Výběr stroje na základě zatěžovacího výkonu, průřezu kabelu a proudu: principy a vzorce pro výpočty

Pro organizaci bezproblémového vnitropodnikového napájení je nutné přidělit samostatné pobočky. Každé vedení musí být vybaveno vlastním ochranným zařízením, které chrání izolaci kabelu před roztavením. Ne každý však ví, jaké zařízení koupit. Souhlasíš?

Vše o výběru automatických strojů na základě výkonu zátěže se dozvíte z článku, který jsme uvedli. Řekneme vám, jak určit hodnocení, abyste našli přepínač požadované třídy. Zohlednění našich doporučení zaručuje nákup požadovaných zařízení, která mohou eliminovat nebezpečné situace při provozu elektroinstalace.

Automatické spínače pro domácí sítě

Organizace dodávky elektřiny propojují domy a byty prováděním prací na připojení kabelu k rozvaděči. Veškeré instalace elektroinstalace v prostorách provádějí její majitelé nebo najatí specialisté.

Chcete-li vybrat jistič k ochraně každého jednotlivého obvodu, musíte znát jeho jmenovitý výkon, třídu a některé další vlastnosti.

Základní parametry a klasifikace

Stroje pro domácnost jsou instalovány u vstupu do nízkonapěťového elektrického obvodu a jsou navrženy tak, aby řešily následující problémy:

• manuální nebo elektronická aktivace nebo deaktivace elektrického obvodu;
• ochrana obvodu: přerušení proudu při drobném dlouhodobém přetížení;
• Ochrana obvodu: okamžité vypnutí proudu v případě zkratu.

Každý spínač má charakteristiku, vyjádřenou v ampérech, která se nazývá jmenovitý proud (já_n) nebo „nominální hodnota“.

Podstatu této hodnoty je snazší pochopit pomocí koeficientu přebytku nominální hodnoty:

K = I/I_n,

kde I je aktuální síla proudu.

• K < 1,13: k vypnutí nedojde do 1 hodiny;
• K > 1,45: k vypnutí dojde do 1 hodiny.

Tyto parametry jsou stanoveny v článku 8.6.2. GOST R 50345-2010. Chcete-li zjistit, jak dlouho bude trvat, než dojde k vypnutí při K>1,45, musíte použít graf odrážející charakteristiku času a proudu konkrétního modelu stroje.

Pokud proud překročí jmenovitou hodnotu spínače 2krát po dlouhou dobu, dojde k otevření během 8 sekund až 4 minut. Rychlost odezvy závisí na nastavení modelu a okolní teplotě

Každý typ jističe má také definovaný proudový rozsah (já_A), při kterém se aktivuje mechanismus okamžitého uvolnění:

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

Zařízení typu „B“ se používají především pro vedení značné délky. V bytových a kancelářských prostorách se používají jističe třídy „C“ a přístroje označené „D“ chrání obvody tam, kde jsou zařízení s vysokým koeficientem rozběhového proudu.

Standardní řada domácích strojů zahrnuje zařízení s jmenovitými hodnotami 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 a 63 A.

Konstrukční návrh spouště

V moderním jistič Existují dva typy uvolnění: tepelné a elektromagnetické.

Bimetalový spouštěč má tvar destičky vytvořené ze dvou vodivých kovů s různou tepelnou roztažností.Toto provedení při dlouhodobém překročení jmenovité hodnoty vede k zahřátí dílu, jeho ohnutí a aktivaci vypínacího mechanismu.

U některých strojů můžete pomocí seřizovacího šroubu změnit parametry proudu, při kterém dojde k vypnutí. V minulosti se tato technika často používala k „doladění“ zařízení, ale tento postup vyžaduje hluboké odborné znalosti a několik testů.

Otáčením nastavovacího šroubu (zvýrazněného červeným obdélníkem) proti směru hodinových ručiček můžete dosáhnout delší doby odezvy tepelného uvolnění

Nyní na trhu můžete najít mnoho modelů standardních hodnocení od různých výrobců, jejichž časově-aktuální charakteristiky se mírně liší (ale zároveň splňují regulační požadavky). Proto je možné vybrat stroj s potřebným „továrním“ nastavením, což eliminuje riziko nesprávné kalibrace.

Elektromagnetická spoušť zabraňuje přehřátí vedení v důsledku zkratu. Reaguje téměř okamžitě, ale aktuální hodnota musí být několikanásobně vyšší než jmenovitá hodnota. Konstrukčně je tato část solenoidem. Nadproud vytváří magnetické pole, které pohybuje jádrem a přeruší obvod.

Dodržování zásad selektivity

V případě rozvětveného elektrického obvodu je možné zorganizovat ochranu tak, že v případě zkratu se odpojí pouze větev, na které dojde k nouzové situaci. K tomuto účelu se využívá principu selektivity spínače.

Vizuální schéma znázorňující princip činnosti systému jističe s implementovanou funkcí selektivity (selektivity) činnosti při zkratu

Pro zajištění selektivního vypnutí jsou na nižších stupních instalovány okamžité vypínací jističe, které přeruší obvod za 0,02 - 0,2 sekundy. Spínač umístěný ve vyšším stupni má buď provozní zpoždění 0,25 - 0,6 s nebo je vyroben podle speciálního „selektivního“ obvodu podle normy DIN VDE 0641-21.

Pro zaručenou bezpečnost selektivní provoz strojů Je lepší používat stroje od jednoho výrobce. Pro spínače jedné modelové řady existují tabulky selektivity, které ukazují možné kombinace.

Nejjednodušší pravidla instalace

Úsek obvodu, který musí být chráněn spínačem, může být jednofázový nebo třífázový, může mít nulový vodič a také PE (zemnící) vodič. Stroje tedy mají od 1 do 4 pólů, ke kterým je připojen vodič. Když jsou vytvořeny podmínky pro vypnutí, všechny kontakty jsou současně rozpojeny.

Stroje v panelu jsou namontovány na speciálně určené liště DIN. Poskytuje kompaktní a bezpečné připojení a také pohodlný přístup k přepínači

Stroje jsou instalovány následovně:

• jednopólové na fázi;
• bipolární pro fázi a neutrál;
• třípólový pro 3 fáze;
• čtyřpólový pro 3 fáze a nulový vodič.

Je však zakázáno provádět následující:

• nainstalujte jednopólové jističe do neutrální polohy;
• vložte PE drát do stroje;
• nainstalujte tři jednopólové místo jednoho třípólového jističe, pokud je do obvodu zapojen alespoň jeden třífázový spotřebič.

Všechny tyto požadavky jsou specifikovány v PUE a musí být dodrženy.

V každém domě nebo místnosti, do které je přiváděna elektřina, je instalován zaváděcí stroj.Její jmenovitou hodnotu určuje dodavatel a tato hodnota je uvedena ve smlouvě o připojení elektřiny. Účelem takového spínače je chránit oblast od transformátoru ke spotřebiteli.

Po zaváděcím stroji se na linku a. připojí elektroměr (jedno- nebo třífázový). proudový chránič, jehož funkce se liší od činnosti automatického a diferenciálního spínače.

Pokud je místnost zapojena do několika okruhů, pak je každý z nich chráněn samostatným jističem, jehož výkon uvedeno na štítku. Jejich jmenovité hodnoty a třídy určuje vlastník objektu s přihlédnutím ke stávající elektroinstalaci nebo výkonu připojených zařízení.

Elektroměr a jističe jsou instalovány v rozvodné desce, která splňuje všechny bezpečnostní požadavky a lze ji snadno integrovat do interiéru místnosti

Při výběru místa rozvaděč Je třeba mít na paměti, že vlastnosti tepelného uvolnění jsou ovlivněny teplotou vzduchu. Proto je vhodné umístit kolejnici se stroji dovnitř samotné místnosti.

Výpočet požadované nominální hodnoty

Hlavní ochranná funkce jističe se vztahuje na kabeláž, takže jmenovitý výkon se volí na základě průřezu kabelu. V tomto případě musí celý obvod zajistit normální provoz zařízení, která jsou k němu připojena. Výpočet systémových parametrů je jednoduchý, ale je třeba vzít v úvahu mnoho nuancí, aby se předešlo chybám a problémům.

Stanovení celkového výkonu spotřebičů

Jedním z hlavních parametrů elektrického obvodu je maximální možný výkon spotřebičů elektřiny, které jsou k němu připojeny. Při výpočtu tohoto ukazatele nemůžete jednoduše shrnout pasová data zařízení.

Aktivní a jmenovitá složka

U každého zařízení napájeného elektřinou je výrobce povinen uvést aktivní výkon (P). Tato hodnota určuje množství energie, která bude nenávratně přeměněna v důsledku provozu zařízení a za kterou uživatel zaplatí na elektroměru.

Ale pro zařízení s kondenzátory nebo induktorem existuje další výkon s nenulovou hodnotou, který se nazývá reaktivní (Q). Dostane se k zařízení a téměř okamžitě se vrátí zpět.

Jalová složka se nepodílí na výpočtu spotřebované elektřiny, ale tvoří spolu s aktivní složkou tzv. „celkový“ nebo „nominální“ výkon (S), což zatěžuje řetěz.

cos(f) – parametr, kterým určíte celkový (nominální) výkon z činného (spotřebovaného) výkonu. Pokud se nerovná jedné, je to uvedeno v technické dokumentaci k elektrickému zařízení

Je nutné vypočítat příspěvek jednotlivého zařízení k celkovému zatížení vodičů a jističe na základě jeho celkového výkonu: S = P /cos(F).

Zvýšené startovací proudy

Dalším rysem některých typů domácích spotřebičů je přítomnost transformátorů, elektromotorů nebo kompresorů. Taková zařízení spotřebovávají při spouštění náběhový (startovací) proud.

Jeho hodnota může být několikanásobně vyšší než standardní hodnoty, ale doba provozu při zvýšeném výkonu je krátká a obvykle se pohybuje od 0,1 do 3 sekund. Takový krátkodobý ráz nespustí tepelné uvolnění, ale může reagovat elektromagnetická součástka spínače, která je zodpovědná za zkratový nadproud.

Tato situace je zvláště důležitá pro vyhrazené linky, ke kterým jsou připojena zařízení, jako jsou dřevoobráběcí stroje.V tomto případě musíte vypočítat proud a možná má smysl použít stroj třídy „D“.

S přihlédnutím ke koeficientu poptávky

Pro obvody, které mají velké množství připojeného zařízení a žádné zařízení, které spotřebovává největší část proudu, použijte faktor spotřeby (ks). Smyslem jeho použití je, že všechna zařízení nebudou fungovat současně, takže sečtení jmenovitých výkonů povede k nadhodnocenému údaji.

Koeficient poptávky pro skupiny odběratelů elektřiny je stanoven v bodě 7 SP 256.1325800.2016. Na tyto indikátory se můžete spolehnout i při samostatném výpočtu maximálního výkonu.

Tento koeficient může mít hodnotu rovnou nebo menší než jedna. Návrhové výpočty výkonu (P_r) každého zařízení probíhá podle vzorce:

P_r = ks * S

Pro výpočet parametrů obvodu se používá celkový jmenovitý výkon všech zařízení. Použití koeficientu poptávky je vhodné pro kancelářské a malé maloobchodní prostory s velkým počtem počítačů, kancelářské techniky a dalšího zařízení napájeného z jednoho okruhu.

U linek s malým počtem spotřebitelů se tento koeficient v čisté podobě nepoužívá. Zařízení, u kterých je nepravděpodobné, že budou zapnuta současně se zařízeními s vyšší spotřebou energie, jsou z výpočtu spotřeby odstraněna.

Je tedy například malá šance pracovat v obýváku se žehličkou a vysavačem zároveň. A pro dílny s malým počtem pracovníků se berou v úvahu pouze 2-4 nejvýkonnější elektrické nářadí.

Aktuální výpočet

Stroj je vybrán na základě maximální hodnoty proudu povolené v části obvodu. Je nutné získat tento indikátor, znát celkový výkon elektrických spotřebičů a napětí v síti.

Podle GOST 29322-2014 by se od října 2015 měla hodnota napětí rovnat 230 V pro běžnou síť a 400 V pro třífázovou síť. Ve většině případů však stále platí staré parametry: 220 a 380 V, resp. Proto je pro přesné výpočty nutné provést měření pomocí voltmetru.

Napětí ve vaší domácí síti můžete měřit pomocí voltmetru nebo multimetru. Chcete-li to provést, stačí zapojit jeho kontakty do elektrické zásuvky.

Další problém, zvláště relevantní pro elektroinstalace v soukromém sektoru, je zajištění napájení s nedostatečným napětím. Měření na takových problematických objektech mohou ukazovat hodnoty mimo rozsah definovaný GOST.

Navíc v závislosti na úrovni spotřeby elektřiny vašich sousedů se hodnota napětí může během krátké doby značně lišit.

To vytváří problém nejen pro fungování zařízení, ale také pro aktuální výpočet. Když napětí klesne, některá zařízení jednoduše ztratí energii a některá, která mají vstupní stabilizátor, zvýší spotřebu elektřiny.

Za takových podmínek je obtížné provádět kvalitativní výpočty požadovaných parametrů obvodu. Proto buď budete muset pokládat kabely se záměrně velkým průřezem (což je drahé), nebo problém vyřešit instalací vstupního stabilizátoru nebo připojením domu k jinému vedení.

Stabilizátor je instalován vedle rozvaděče. Často se stává, že je to jediný způsob, jak získat standardní hodnoty napětí v domě

Po zjištění celkového výkonu elektrických spotřebičů (S) a zjistil hodnotu napětí (U), aktuální výpočet (já) se provádějí podle vzorců, které jsou důsledkem Ohmova zákona:

já_F = S/U_F pro jednofázovou síť

já_l = S/ (1,73 * U_l) pro třífázovou síť

Zde je index"F" znamená parametry fáze a "l» – lineární.

Většina třífázových zařízení používá typ připojení „hvězda“ a podle tohoto obvodu také funguje transformátor a dodává proud spotřebiteli. Při symetrickém zatížení budou lineární a fázové síly totožné (já_l = já_F) a napětí se vypočítá podle vzorce:

U_l = 1,73 * U_F

Nuance výběru průřezu kabelu

Kvalita a parametry vodičů a kabelů jsou regulovány GOST 31996-2012. Podle tohoto dokumentu jsou specifikace vyvíjeny pro vyráběné výrobky, kde je povolen určitý rozsah hodnot základních charakteristik. Výrobce je povinen poskytnout tabulku shody mezi průřezem žil a maximálním bezpečným proudem.

Maximální přípustný proud závisí na průřezu vodičů a způsobu instalace. Mohou být umístěny skryté (ve zdi) nebo otevřené (v trubce nebo krabici).

Kabel je nutné volit tak, aby byl zajištěn bezpečný tok proudu odpovídající vypočtenému celkovému výkonu elektrických spotřebičů. Podle PUE (pravidel elektroinstalace) minimum vypočítaný průřez drátupoužívané v obytných prostorách musí být minimálně 1,5 mm².

Standardní velikosti mají následující hodnoty: 1,5; 2,5; 4; 6 a 10 mm².

Někdy je důvod použít dráty s průřezem o jeden krok větším, než je minimální přípustné. V tomto případě je možné připojit další zařízení nebo vyměnit stávající za výkonnější bez nákladné a časově náročné práce na pokládání nových kabelů.

Výpočet parametrů stroje

Pro jakýkoli obvod musí být splněna následující nerovnost:

já_n <= já_p / 1.45

Tady já_n – jmenovitý proud stroje a já_p – přípustný proud pro vedení. Toto pravidlo zajišťuje zaručené uvolnění při dlouhodobém překročení povoleného zatížení.

Nerovnost „In <= Ip / 1,45“ je hlavní podmínkou při sestavování páru „stroj-kabel“. Nedodržení tohoto pravidla může vést k požáru v elektroinstalaci.

Jmenovitý výkon stroje lze vypočítat jak celkovým zatížením, tak i průřezem vodičů již instalované elektroinstalace. Řekněme, že existuje schéma připojení elektrických spotřebičů, ale kabeláž ještě není položena.

V tomto případě je sled akcí následující:

1. Výpočet celkové proudové síly elektrických spotřebičů připojených k síti.
2. Vyberte stroj s nominální hodnotou, která není nižší než vypočítaná hodnota.
3. Výběr průřezu kabelu podle jmenovitého výkonu stroje.

Příklad:

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

Pokud již byla kabeláž položena, je sled akcí odlišný:

1. Stanovení přípustného proudu pro známý průřez a způsob zapojení dle tabulky dodané výrobcem.
2. Výběr jističe.
3. Výpočet výkonu připojených zařízení. Vybavení skupiny zařízení tak, aby celkové zatížení obvodu bylo menší než jmenovitá hodnota.

Příklad. Položte dva jednožilové kabely volně, D = 6 mm², Pak:

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

V bodě 2 posledního příkladu je mírná přijatelná aproximace. Přesná hodnota I_n = já_p / 1,45 = 31,7 A zaokrouhleno na 32 A.

Výběr mezi několika nominálními hodnotami

Někdy nastane situace, kdy můžete pro ochranu obvodu vybrat několik strojů s různými výkony.Například při celkovém výkonu elektrospotřebičů 4 kW (18 A) byla s rezervou zvolena elektroinstalace s průřezem měděného jádra 4 mm.². Pro tuto kombinaci můžete nainstalovat spínače 20 a 25 A.

Pokud schéma elektrického zapojení předpokládá přítomnost vícevrstvé ochrany, musíte vybrat jističe tak, aby hodnota jmenovité hodnoty vyššího z nich (na obrázku vpravo - 25 A) byla větší než u spínačů nižší úrovně

Výhodou volby přepínače s nejvyšším hodnocením je možnost připojení dalších zařízení bez změny prvků obvodu. Nejčastěji to dělají.

Volbu stroje s nižším jmenovitým výkonem podporuje skutečnost, že jeho tepelné uvolnění bude reagovat rychleji na zvýšený proud. Faktem je, že některá zařízení mohou mít poruchu, což povede ke zvýšení spotřeby energie, ale ne ke zkratu.

Například porucha ložiska motoru pračky povede k prudkému nárůstu proudu ve vinutí. Pokud stroj rychle zareaguje na překročení povolených hodnot a vypne se, motor neshoří.

Závěry a užitečné video k tématu

Návrh jističe a jeho klasifikace. Koncepce časově-proudových charakteristik a výběr hodnocení podle průřezu kabelu:

Výpočet výkonu zařízení a výběr stroje podle ustanovení PUE:

K výběru jističe je třeba přistupovat zodpovědně, protože na něm závisí bezpečnost elektrického systému doma. Se všemi mnoha vstupními parametry a výpočetními nuancemi je třeba pamatovat na to, že hlavní ochranná funkce stroje se vztahuje na elektroinstalaci.

Do bloku níže pište komentáře, ptejte se a zveřejňujte fotografie související s tématem článku. Sdílejte užitečné informace, které mohou být užitečné pro návštěvníky webu. Řekněte nám o svých vlastních zkušenostech s výběrem jističů pro ochranu zemského nebo domácího elektrického vedení.