaron av automatsäkringar i det elektriska hushållsnätet är en garanti för säkerhet. Enheterna gör det möjligt att snabbt koppla bort elledningen om nätparametrarna överskrider ett fastställt tröskelvärde.

Med hänsyn till de grundläggande egenskaperna hos automatsäkringar, samt korrekta beräkningar, kan man göra rätt val av denna enhet och dess installation.

Om du har kunskaper eller erfarenhet av elinstallationsarbete, vänligen dela med dig till våra läsare. Lämna dina kommentarer om val av automatsäkring och nyanser i dess installation i kommentarerna nedan.