Výber stroja na základe výkonu záťaže, prierezu kábla a prúdu: princípy a vzorce pre výpočty

Na organizáciu bezproblémového interného napájania je potrebné prideliť samostatné pobočky. Každé vedenie musí byť vybavené vlastným ochranným zariadením, ktoré chráni izoláciu kábla pred roztavením. Nie každý však vie, aké zariadenie si kúpiť. Súhlasíš?

Všetko o výbere automatických strojov na základe výkonu záťaže sa dozviete z článku, ktorý sme uviedli. Povieme vám, ako určiť hodnotenie, aby ste našli prepínač požadovanej triedy. Zohľadnenie našich odporúčaní zaručuje nákup požadovaných zariadení, ktoré môžu eliminovať nebezpečné situácie počas prevádzky elektroinštalácie.

Automatické prepínače pre domáce siete

Organizácie dodávajúce elektrinu spájajú domy a byty vykonávaním prác na pripojení kábla k rozvádzaču. Všetky inštalácie elektroinštalácie v priestoroch vykonávajú jej majitelia alebo najatí špecialisti.

Ak chcete vybrať istič na ochranu každého jednotlivého okruhu, musíte poznať jeho menovitý výkon, triedu a niektoré ďalšie charakteristiky.

Základné parametre a klasifikácia

Domáce stroje sú inštalované pri vstupe do nízkonapäťového elektrického obvodu a sú určené na riešenie nasledujúcich problémov:

• manuálna alebo elektronická aktivácia alebo deaktivácia elektrického obvodu;
• ochrana obvodu: výpadok prúdu pri malom dlhodobom preťažení;
• Ochrana obvodu: okamžité vypnutie prúdu v prípade skratu.

Každý spínač má charakteristiku, vyjadrenú v ampéroch, ktorá je tzv menovitý prúd (ja_n) alebo „nominálna hodnota“.

Podstatu tejto hodnoty je ľahšie pochopiť pomocou koeficientu prekročenia nominálnej hodnoty:

K = I/I_n,

kde I je skutočná sila prúdu.

• K < 1,13: k vypnutiu nedôjde do 1 hodiny;
• K > 1,45: k vypnutiu dôjde do 1 hodiny.

Tieto parametre sú stanovené v článku 8.6.2. GOST R 50345-2010. Ak chcete zistiť, ako dlho bude trvať, kým dôjde k vypnutiu pri K>1,45, musíte použiť graf odrážajúci charakteristiku času a prúdu konkrétneho modelu stroja.

Ak prúd prekročí menovitú hodnotu spínača 2-krát po dlhú dobu, dôjde k otvoreniu v priebehu 8 sekúnd až 4 minút. Rýchlosť odozvy závisí od nastavenia modelu a okolitej teploty

Každý typ ističa má tiež definovaný rozsah prúdu (ja_a), pri ktorom sa aktivuje mechanizmus okamžitého uvoľnenia:

• trieda "B": I_a = (3 * I_n ..5*I_n];
• trieda "C": I_a = (5 * I_n ..10*I_n];
• trieda "D": I_a = (10 * I_n .. 20 * I_n].

Zariadenia typu „B“ sa používajú hlavne pre vedenia značnej dĺžky. V obytných a kancelárskych priestoroch sa používajú ističe triedy „C“ a zariadenia označené „D“ chránia obvody tam, kde sú zariadenia s vysokým koeficientom rozbehového prúdu.

Štandardný rad domácich strojov zahŕňa zariadenia s menovitými hodnotami 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 a 63 A.

Konštrukčný návrh releasov

V modernom istič Existujú dva typy uvoľňovania: tepelné a elektromagnetické.

Bimetalový uzáver má tvar dosky vytvorenej z dvoch vodivých kovov s rôznou tepelnou rozťažnosťou.Táto konštrukcia pri dlhodobom prekročení menovitej hodnoty vedie k zahrievaniu dielu, jeho ohýbaniu a aktivácii mechanizmu vypínania.

U niektorých strojov môžete pomocou nastavovacej skrutky zmeniť parametre prúdu, pri ktorom dôjde k vypnutiu. V minulosti sa táto technika často používala na „doladenie“ zariadenia, ale tento postup si vyžaduje hlboké odborné znalosti a niekoľko testov.

Otáčaním nastavovacej skrutky (zvýraznenej červeným obdĺžnikom) proti smeru hodinových ručičiek môžete dosiahnuť dlhší čas odozvy tepelného uvoľnenia

Teraz na trhu nájdete veľa modelov štandardných hodnotení od rôznych výrobcov, ktorých časovo-aktuálne charakteristiky sú mierne odlišné (ale zároveň zodpovedajú regulačným požiadavkám). Preto je možné zvoliť stroj s potrebnými „továrenskými“ nastaveniami, čím sa eliminuje riziko nesprávnej kalibrácie.

Elektromagnetická spúšť zabraňuje prehriatiu vedenia v dôsledku skratu. Reaguje takmer okamžite, ale aktuálna hodnota musí byť niekoľkonásobne vyššia ako nominálna. Štrukturálne je táto časť solenoidom. Nadprúd vytvára magnetické pole, ktoré pohybuje jadrom a prerušuje obvod.

Súlad so zásadami selektivity

Ak existuje rozvetvený elektrický obvod, je možné zorganizovať ochranu tak, že v prípade skratu sa odpojí iba vetva, na ktorej dôjde k núdzovej situácii. Na tento účel sa používa princíp selektivity spínača.

Vizuálny diagram znázorňujúci princíp činnosti systému ističa s implementovanou funkciou selektivity (selektivity) činnosti, keď dôjde ku skratu

Na zabezpečenie selektívneho vypnutia sú na spodných stupňoch nainštalované okamžité vypínacie ističe, ktoré prerušia obvod za 0,02 - 0,2 sekundy. Spínač umiestnený vo vyššom stupni má buď oneskorenie činnosti 0,25 - 0,6 s alebo je vyrobený podľa špeciálneho „selektívneho“ obvodu podľa normy DIN VDE 0641-21.

Pre zaručenú bezpečnosť selektívna prevádzka strojov Je lepšie používať stroje od jedného výrobcu. Pre spínače jedného modelového radu existujú tabuľky selektivity, ktoré uvádzajú možné kombinácie.

Najjednoduchšie pravidlá inštalácie

Úsek obvodu, ktorý je potrebné chrániť spínačom, môže byť jednofázový alebo trojfázový, môže mať nulový vodič, ako aj vodič PE (zem). Preto majú stroje 1 až 4 póly, ku ktorým je pripojený vodič. Keď sa vytvoria podmienky na vypnutie, všetky kontakty sa súčasne odpoja.

Stroje v paneli sú namontované na špeciálne určenej lište DIN. Poskytuje kompaktné a bezpečné pripojenie, ako aj pohodlný prístup k prepínaču

Stroje sú inštalované nasledovne:

• jednopólový na fázu;
• bipolárne pre fázu a neutrál;
• trojpólový pre 3 fázy;
• štvorpólový pre 3 fázy a neutrál.

Je však zakázané robiť nasledovné:

• nainštalujte jednopólové ističe do neutrálnej polohy;
• vložte PE drôt do stroja;
• nainštalujte tri jednopólové namiesto jedného trojpólového ističa, ak je do okruhu zapojený aspoň jeden trojfázový spotrebič.

Všetky tieto požiadavky sú špecifikované v PUE a musia sa dodržiavať.

V každom dome alebo miestnosti, do ktorej sa dodáva elektrina, je inštalovaný úvodný stroj.Jej menovitú hodnotu určuje dodávateľ a táto hodnota je uvedená v zmluve o pripojení elektriny. Účelom takéhoto spínača je chrániť oblasť od transformátora k spotrebiteľovi.

Po úvodnom stroji sa na linku pripojí merač (jedno- alebo trojfázový) a prúdový chránič, ktorých funkcie sa líšia od činnosti automatického a diferenciálneho spínača.

Ak je miestnosť zapojená do niekoľkých okruhov, potom je každý z nich chránený samostatným ističom, ktorého výkon uvedené na štítku. Ich hodnotenie a triedy určuje vlastník priestorov, pričom zohľadňuje existujúce vedenie alebo výkon pripojených zariadení.

Elektromer a ističe sú inštalované v rozvodnej doske, ktorá spĺňa všetky bezpečnostné požiadavky a je možné ju jednoducho integrovať do interiéru miestnosti

Pri výbere miesta rozvádzač Je potrebné mať na pamäti, že vlastnosti tepelného uvoľnenia sú ovplyvnené teplotou vzduchu. Preto je vhodné umiestniť koľajnicu so strojmi do samotnej miestnosti.

Výpočet požadovanej nominálnej hodnoty

Hlavná ochranná funkcia ističa sa rozširuje na vedenie, takže hodnotenie sa vyberá na základe prierezu kábla. V tomto prípade musí celý okruh zabezpečiť normálnu prevádzku zariadení, ktoré sú k nemu pripojené. Výpočet systémových parametrov je jednoduchý, ale treba brať do úvahy mnohé nuansy, aby sa predišlo chybám a problémom.

Stanovenie celkového výkonu spotrebiteľov

Jedným z hlavných parametrov elektrického obvodu je maximálny možný výkon spotrebičov elektriny, ktoré sú k nemu pripojené. Pri výpočte tohto ukazovateľa nemôžete jednoducho zhrnúť údaje o pasoch zariadení.

Aktívna a nominálna zložka

Pre každé zariadenie napájané elektrickou energiou je výrobca povinný uviesť aktívny výkon (P). Táto hodnota určuje množstvo energie, ktorá sa nenávratne premení v dôsledku prevádzky zariadenia a za ktorú používateľ zaplatí na elektromere.

Ale pre zariadenia s kondenzátormi alebo induktorom existuje ďalší výkon s nenulovou hodnotou, ktorý sa nazýva reaktívny (Q). Dostane sa k zariadeniu a takmer okamžite sa vráti späť.

Jalová zložka sa nezúčastňuje na výpočte spotrebovanej elektriny, ale spolu s aktívnou zložkou tvorí tzv. „celkový“ alebo „nominálny“ výkon (S), čo zaťažuje reťaz.

cos(f) – parameter, ktorým určíte celkový (nominálny) výkon z činného (spotrebovaného) výkonu. Ak sa nerovná jednej, je to uvedené v technickej dokumentácii k elektrickému zariadeniu

Je potrebné vypočítať príspevok jednotlivého zariadenia k celkovému zaťaženiu vodičov a ističa na základe jeho celkového výkonu: S = P /cos(f).

Zvýšené štartovacie prúdy

Ďalšou vlastnosťou niektorých typov domácich spotrebičov je prítomnosť transformátorov, elektromotorov alebo kompresorov. Takéto zariadenia spotrebúvajú pri štarte nábehový (štartovací) prúd.

Jeho hodnota môže byť niekoľkonásobne vyššia ako štandardné hodnoty, no prevádzkový čas pri zvýšenom výkone je krátky a zvyčajne sa pohybuje od 0,1 do 3 sekúnd. Takéto krátkodobé prepätie nespustí tepelné uvoľnenie, ale môže zareagovať elektromagnetická zložka spínača, ktorá je zodpovedná za skratový nadprúd.

Táto situácia je obzvlášť dôležitá pre vyhradené linky, ku ktorým sú pripojené zariadenia, ako sú drevoobrábacie stroje.V tomto prípade musíte vypočítať intenzitu prúdu a možno má zmysel použiť stroj triedy „D“.

Berúc do úvahy koeficient dopytu

Pre obvody, ktoré majú veľké množstvo pripojených zariadení a žiadne zariadenie, ktoré spotrebúva najväčšiu časť prúdu, použite faktor dopytu (ks). Zmyslom jeho použitia je, že všetky zariadenia nebudú fungovať súčasne, takže súčet menovitých výkonov povedie k nadhodnotenému údaju.

Koeficient dopytu pre skupiny odberateľov elektriny je ustanovený v bode 7 SP 256.1325800.2016. Na tieto indikátory sa môžete spoľahnúť aj pri samostatnom výpočte maximálneho výkonu.

Tento koeficient môže mať hodnotu rovnú alebo menšiu ako jedna. Výpočty konštrukčného výkonu (P_r) každého zariadenia sa vyskytuje podľa vzorca:

P_r = ks * S

Na výpočet parametrov obvodu sa používa celkový menovitý výkon všetkých zariadení. Použitie koeficientu dopytu je vhodné pre kancelárske a malé obchodné priestory s veľkým počtom počítačov, kancelárskej techniky a iných zariadení napájaných z jedného okruhu.

Pre linky s malým počtom spotrebiteľov sa tento koeficient nepoužíva v čistej forme. Zariadenia, pri ktorých je nepravdepodobné, že sa zapnú súčasne so zariadeniami s vyššou spotrebou energie, sú z výpočtu výkonu odstránené.

Je teda napríklad malá šanca pracovať v obývačke so žehličkou a vysávačom súčasne. A pre dielne s malým počtom personálu sa berú do úvahy iba 2-4 najsilnejšie elektrické náradie.

Aktuálny výpočet

Stroj sa vyberá na základe maximálnej hodnoty prúdu povolenej v časti obvodu. Je potrebné získať tento indikátor, poznať celkový výkon elektrických spotrebičov a napätie v sieti.

Podľa GOST 29322-2014 by sa od októbra 2015 mala hodnota napätia rovnať 230 V pre bežnú sieť a 400 V pre trojfázovú sieť. Vo väčšine prípadov sú však stále v platnosti staré parametre: 220 a 380 V. Preto je pre presné výpočty potrebné vykonať merania pomocou voltmetra.

Napätie vo vašej domácej sieti môžete merať pomocou voltmetra alebo multimetra. Ak to chcete urobiť, stačí zapojiť jeho kontakty do elektrickej zásuvky.

Ďalší problém, relevantný najmä pre elektroinštalácie v súkromnom sektore, je zabezpečenie napájania s nedostatočným napätím. Merania na takýchto problematických objektoch môžu ukazovať hodnoty mimo rozsahu definovaného GOST.

Navyše, v závislosti od úrovne spotreby elektrickej energie vašich susedov sa hodnota napätia môže v krátkom čase výrazne líšiť.

To vytvára problém nielen pre fungovanie zariadení, ale aj pre aktuálny výpočet. Keď napätie klesne, niektoré zariadenia jednoducho stratia energiu a niektoré, ktoré majú vstupný stabilizátor, zvyšujú spotrebu elektriny.

Za takýchto podmienok je ťažké vykonať kvalitatívne výpočty požadovaných parametrov obvodu. Preto buď budete musieť položiť káble so zámerne veľkým prierezom (čo je drahé), alebo problém vyriešiť inštaláciou vstupného stabilizátora alebo pripojením domu k inému vedeniu.

Stabilizátor je inštalovaný vedľa rozvádzača. Často sa stáva, že je to jediný spôsob, ako získať štandardné hodnoty napätia v dome

Po zistení celkového výkonu elektrických spotrebičov (S) a zistili hodnotu napätia (U), aktuálny výpočet (ja) sa vykonávajú podľa vzorcov, ktoré sú dôsledkom Ohmovho zákona:

ja_f = S/U_f pre jednofázovú sieť

ja_l = S/ (1,73 * U_l) pre trojfázovú sieť

Tu je index"f" znamená parametre fázy a "l» – lineárne.

Väčšina trojfázových zariadení používa typ pripojenia „hviezda“ a podľa tohto obvodu funguje aj transformátor, ktorý dodáva spotrebiteľovi prúd. Pri symetrickom zaťažení budú lineárne a fázové sily rovnaké (ja_l = ja_f) a napätie sa vypočíta podľa vzorca:

U_l = 1,73 * U_f

Nuansy výberu prierezu kábla

Kvalita a parametre drôtov a káblov sú regulované GOST 31996-2012. Podľa tohto dokumentu sú špecifikácie vyvinuté pre vyrábané výrobky, kde je povolený určitý rozsah hodnôt základných charakteristík. Výrobca je povinný poskytnúť tabuľku zhody medzi prierezom žíl a maximálnym bezpečným prúdom.

Maximálny prípustný prúd závisí od prierezu vodičov a spôsobu inštalácie. Môžu byť položené skryté (v stene) alebo otvorené (v potrubí alebo krabici).

Kábel je potrebné zvoliť tak, aby bol zabezpečený bezpečný tok prúdu zodpovedajúci vypočítanému celkovému výkonu elektrických spotrebičov. Podľa PUE (pravidiel elektrickej inštalácie) minimálne vypočítaný prierez drôtupoužívané v obytných priestoroch musí byť minimálne 1,5 mm².

Štandardné veľkosti majú nasledujúce hodnoty: 1,5; 2,5; 4; 6 a 10 mm².

Niekedy existuje dôvod na použitie drôtov s prierezom o jeden krok väčším, ako je minimálne prípustné. V tomto prípade je možné pripojiť ďalšie zariadenia alebo vymeniť existujúce za výkonnejšie bez nákladných a časovo náročných prác pri ukladaní nových káblov.

Výpočet parametrov stroja

Pre každý obvod musí byť splnená nasledujúca nerovnosť:

ja_n <= ja_p / 1.45

Tu ja_n – menovitý prúd stroja a ja_p – prípustný prúd pre vedenie. Toto pravidlo zaisťuje zaručené uvoľnenie pri dlhodobom prekročení prípustného zaťaženia.

Nerovnosť „In <= Ip / 1,45“ je hlavnou podmienkou pri zostavovaní páru „stroj-kábel“. Nedodržanie tohto pravidla môže viesť k požiaru v elektroinštalácii.

Menovitý výkon stroja možno vypočítať ako podľa celkového zaťaženia, tak aj podľa prierezu vodičov už nainštalovaného vedenia. Povedzme, že existuje schéma pripojenia elektrických spotrebičov, ale vedenie ešte nebolo položené.

V tomto prípade je postupnosť akcií nasledovná:

1. Výpočet celkovej prúdovej sily elektrických spotrebičov pripojených k sieti.
2. Vyberte stroj s nominálnou hodnotou nie menšou ako vypočítaná hodnota.
3. Výber prierezu kábla podľa menovitého výkonu stroja.

Príklad:

1. S = 4 kW; I = 4000 / 220 = 18 A;
2. ja_n = 20 A;
3. ja_p >= ja_n * 1,45 = 29 A; D = 4 mm².

Ak už bolo vedenie položené, postupnosť akcií je iná:

1. Určenie prípustného prúdu pre známy prierez a spôsob zapojenia podľa tabuľky poskytnutej výrobcom.
2. Výber ističa.
3. Výpočet výkonu pripojených zariadení. Vybavenie skupiny zariadení takým spôsobom, aby celkové zaťaženie okruhu bolo menšie ako nominálna hodnota.

Príklad. Dva jednožilové káble nechajte voľne položené, D = 6 mm², Potom:

1. ja_p = 46 A;
2. ja_n <= ja_p / 1,45 = 32 A;
3. S = ja_n * 220 = 7,0 kW.

V bode 2 posledného príkladu je mierna prijateľná aproximácia. Presná hodnota I_n = ja_p / 1,45 = 31,7 A zaokrúhlené na 32 A.

Výber medzi niekoľkými denomináciami

Niekedy nastane situácia, keď na ochranu obvodu môžete vybrať niekoľko strojov s rôznymi hodnotami.Napríklad pri celkovom výkone elektrospotrebičov 4 kW (18 A) bola s rezervou zvolená elektroinštalácia s prierezom medeného jadra 4 mm.². Pre túto kombináciu môžete nainštalovať 20 a 25 A spínače.

Ak schéma elektrického zapojenia predpokladá prítomnosť viacúrovňovej ochrany, musíte vybrať ističe tak, aby hodnota vyššej (na obrázku vpravo - 25 A) bola väčšia ako hodnota prepínačov nižšie úrovne

Výhodou výberu prepínača s najvyšším hodnotením je možnosť pripojenia ďalších zariadení bez zmeny prvkov obvodu. Najčastejšie to robia.

Voľba stroja s nižším hodnotením je podporená skutočnosťou, že jeho tepelné uvoľnenie bude rýchlejšie reagovať na zvýšený prúd. Faktom je, že niektoré zariadenia môžu mať poruchu, čo povedie k zvýšeniu spotreby energie, ale nie až k skratu.

Napríklad porucha ložiska motora práčky povedie k prudkému zvýšeniu prúdu vo vinutí. Ak stroj rýchlo zareaguje na prekročenie povolených hodnôt a vypne sa, motor nezhorí.

Závery a užitočné video na túto tému

Návrh ističa a jeho klasifikácia. Koncepcia časovo-prúdových charakteristík a výber hodnotenia podľa prierezu kábla:

Výpočet výkonu zariadení a výber stroja podľa ustanovení PUE:

Výber ističa sa musí brať zodpovedne, pretože na ňom závisí bezpečnosť elektrického systému doma. Pri všetkých mnohých vstupných parametroch a výpočtových nuansách je potrebné pamätať na to, že hlavná ochranná funkcia stroja sa vzťahuje na elektroinštaláciu.

Do nižšie uvedeného bloku píšte komentáre, pýtajte sa a uverejňujte fotografie súvisiace s témou článku. Zdieľajte užitočné informácie, ktoré môžu byť užitočné pre návštevníkov stránok. Povedzte nám o svojich vlastných skúsenostiach s výberom ističov na ochranu elektrických rozvodov v krajine alebo v domácnosti.