Urządzenia do odłączania energii elektrycznej podczas przeciążeń i zwarć są instalowane przy wejściu do dowolnej sieci domowej. Konieczne jest prawidłowe obliczenie wartości znamionowych wyłączników prądowych, w przeciwnym razie ich działanie będzie nieskuteczne. Czy sie zgadzasz?
Powiemy ci, jak obliczyć parametry maszyny, zgodnie z którym wybrane jest to urządzenie ochronne. Z proponowanego przez nas artykułu dowiesz się, jak wybrać urządzenie wymagane do ochrony sieci. Opierając się na naszych wskazówkach, otrzymasz opcję, która wyraźnie działa w niebezpiecznym czasie do publikowania.
Parametry wyłącznika
Aby zapewnić prawidłowy wybór oceny urządzeń wyzwalających, konieczne jest zrozumienie zasad ich działania, warunków i czasu reakcji.
Parametry robocze wyłączników są znormalizowane w rosyjskich i międzynarodowych dokumentach regulacyjnych.
Kluczowe elementy i oznakowanie
Konstrukcja wyłącznika składa się z dwóch elementów, które reagują na prąd przekraczający określony zakres wartości:
- Płyta bimetaliczna pod wpływem przepływającego prądu nagrzewa się i zginając naciska na popychacz, który rozłącza styki. Jest to „ochrona termiczna” przed przeciążeniem.
- Pod wpływem silnego prądu w uzwojeniu solenoid wytwarza pole magnetyczne, które naciska rdzeń, a rdzeń już działa na tłok. Jest to „zabezpieczenie prądowe” przed zwarciem, które reaguje na takie zdarzenie znacznie szybciej niż płytka.
Rodzaje elektrycznych urządzeń zabezpieczających mają oznaczenie, za pomocą którego można określić ich podstawowe parametry.
Na każdym wyłączniku podano jego główne cechy. Pozwala to nie mylić urządzeń, które są zainstalowane w osłonie
Rodzaj charakterystyki czasowo-prądowej zależy od zakresu nastawczego (wielkości prądu, przy którym następuje operacja) elektromagnesu. Aby zabezpieczyć okablowanie i urządzenia w mieszkaniach, domach i biurach, użyj przełączników typu „C” lub, znacznie rzadziej, „B”. Nie ma specjalnej różnicy między nimi w użytku domowym.
Typ „D” jest stosowany w pomieszczeniach gospodarczych lub stolarskich w obecności urządzeń z silnikami elektrycznymi o wysokiej mocy rozruchowej.
Istnieją dwa standardy dla urządzeń wyłączających: mieszkaniowe (EN 60898-1 lub GOST R 50345) i bardziej rygorystyczne przemysłowe (EN 60947-2 lub GOST R 50030.2). Różnią się nieznacznie i maszyny o obu standardach mogą być używane do pomieszczeń mieszkalnych.
Zgodnie z prądem znamionowym standardowa seria maszyn do użytku w warunkach domowych zawiera urządzenia o następujących wartościach: 6, 8, 10, 13 (rzadko spotykane), 16, 20, 25, 32, 40, 50 i 63 A.
Charakterystyka odpowiedzi czasowo-prądowej
Aby określić prędkość działania maszyny podczas przeciążenia, istnieją specjalne tabele zależności czasu wyłączenia od nadmiaru, który jest równy stosunkowi prądu do prądu znamionowego:
K = I / In.
Ostre załamanie wykresu w dół po osiągnięciu współczynnika zasięgu od 5 do 10 jednostek jest spowodowane działaniem wyzwalacza elektromagnetycznego. W przypadku wyłączników typu „B” występuje to przy wartości od 3 do 5 jednostek, aw przypadku wyłączników typu „D” od 10 do 20.
Wykres pokazuje zależność zakresu czasu reakcji wyłączników typu „C” od stosunku siły prądu do wartości ustawionej dla tego przełącznika
Przy K = 1,13 maszyna z pewnością nie odłączy linii w ciągu 1 godziny, a przy K = 1,45 z pewnością rozłączy się w tym samym czasie. Wartości te zostały zatwierdzone w punkcie 8.6.2. GOST R 50345-2010.
Aby zrozumieć, jak długo zadziała ochrona, na przykład przy K = 2, konieczne jest narysowanie linii pionowej z tej wartości. W rezultacie otrzymujemy, że zgodnie z powyższym wykresem wyłączenie nastąpi w przedziale od 12 do 100 sekund.
Tak duży rozrzut czasu wynika z faktu, że podgrzewanie płyty zależy nie tylko od mocy przepływającego przez nią prądu, ale także od parametrów środowiska zewnętrznego. Im wyższa temperatura, tym szybciej maszyna strzela.
Zasady nominałów
Geometria wewnętrznych i domowych sieci elektrycznych jest indywidualna, więc nie ma standardowych rozwiązań dla instalowania wyłączników o określonej mocy. Ogólne zasady obliczania dopuszczalnych parametrów automatów są dość złożone i zależą od wielu czynników. Wszystkie należy wziąć pod uwagę, w przeciwnym razie możliwe jest stworzenie sytuacji awaryjnej.
Zasada okablowania w mieszkaniu
Wewnętrzne sieci elektryczne mają rozgałęzioną strukturę w postaci „drzewa” - wykresu bez cykli. Zgodność z tą zasadą konstrukcyjną nazywa się selektywnością maszyn, zgodnie z którą wszystkie typy obwodów elektrycznych są wyposażone w urządzenia ochronne.
Poprawia to stabilność systemu na wypadek awarii i upraszcza pracę w celu jego wyeliminowania. Znacznie łatwiej jest rozdzielić obciążenie, podłączyć energochłonne urządzenia i zmienić konfigurację okablowania.
U podstawy wykresu znajduje się automat otwierający, a natychmiast po rozgałęzieniu przełączniki grupowe są umieszczane dla każdego obwodu elektrycznego. Jest to standardowy obwód sprawdzony przez lata.
Funkcje maszyny wprowadzającej obejmują monitorowanie ogólnego przeciążenia - aby zapobiec przekroczeniu przez prąd wartości dopuszczalnej dla obiektu. W takim przypadku istnieje ryzyko uszkodzenia zewnętrznego okablowania. Ponadto prawdopodobne jest, że urządzenia ochronne poza mieszkaniem, które już należą do wspólnej nieruchomości domu lub należą do lokalnych sieci energetycznych, prawdopodobnie będą działać.
Funkcje maszyn grupowych obejmują monitorowanie bieżącej siły na poszczególnych liniach. Chronią kabel przed przeciążeniem i grupę odbiorców energii elektrycznej podłączoną do niego przed przeciążeniem. Jeśli takie urządzenie nie działa w przypadku zwarcia, wyłącznik wejściowy zapewnia to.
Nawet w przypadku mieszkań o niewielkiej liczbie odbiorców energii elektrycznej zaleca się wykonanie oddzielnej linii do oświetlenia. Po wyłączeniu maszyny innego obwodu światło nie zgaśnie, co pozwoli w bardziej komfortowych warunkach, aby wyeliminować problem. W prawie każdym panelu wartość wartości automatu wejściowego jest mniejsza niż suma na grupie.
Całkowita moc urządzeń elektrycznych
Maksymalne obciążenie obwodu występuje, gdy wszystkie urządzenia elektryczne są jednocześnie włączone. Dlatego zwykle całkowitą moc oblicza się przez proste dodanie. Jednak w niektórych przypadkach wskaźnik ten będzie mniejszy.
W przypadku niektórych linii jednoczesne działanie wszystkich podłączonych do niego urządzeń elektrycznych jest mało prawdopodobne, a czasem niemożliwe. W domach czasami szczególnie ograniczają działanie potężnych urządzeń. Aby to zrobić, pamiętaj, aby zapobiec ich jednoczesnemu włączeniu lub skorzystaj z ograniczonej liczby punktów sprzedaży.
Prawdopodobieństwo jednoczesnego działania wszystkich urządzeń biurowych, oświetlenia i urządzeń pomocniczych (czajników, lodówek, wentylatorów, grzejników itp.) Jest bardzo niskie, dlatego przy obliczaniu maksymalnej mocy stosuje się współczynnik korygujący
Podczas elektryzowania budynków biurowych do obliczeń często stosuje się empiryczny współczynnik jednoczesności, którego wartość przyjmuje się w zakresie od 0,6 do 0,8. Maksymalne obciążenie oblicza się, mnożąc całkowitą moc wszystkich urządzeń elektrycznych przez współczynnik.
W obliczeniach występuje jedna subtelność - należy wziąć pod uwagę różnicę między mocą nominalną (pełną) a zużytą (aktywną), które są powiązane współczynnikiem (cos (fa)).
Oznacza to, że do działania urządzenia wymaga prądu o mocy równej zużyciu podzielonemu przez ten współczynnik:
jap = I / cos (f)
Gdzie:
- jap - znamionowa siła prądu, która jest wykorzystywana w obliczeniach obciążenia;
- I jest siłą prądu pobieranego przez urządzenie;
- cos (f) <= 1.
Zazwyczaj prąd znamionowy natychmiast lub poprzez wskazanie wartości cos (f) jest wskazany w karcie danych technicznych urządzenia elektrycznego.
Na przykład wartość współczynnika luminescencyjnych źródeł światła wynosi 0,9; dla lamp LED - około 0,6; dla zwykłych żarówek - 1. Jeśli dokumentacja zostanie utracona, ale znany jest pobór mocy urządzeń gospodarstwa domowego, wówczas dla gwarancji przyjmują one cos (f) = 0,75.
Zalecane wartości współczynnika mocy podane w tabeli można wykorzystać do obliczenia obciążeń elektrycznych, gdy nie ma danych o prądzie znamionowym
Jak wybrać wyłącznik zgodnie z mocą obciążenia, jest napisany w następnym artykule, którego zawartość zalecamy do zapoznania się.
Wybór sekcji rdzenia
Przed ułożeniem kabla zasilającego z panelu rozdzielczego do grupy odbiorców należy obliczyć moc urządzeń elektrycznych podczas ich jednoczesnej pracy. Przekrój dowolnej gałęzi jest wybierany zgodnie z tabelami obliczeniowymi w zależności od rodzaju okablowania metalowego: miedzianego lub aluminiowego.
Producenci drutów dołączają do swoich produktów podobne materiały odniesienia. Jeśli są nieobecni, kierują się danymi z katalogu „Zasady projektowania urządzeń elektrycznych” lub obliczają przekrój kabla.
Jednak często konsumenci są reasekurowani i wybierają nie minimalną akceptowalną sekcję, ale jeden krok więcej. Na przykład kupując kabel miedziany do linii 5 kW, wybierz przekrój 6 mm2gdy 4 mm wystarczy zgodnie z tabelą2.
Tabela referencyjna przedstawiona w PUE pozwala wybrać wymagany odcinek ze standardowej serii dla różnych warunków pracy kabla miedzianego
Jest to uzasadnione z następujących powodów:
- Dłuższe stosowanie grubego kabla, który rzadko jest poddawany maksymalnemu dopuszczalnemu obciążeniu dla jego przekroju. Ponowne ułożenie okablowania nie jest łatwym i kosztownym zadaniem, zwłaszcza jeśli w pomieszczeniu dokonywane są naprawy.
- Margines przepustowości pozwala bezproblemowo podłączyć nowe urządzenia do gałęzi sieci. Możesz więc dodać dodatkową zamrażarkę do kuchni lub przenieść tam pralkę z łazienki.
- Rozpoczęcie pracy urządzeń zawierających silniki elektryczne daje silny prąd rozruchowy. W takim przypadku obserwuje się spadek napięcia, który wyraża się nie tylko w miganiu lamp oświetleniowych, ale może również prowadzić do awarii części elektronicznej komputera, klimatyzatora lub pralki. Im grubszy kabel, tym niższy wzrost mocy.
Niestety na rynku jest wiele kabli, które nie są wykonane zgodnie z GOST, ale zgodnie z wymaganiami różnych specyfikacji.
Często przekrój ich rdzeni nie spełnia wymagań lub są one wykonane z materiału przewodzącego o większej rezystancji niż oczekiwano. Dlatego rzeczywista moc ostateczna, przy której występuje dopuszczalne nagrzewanie kabla, jest mniejsza niż w tabelach normatywnych.
To zdjęcie pokazuje różnice między kablami wykonanymi zgodnie z GOST (po lewej) i zgodnie z TU (po prawej). Różnica w przekroju rdzeni i szczelności materiału izolacyjnego jest oczywista
Obliczanie wartości znamionowej wyłącznika do ochrony kabli
Automat zamontowany w ekranie musi zapewnić, że linia zostanie wyłączona, gdy prąd przekroczy wartość dopuszczalną dla kabla elektrycznego. Dlatego w przypadku wyłącznika należy obliczyć maksymalną dopuszczalną wartość znamionową.
Zgodnie z PUE, dopuszczalne długoterminowe obciążenie kabli miedzianych ułożonych w skrzynkach lub na powietrzu (na przykład nad sufitem napinanym) jest wzięte z powyższej tabeli. Wartości te są przeznaczone do sytuacji awaryjnych, w których występuje przeciążenie mocy.
Niektóre problemy zaczynają się podczas korelowania mocy znamionowej wyłącznika z ciągłym dopuszczalnym prądem, jeśli odbywa się to zgodnie z prądem GOST R 50571.4.43-2012.
Podano fragment paragrafu 433.1 GOST R 50571.4.43-2012. We wzorze „2” występuje niedokładność, a dla poprawnego zrozumienia definicji zmiennej należy wziąć pod uwagę załącznik „1”
Po pierwsze, deszyfrowanie zmiennej I wprowadza w błądnjako moc znamionowa, jeśli nie zwróci się uwagi na załącznik „1” do tego punktu GOST. Po drugie, we wzorze „2” występuje literówka: współczynnik 1,45 został niepoprawnie dodany i wielu ekspertów zauważa ten fakt.
Zgodnie z klauzulą 8.6.2.1. GOST R 50345-2010 dla domowych wyłączników automatycznych o wartości do 63 A, czas warunkowy wynosi 1 godzinę. Ustawiony prąd zadziałania jest równy wartości nominalnej pomnożonej przez współczynnik 1,45.
Tak więc, zgodnie zarówno z pierwszym, jak i zmodyfikowanym drugim wzorem, prąd znamionowy wyłącznika musi być obliczony według następującego wzoru:
jan <= JaZ / 1,45
Gdzie:
- jan - prąd znamionowy maszyny;
- jaZ - ciągły dopuszczalny prąd kabla.
Obliczymy wartości znamionowe przełączników dla standardowych przekrojów kabli dla połączenia jednofazowego z dwoma miedzianymi przewodnikami (220 V). Aby to zrobić, dzielimy długi dopuszczalny prąd (podczas płynięcia w powietrzu) przez współczynnik wyzwalania 1,45.
Wybieramy automat, aby jego wartość nominalna była mniejsza niż ta wartość:
- Przekrój 1,5 mm2: 19 / 1,45 = 13,1. Ocena: 13 A;
- Przekrój 2,5 mm2: 27 / 1,45 = 18,6. Ocena: 16 A;
- Przekrój 4,0 mm2: 38 / 1,45 = 26,2. Ocena: 25 A;
- Przekrój 6,0 mm2: 50 / 1,45 = 34,5. Ocena: 32 A;
- Przekrój 10,0 mm2: 70 / 1,45 = 48,3. Ocena: 40 A;
- Przekrój 16,0 mm2: 90 / 1,45 = 62,1. Ocena: 50 A;
- Przekrój 25,0 mm2: 115 / 1,45 = 79,3. Ocena: 63 A.
Wyłączniki 13 A są rzadko sprzedawane, dlatego częściej stosuje się urządzenia o mocy znamionowej 10 A.
Kable oparte na przewodnikach aluminiowych są obecnie rzadko stosowane w instalacji wewnętrznego okablowania. Dla nich istnieje również tabela, która pozwala wybrać sekcję zgodnie z obciążeniem
W podobny sposób dla kabli aluminiowych obliczamy oceny maszyn:
- Przekrój 2,5 mm2: 21 / 1,45 = 14,5. Ocena: 10 lub 13 A;
- Przekrój 4,0 mm2: 29 / 1,45 = 20,0. Ocena: 16 lub 20 A;
- Przekrój 6,0 mm2: 38 / 1,45 = 26,2. Ocena: 25 A;
- Przekrój 10,0 mm2: 55 / 1,45 = 37,9. Ocena: 32 A;
- Przekrój 16,0 mm2: 70 / 1,45 = 48,3. Ocena: 40 A;
- Przekrój 25,0 mm2: 90 / 1,45 = 62,1. Ocena: 50 A.
- Przekrój 35,0 mm2: 105 / 1,45 = 72,4. Ocena: 63 A.
Jeśli producent kabli zasilających deklaruje inną zależność dopuszczalnej mocy od pola przekroju, wówczas wartość przełączników musi zostać ponownie obliczona.
Wzory zależności prądu od mocy dla sieci jednofazowej i trójfazowej są różne. Wiele osób, które mają urządzenia zaprojektowane na napięcie 380 woltów, popełnia błąd na tym etapie
Sposób określania parametrów technicznych wyłącznika przez oznaczenie opisano szczegółowo tutaj. Zalecamy zapoznanie się z materiałami edukacyjnymi.
Ostrzeżenie o przeciążeniu z pracy klienta
Czasami na linii instalowana jest automatyczna maszyna o mocy znamionowej znacznie niższej niż jest to konieczne do zagwarantowania utrzymania sprawności kabla elektrycznego.
Wskazane jest obniżenie wartości znamionowej przełącznika, jeśli całkowita moc wszystkich urządzeń w obwodzie jest znacznie mniejsza niż kabel może wytrzymać. Dzieje się tak, jeśli ze względów bezpieczeństwa po zainstalowaniu okablowania niektóre urządzenia zostały usunięte z linii.
Wtedy spadek mocy znamionowej maszyny jest uzasadniony z punktu widzenia jego szybszej reakcji na pojawiające się przeciążenia.
Na przykład, gdy łożysko silnika jest zakleszczone, prąd w uzwojeniu gwałtownie wzrasta, ale nie do wartości zwarcia. Jeśli maszyna zareaguje szybko, uzwojenie nie będzie miało czasu stopienia się, co uratuje silnik przed kosztowną procedurą przewijania.
Używają również oceny mniejszej niż obliczona z powodu poważnych ograniczeń na każdym obwodzie. Na przykład w sieci jednofazowej przełącznik 32 A jest zainstalowany przy wejściu do mieszkania z kuchenką elektryczną, co daje 32 * 1,13 * 220 = 8,0 kW dopuszczalnej mocy.Załóżmy, że podczas okablowania mieszkania zorganizowano 3 linie z instalacją maszyn grupowych o wartości nominalnej 25 A.
Jeśli liczba maszyn grupowych zainstalowanych w centrali jest duża, należy je podpisać i ponumerować. W przeciwnym razie możesz się pomylić
Załóżmy, że na jednej z linii następuje powolny wzrost obciążenia. Kiedy zużycie energii osiągnie wartość równą gwarantowanemu wyłączeniu przełącznika grupowego, tylko (32–25) * 1,45 * 220 = 2,2 kW pozostaną na pozostałych dwóch sekcjach.
Jest to bardzo małe w stosunku do całkowitego zużycia. Dzięki takiej konstrukcji panelu rozdzielczego wyłącznik wejściowy będzie częściej odłączany niż urządzenia na liniach.
Dlatego w celu zachowania zasady selektywności konieczne jest założenie wyłączników o wartości znamionowej 20 lub 16 amperów. Następnie, przy takim samym zniekształceniu pobieranej mocy, pozostałe dwa ogniwa będą stanowiły łącznie 3,8 lub 5,1 kW, co jest dopuszczalne.
Rozważ możliwość zainstalowania wyłącznika 20 A na przykładzie oddzielnej linii dedykowanej do kuchni.
Podłączone są do niego następujące urządzenia elektryczne, które można jednocześnie włączyć:
- Lodówka o mocy znamionowej 400 W i prądzie rozruchowym 1,2 kW;
- Dwie zamrażarki o pojemności 200 watów;
- Piekarnik o mocy 3,5 kW;
- Podczas pracy piekarnika elektrycznego można dodatkowo włączyć tylko jedno urządzenie, z których najmocniejszym jest czajnik elektryczny o mocy 2,0 kW.
Dwudziesto-amperowa maszyna pozwala na przepływ prądu ponad godzinę o mocy 20 * 220 * 1,13 = 5,0 kW. Gwarantowane wyłączenie nastąpi w czasie krótszym niż jedna godzina przy przejściu prądu 20 * 220 * 1,45 = 6,4 kW.
W kuchni stałe podłączenie do prądu powinno odbywać się na sprzęcie chłodniczym i kuchence. Jeśli istnieje ryzyko przekroczenia aktualnej siły, wówczas można wykluczyć jednoczesne działanie innych urządzeń poprzez wyróżnienie dla nich tylko dwóch gniazdek
Przy jednoczesnym włączeniu piekarnika i czajnika elektrycznego całkowita moc wyniesie 5,5 kW lub 1,25 części wartości nominalnej maszyny. Ponieważ czajnik nie działa długo, wyłączenie nie nastąpi. Jeśli w tym momencie włączy się lodówka i obie zamrażarki, wówczas moc wyniesie 6,3 kW lub 1,43 części nominalnej.
Ta wartość jest już bliska gwarantowanego parametru wyzwalania. Jednak prawdopodobieństwo takiej sytuacji jest bardzo małe, a czas trwania okresu będzie nieznaczny, ponieważ czas działania silników i czajnika jest niewielki.
Prąd rozruchowy powstający na początku lodówki, nawet w sumie ze wszystkimi działającymi urządzeniami, nie wystarczy do zadziałania wyzwalacza elektromagnetycznego. Zatem w danych warunkach można zastosować 20 A.
Jedynym zastrzeżeniem jest możliwość zwiększenia napięcia do 230 V, na co pozwalają dokumenty prawne. W szczególności GOST 29322-2014 (IEC 60038: 2009) określa standardowe napięcie 230 V z możliwością zastosowania 220 V.
Teraz w większości sieci energia elektryczna jest zasilana napięciem 220 V. Jeśli aktualny parametr zostanie zredukowany do międzynarodowego standardu 230 V, wówczas można ponownie obliczyć wartości znamionowe zgodnie z tą wartością.
Wyłącznik automatyczny urządzenia. Wybór automatu wejściowego w zależności od podłączonej mocy. Zasady dystrybucji energii:
Wybór przełącznika przepustowości kabla:
Obliczenie prądu znamionowego wyłącznika jest trudnym zadaniem, dla którego rozwiązania należy wziąć pod uwagę wiele warunków. Wygoda obsługi i bezpieczeństwo lokalnego źródła zasilania zależą od zainstalowanej maszyny.
W razie wątpliwości dotyczących dokonania właściwego wyboru skontaktuj się z doświadczonym elektrykiem.
Proszę pisać komentarze w bloku poniżej. Opowiedz nam o swoich doświadczeniach w wyborze wyłączników. Dziel się użytecznymi informacjami i zdjęciami na temat artykułu, zadawaj pytania.