Aktualne wartości znamionowe wyłączników automatycznych: jak wybrać odpowiednią maszynę

Urządzenia do odcinania prądu w przypadku przeciążeń i zwarć instalowane są na wejściu do każdej sieci domowej.Konieczne jest prawidłowe obliczenie wartości prądowych wyłączników, w przeciwnym razie ich działanie będzie nieskuteczne. Czy sie zgadzasz?

Powiemy Ci, jak obliczyć parametry maszyny, zgodnie z którymi dobierane jest to urządzenie zabezpieczające. Z naszego artykułu dowiesz się, jak wybrać urządzenie wymagane do ochrony sieci elektrycznej. Biorąc pod uwagę nasze rady, kupisz opcję, która wyraźnie zadziała w niebezpiecznym momencie okablowania.

Parametry wyłącznika

Aby zapewnić prawidłowy dobór wartości znamionowych wyzwalaczy, konieczne jest zrozumienie zasad ich działania, warunków i czasów reakcji.

Parametry operacyjne wyłączników są znormalizowane w rosyjskich i międzynarodowych dokumentach regulacyjnych.

Podstawowe elementy i oznaczenia

Konstrukcja wyłącznika obejmuje dwa elementy, które reagują, gdy prąd przekroczy ustalony zakres wartości:

• Płytka bimetaliczna pod wpływem przepływającego prądu nagrzewa się i wyginając się, naciska na popychacz, co powoduje rozłączenie styków. Jest to „zabezpieczenie termiczne” przed przeciążeniem.
• Elektromagnes pod wpływem silnego prądu w uzwojeniu wytwarza pole magnetyczne, które naciska na rdzeń, które następnie oddziałuje na popychacz. Jest to „prądowe zabezpieczenie” przed zwarciem, które reaguje na takie zdarzenie znacznie szybciej niż płytka.

Rodzaje urządzeń ochrony elektrycznej posiadają oznaczenia, na podstawie których można określić ich główne parametry.

Każdy wyłącznik automatyczny jest oznaczony jego głównymi cechami. Pozwala to uniknąć pomylenia urządzeń podczas ich montażu w panelu

Rodzaj charakterystyki czasowo-prądowej zależy od zakresu ustawień (wielkości prądu, przy którym następuje działanie) elektromagnesu. Do ochrony przewodów i urządzeń w mieszkaniach, domach i biurach stosuje się wyłączniki typu „C” lub znacznie rzadziej „B”. Nie ma między nimi szczególnej różnicy w codziennym użytkowaniu.

Typ „D” stosowany jest w pomieszczeniach gospodarczych lub stolarni w obecności urządzeń z silnikami elektrycznymi o dużej mocy rozruchowej.

Istnieją dwie normy dotyczące urządzeń odłączających: mieszkaniowe (EN 60898-1 lub GOST R 50345) i bardziej rygorystyczne przemysłowe (EN 60947-2 lub GOST R 50030.2). Różnią się one nieznacznie i maszyny obu standardów można stosować w pomieszczeniach mieszkalnych.

Pod względem prądu znamionowego standardowy asortyment automatów do użytku domowego obejmuje urządzenia o wartościach: 6, 8, 10, 13 (rzadko), 16, 20, 25, 32, 40, 50 i 63 A.

Charakterystyka odpowiedzi czasowo-prądowej

W celu określenia szybkości pracy maszyny podczas przeciążenia stosuje się specjalne tabele w zależności od czasu wyłączenia na współczynniku przekroczenia wartości nominalnej, który jest równy stosunkowi istniejącej siły prądu do znamionowej:

K = ja / ja_N.

Gwałtowny spadek wykresu, gdy wartość współczynnika zasięgu osiąga od 5 do 10 jednostek, wynika z działania wyzwalacza elektromagnetycznego. Dla przełączników typu „B” występuje to przy wartości od 3 do 5 jednostek, a dla typu „D” – od 10 do 20.

Wykres przedstawia zależność zakresu czasu zadziałania wyłączników typu „C” od stosunku natężenia prądu do wartości ustawionej dla tego wyłącznika

Przy K = 1,13 maszyna ma pewność, że nie rozłączy linii w ciągu 1 godziny, a przy K = 1,45, że maszyna rozłączy się w tym samym czasie. Wartości te zostały zatwierdzone w punkcie 8.6.2. GOST R 50345-2010.

Aby zrozumieć, ile czasu zajmuje zadziałanie zabezpieczenia, na przykład przy K = 2, należy od tej wartości narysować linię pionową. W rezultacie otrzymujemy, że zgodnie z powyższym wykresem wyłączenie nastąpi w zakresie od 12 do 100 sekund.

Tak duży rozrzut czasu wynika z faktu, że nagrzewanie się płyty zależy nie tylko od mocy przepływającego przez nią prądu, ale także od parametrów środowiska zewnętrznego. Im wyższa temperatura, tym szybciej działa maszyna.

Zasady wyboru nominału

Geometria sieci elektrycznych wewnątrz mieszkań i domów jest indywidualna, dlatego nie ma standardowych rozwiązań dotyczących instalowania przełączników o określonej wartości znamionowej. Ogólne zasady obliczania dopuszczalnych parametrów maszyn są dość złożone i zależą od wielu czynników. Należy wziąć je wszystkie pod uwagę, w przeciwnym razie może powstać sytuacja awaryjna.

Zasada okablowania wewnętrznego

Wewnętrzne sieci elektryczne mają rozgałęzioną strukturę w postaci „drzewa” - wykresu bez cykli. Przestrzeganie tej zasady konstrukcyjnej nazywa się selektywność maszyn, zgodnie z którym wszystkie typy obwodów elektrycznych są wyposażone w urządzenia zabezpieczające.

Poprawia to stabilność systemu w przypadku sytuacji awaryjnej i ułatwia pracę przy jej eliminacji. Znacznie łatwiej jest także rozdzielić obciążenie, podłączyć urządzenia energochłonne i zmienić konfigurację okablowania.

U podstawy wykresu znajduje się maszyna wejściowa, a zaraz po rozgałęzieniu umieszczane są przełączniki grupowe dla każdego indywidualnego obwodu elektrycznego. Jest to standardowy schemat sprawdzony przez lata

Do funkcji wyłącznika wejściowego należy monitorowanie ogólnego przeciążenia - zapobieganie przekroczeniu przez prąd wartości dopuszczalnej dla obiektu. Jeżeli tak się stanie, istnieje ryzyko uszkodzenia okablowania zewnętrznego. Ponadto prawdopodobne jest, że zadziałają urządzenia zabezpieczające znajdujące się na zewnątrz mieszkania, które są już częścią wspólnej nieruchomości lub należą do lokalnej sieci energetycznej.

Funkcje maszyn grupowych obejmują kontrolę prądu na poszczególnych liniach. Chronią kabel w wydzielonym obszarze oraz grupę podłączonych do niego odbiorców energii elektrycznej przed przeciążeniem. Jeśli takie urządzenie nie działa podczas zwarcia, jest ono zabezpieczone wyłącznikiem wejściowym.

Nawet w przypadku mieszkań z niewielką liczbą odbiorców energii elektrycznej zaleca się zainstalowanie osobnej linii do oświetlenia. Po wyłączeniu wyłącznika innego obwodu światło nie zgaśnie, co pozwoli wyeliminować problem w bardziej komfortowych warunkach. Prawie w każdym panelu wartość nominalna maszyny wejściowej jest mniejsza niż kwota na panelach grupowych.

Całkowita moc urządzeń elektrycznych

Maksymalne obciążenie obwodu występuje, gdy wszystkie urządzenia elektryczne są włączone jednocześnie. Dlatego zazwyczaj całkowitą moc oblicza się przez proste dodawanie. Jednak w niektórych przypadkach liczba ta będzie mniejsza.

W przypadku niektórych linii jednoczesne działanie wszystkich podłączonych do niej urządzeń elektrycznych jest mało prawdopodobne, a czasami niemożliwe. Domy czasami nakładają specjalne ograniczenia na działanie potężnych urządzeń. Aby to zrobić, należy pamiętać, aby nie włączać ich jednocześnie i nie wykorzystywać ograniczonej liczby gniazdek.

Prawdopodobieństwo jednoczesnego działania wszystkich urządzeń biurowych, oświetlenia i urządzeń pomocniczych (czajniki, lodówki, wentylatory, grzejniki itp.) jest bardzo niskie, dlatego przy obliczaniu mocy maksymalnej stosuje się współczynnik korygujący

Przy elektryzowaniu budynków biurowych do obliczeń często wykorzystuje się empiryczny współczynnik jednoczesności, którego wartość przyjmuje się w przedziale od 0,6 do 0,8. Maksymalne obciążenie oblicza się, mnożąc sumę mocy wszystkich urządzeń elektrycznych przez współczynnik.

W obliczeniach jest jedna subtelność - należy wziąć pod uwagę różnicę między mocą znamionową (całkowitą) a mocą pobieraną (czynną), które są powiązane współczynnikiem (cos (F)).

Oznacza to, że aby urządzenie mogło działać, wymagany jest prąd mocy równy pobranemu podzielonemu przez ten współczynnik:

I_P =I/cos(f)

Gdzie:

• I_P – znamionowe natężenie prądu wykorzystywane w obliczeniach obciążenia;
• I to prąd pobierany przez urządzenie;
• cos(f) <= 1.

Zwykle prąd znamionowy jest podawany natychmiast lub poprzez wskazanie wartości cos (f) w karcie danych technicznych urządzenia elektrycznego.

Na przykład wartość współczynnika dla fluorescencyjnych źródeł światła wynosi 0,9; dla lamp LED – około 0,6; dla zwykłych żarówek - 1. Jeżeli zaginęła dokumentacja, ale znany jest pobór mocy urządzeń gospodarstwa domowego, wówczas za gwarancję przyjmuje się cos (f) = 0,75.

Zalecane wartości współczynnika mocy pokazane w tabeli można wykorzystać przy obliczaniu obciążeń elektrycznych, gdy dane dotyczące prądu znamionowego nie są dostępne.

Napisano, jak wybrać wyłącznik automatyczny na podstawie mocy obciążenia następny artykuł, z treścią której radzimy się zapoznać.

Dobór przekroju rdzenia

Przed ułożeniem kabla zasilającego z panelu rozdzielczego do grupy odbiorców należy obliczyć moc urządzeń elektrycznych, gdy działają one jednocześnie. Przekrój dowolnej gałęzi dobiera się zgodnie z tabelami obliczeniowymi w zależności od rodzaju okablowania metalowego: miedź lub aluminium.

Producenci drutu dostarczają podobne materiały referencyjne do swoich produktów. Jeśli ich brakuje, kierują się danymi z podręcznika „Zasady budowy sprzętu elektrycznego” lub produkują obliczenia przekroju kabla.

Jednak konsumenci często postępują ostrożnie i wybierają nie minimalny akceptowalny przekrój, ale o jeden stopień większy. Zatem np. kupując kabel miedziany do linii o mocy 5 kW, wybierz przekrój rdzenia 6 mm²gdy zgodnie z tabelą wystarczająca jest wartość 4 mm².

Tabela referencyjna przedstawiona w PUE pozwala wybrać wymagany przekrój ze standardowego zakresu dla różnych warunków pracy kabla miedzianego

Jest to uzasadnione z następujących powodów:

• Dłuższa żywotność grubego kabla, który rzadko jest poddawany maksymalnemu dopuszczalnemu obciążeniu dla jego przekroju. Ponowne podłączenie przewodów nie jest zadaniem łatwym i kosztownym, zwłaszcza jeśli pomieszczenie zostało odnowione.
• Rezerwa przepustowości pozwala na bezproblemowe przyłączenie nowych urządzeń elektrycznych do gałęzi sieci. Można więc dodać do kuchni dodatkową zamrażarkę lub przenieść tam pralkę z łazienki.
• Rozpoczęcie pracy urządzeń zawierających silniki elektryczne powoduje powstawanie silnych prądów rozruchowych. W takim przypadku obserwuje się spadek napięcia, który wyraża się nie tylko w miganiu lampek oświetleniowych, ale może również prowadzić do awarii części elektronicznej komputera, klimatyzatora lub pralki. Im grubszy kabel, tym mniejszy będzie skok napięcia.

Niestety na rynku jest wiele kabli, które nie są wykonane według GOST, ale według wymagań różnych specyfikacji.

Często przekrój ich żył nie spełnia wymagań lub wykonane są z materiału przewodzącego o większej rezystancji niż wymagana. Dlatego rzeczywista moc maksymalna, przy której występuje dopuszczalne nagrzewanie kabla, jest mniejsza niż w tabelach normowych.

To zdjęcie pokazuje różnice pomiędzy kablami wykonanymi według GOST (po lewej) i według TU (po prawej). Wyraźna jest różnica w przekroju przewodów i szczelności materiału izolacyjnego.

Obliczanie wartości znamionowej wyłącznika automatycznego do ochrony kabli

Maszyna zainstalowana w panelu musi zapewniać odłączenie linii w przypadku, gdy natężenie prądu przekroczy dopuszczalny zakres dla kabla elektrycznego. Dlatego konieczne jest obliczenie maksymalnej dopuszczalnej wartości znamionowej przełącznika.

Według PUE dopuszczalne długotrwałe obciążenie kabli miedzianych ułożonych w skrzynkach lub w powietrzu (na przykład nad sufitem podwieszanym) pobierane jest z powyższej tabeli. Wartości te są przeznaczone dla sytuacji awaryjnych, gdy występuje przeciążenie zasilania.

Niektóre problemy zaczynają się przy powiązaniu mocy znamionowej przełącznika z długoterminowym dopuszczalnym prądem, jeśli odbywa się to zgodnie z aktualnym GOST R 50571.4.43-2012.

Podano fragment klauzuli 433.1 GOST R 50571.4.43-2012. We wzorze „2” występuje niedokładność i dla prawidłowego zrozumienia definicji zmiennej W należy wziąć pod uwagę dodatek „1”

Po pierwsze, dekodowanie zmiennej I wprowadza w błąd_N, jako moc znamionowa, jeśli nie zwrócisz uwagi na dodatek „1” do tego akapitu GOST. Po drugie, we wzorze „2” występuje literówka: błędnie dodano współczynnik 1,45, co stwierdza wielu ekspertów.

Zgodnie z punktem 8.6.2.1.GOST R 50345-2010 dla przełączników domowych o wartości znamionowej do 63 A, czas warunkowy wynosi 1 godzinę. Ustawiony prąd zadziałania jest równy wartości znamionowej pomnożonej przez współczynnik 1,45.

Zatem zarówno zgodnie z pierwszym, jak i zmodyfikowanym drugim wzorem, prąd znamionowy wyłącznika należy obliczyć za pomocą następującego wzoru:

I_N <= ja_Z / 1,45

Gdzie:

• I_N – prąd znamionowy maszyny;
• I_Z – długoterminowo dopuszczalny prąd kabla.

Obliczmy wartości znamionowe przełączników dla standardowych odcinków kabli dla połączenia jednofazowego z dwoma przewodami miedzianymi (220 V). Aby to zrobić, dzielimy długoterminowy dopuszczalny prąd (podczas układania w powietrzu) ​​przez współczynnik wyzwalania 1,45.

Wybierzmy maszynę tak, aby jej wartość nominalna była mniejsza od tej wartości:

• 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. Nominał: 63 A.

Wyłączniki automatyczne 13A są rzadko dostępne w sprzedaży, dlatego często stosuje się zamiast nich urządzenia o mocy znamionowej 10A.

Kable oparte na rdzeniach aluminiowych są obecnie rzadko stosowane przy instalowaniu okablowania wewnętrznego. Dostępna jest dla nich również tabela, która pozwala wybrać sekcję na podstawie obciążenia

W podobny sposób dla kabli aluminiowych obliczamy parametry 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. Nominał: 63 A.

Jeżeli producent kabla zasilającego zadeklaruje inną zależność dopuszczalnej mocy od pola przekroju, wówczas należy ponownie przeliczyć wartość dla przełączników.

Wzory na zależność prądu od mocy dla sieci jednofazowych i trójfazowych są różne. Wiele osób posiadających urządzenia zaprojektowane na napięcie 380 V popełnia na tym etapie błąd

Jak szczegółowo określić parametry techniczne wyłącznika poprzez oznaczenie podano tutaj. Zalecamy zapoznanie się z materiałami edukacyjnymi.

Zapobieganie przeciążeniom wynikającym z pracy konsumenckiej

Czasami na linii instalowana jest maszyna o mocy znamionowej znacznie niższej niż jest to konieczne do zapewnienia sprawności kabla elektrycznego.

Zaleca się zmniejszenie wartości znamionowej przełącznika, jeśli całkowita moc wszystkich urządzeń w obwodzie jest znacznie mniejsza niż może wytrzymać kabel. Dzieje się tak, jeżeli ze względów bezpieczeństwa po wykonaniu okablowania część urządzeń zostanie usunięta z linii.

Wówczas zmniejszenie mocy znamionowej maszyny jest uzasadnione ze względu na jej szybszą reakcję na pojawiające się przeciążenia.

Na przykład, gdy zablokuje się łożysko silnika elektrycznego, prąd w uzwojeniu gwałtownie wzrasta, ale nie do wartości zwarciowej. Jeśli maszyna zareaguje szybko, uzwojenie nie będzie miało czasu się stopić, co uratuje silnik przed kosztowną procedurą przewijania.

Używają również wartości mniejszej niż wartość obliczona ze względu na ścisłe ograniczenia w każdym obwodzie. Na przykład dla sieci jednofazowej przy wejściu do mieszkania z kuchenką elektryczną instalowany jest przełącznik 32 A, co daje 32 * 1,13 * 220 = 8,0 kW dopuszczalnej mocy.Załóżmy, że podczas okablowania mieszkania zorganizowano 3 linie z instalacją grupowych wyłączników automatycznych o wartości nominalnej 25 A.

Jeżeli liczba wyłączników grupowych zainstalowanych w rozdzielnicy jest duża, należy je podpisać i ponumerować. W przeciwnym razie możesz się zdezorientować

Załóżmy, że na jednej z linii następuje powolny wzrost obciążenia. Gdy pobór mocy osiągnie wartość równą gwarantowanemu wyłączeniu przełącznika grupowego, dla pozostałych dwóch sekcji pozostanie tylko (32 - 25) * 1,45 * 220 = 2,2 kW.

To bardzo mało w stosunku do całkowitego spożycia. Przy takiej konstrukcji panelu dystrybucyjnego wyłącznik wejściowy będzie wyłączał się częściej niż urządzenia na liniach.

Dlatego, aby zachować zasadę selektywności, konieczne jest zainstalowanie w obszarach przełączników o wartości znamionowej 20 lub 16 amperów. Wtedy przy takim samym niezbilansowaniu poboru mocy, pozostałe dwa ogniwa będą stanowić łącznie 3,8 lub 5,1 kW, co jest akceptowalne.

Rozważmy taką możliwość instalacja przełącznika o wartości znamionowej 20A na przykładzie osobnej linii dedykowanej do kuchni.

Podłączone są do niego następujące urządzenia elektryczne i można je jednocześnie włączyć:

• Lodówka o mocy znamionowej 400 W i prądzie rozruchowym 1,2 kW;
• Dwie zamrażarki o mocy 200 W;
• Piekarnik, moc 3,5 kW;
• Podczas obsługi piekarnika elektrycznego można dodatkowo włączyć tylko jedno dodatkowe urządzenie, z których najpotężniejszym jest czajnik elektryczny zużywający 2,0 kW.

Dwudziestoamperowa maszyna pozwala przepuszczać prąd przez ponad godzinę o mocy 20 * 220 * 1,13 = 5,0 kW. Gwarantowane wyłączenie w czasie krótszym niż jedna godzina nastąpi przy przepływie prądu 20 * 220 * 1,45 = 6,4 kW.

W kuchni urządzenia chłodnicze i kuchenka muszą mieć stałe podłączenie do prądu.Jeśli istnieje ryzyko nadmiernego prądu, można wyeliminować jednoczesne działanie innych urządzeń, przydzielając im tylko dwa gniazda

Gdy piekarnik i czajnik elektryczny zostaną włączone jednocześnie, łączna moc wyniesie 5,5 kW lub 1,25 części wartości nominalnej urządzenia. Ponieważ czajnik nie działa długo, nie wyłączy się. Jeśli w tym momencie włączy się lodówka i obie zamrażarki, moc wyniesie 6,3 kW lub 1,43 części wartości nominalnej.

Wartość ta jest już bliska gwarantowanego parametru wyłączenia. Jednakże prawdopodobieństwo wystąpienia takiej sytuacji jest niezwykle niskie, a czas trwania tego okresu będzie nieznaczny, ponieważ czas pracy silników i czajnika jest krótki.

Prąd rozruchowy występujący podczas uruchamiania lodówki, nawet w sumie wszystkich działających urządzeń, nie wystarczy do wyzwolenia wyzwalacza elektromagnetycznego. Zatem w danych warunkach można zastosować wyłącznik automatyczny 20 A.

Jedynym zastrzeżeniem jest możliwość zwiększenia napięcia do 230 V, na co pozwalają dokumenty regulacyjne. W szczególności GOST 29322-2014 (IEC 60038:2009) definiuje napięcie standardowe jako 230 V z możliwością wykorzystania 220 V.

Obecnie większość sieci dostarcza energię elektryczną o napięciu 220 V. Jeśli parametr prądu zostanie dostosowany do międzynarodowego standardu 230 V, wówczas wartości znamionowe można przeliczyć zgodnie z tą wartością.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Przełącz urządzenie. Wybór maszyny wejściowej w zależności od podłączonego zasilania. Zasady dystrybucji mocy:

Wybór przełącznika na podstawie pojemności kabla:

Obliczanie prądu znamionowego wyłącznika jest złożonym zadaniem, przy którym należy wziąć pod uwagę wiele warunków.Łatwość konserwacji i bezpieczeństwo lokalnej sieci elektrycznej zależy od zainstalowanej maszyny.

Jeśli masz wątpliwości co do możliwości dokonania właściwego wyboru, powinieneś skontaktować się z doświadczonymi elektrykami.

Proszę pisać komentarze w bloku poniżej. Opowiedz nam o swoich własnych doświadczeniach w doborze wyłączników automatycznych. Udostępniaj przydatne informacje i zdjęcia na temat artykułu, zadawaj pytania.