Selectarea unei mașini în funcție de puterea de sarcină, secțiunea cablului și curent: principii și formule pentru calcule

Pentru a organiza o sursă de alimentare internă fără probleme, este necesar să se aloce ramuri separate. Fiecare linie trebuie să fie echipată cu propriul dispozitiv de protecție care protejează izolația cablului de topire. Cu toate acestea, nu toată lumea știe ce dispozitiv să cumpere. Sunteți de acord?

Veți afla totul despre alegerea mașinilor automate pe baza puterii de sarcină din articolul pe care l-am prezentat. Vă vom spune cum să determinați ratingul pentru a găsi un comutator din clasa necesară. Luarea în considerare a recomandărilor noastre garantează achiziționarea dispozitivelor necesare care pot elimina situațiile periculoase în timpul funcționării cablajului.

Comutatoare automate pentru rețelele casnice

Organizațiile de furnizare a energiei electrice conectează case și apartamente efectuând lucrări de conectare a cablului la tablou de distribuție. Toate instalațiile de cablare în incintă sunt efectuate de proprietarii acestuia sau de specialiști angajați.

Pentru a selecta un întrerupător care să protejeze fiecare circuit individual, trebuie să cunoașteți ratingul, clasa și alte caracteristici.

Parametri de bază și clasificare

Mașinile de uz casnic sunt instalate la intrarea într-un circuit electric de joasă tensiune și sunt proiectate pentru a rezolva următoarele probleme:

• activarea sau dezactivarea manuală sau electronică a unui circuit electric;
• protecția circuitului: întreruperea curentului în timpul unei suprasarcini minore pe termen lung;
• Protecția circuitului: întreruperea instantanee a curentului în caz de scurtcircuit.

Fiecare comutator are o caracteristică, exprimată în amperi, care se numește curent nominal (eu_n) sau „valoarea nominală”.

Esența acestei valori este mai ușor de înțeles utilizând coeficientul de exces al valorii nominale:

K = I/I_n,

unde I este puterea actuală a curentului.

• K < 1,13: declanșarea nu va avea loc în decurs de 1 oră;
• K > 1,45: oprirea va avea loc în decurs de 1 oră.

Acești parametri sunt fixați în clauza 8.6.2. GOST R 50345-2010. Pentru a afla cât timp va dura pentru ca o oprire să aibă loc la K>1,45, trebuie să utilizați un grafic care reflectă caracteristica timp-curent a unui anumit model de mașină.

Dacă curentul depășește valoarea nominală a comutatorului de 2 ori pentru o perioadă lungă de timp, deschiderea va avea loc într-o perioadă de 8 secunde până la 4 minute. Viteza de răspuns depinde de setările modelului și de temperatura ambiantă

De asemenea, fiecare tip de întrerupător are un domeniu de curent definit (eu_A), la care mecanismul de eliberare instantanee este activat:

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

Dispozitivele de tip „B” sunt utilizate în principal pentru linii de lungime considerabilă. În spațiile rezidențiale și de birouri, se folosesc întrerupătoare de circuit de clasa „C”, iar dispozitivele marcate „D” protejează circuitele unde există echipamente cu un coeficient de curent de pornire ridicat.

Linia standard de mașini de uz casnic include dispozitive cu valori nominale de 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 și 63 A.

Proiectarea structurală a versiunilor

În modern întrerupător de circuit Există două tipuri de declanșări: termice și electromagnetice.

O eliberare bimetală are forma unei plăci create din două metale conductoare cu dilatare termică diferită.Acest design, atunci când depășește valoarea nominală pentru o perioadă lungă de timp, duce la încălzirea piesei, la îndoirea acesteia și la activarea mecanismului de întrerupere a circuitului.

Pentru unele mașini, puteți utiliza șurubul de reglare pentru a modifica parametrii curentului la care are loc oprirea. În trecut, această tehnică era adesea folosită pentru a „ajusta” un dispozitiv, dar această procedură necesită cunoștințe de specialitate aprofundate și mai multe teste.

Prin rotirea șurubului de reglare (evidențiat cu un dreptunghi roșu) în sens invers acelor de ceasornic, puteți obține un timp de răspuns mai lung pentru eliberarea termică

Acum pe piață puteți găsi multe modele de evaluări standard de la diferiți producători, ale căror caracteristici timp-curent sunt ușor diferite (dar în același timp respectă cerințele de reglementare). Prin urmare, este posibil să selectați o mașină cu setările „din fabrică” necesare, ceea ce elimină riscul unei calibrări incorecte.

Eliberarea electromagnetică previne supraîncălzirea liniei ca urmare a unui scurtcircuit. Reacționează aproape instantaneu, dar valoarea curentă trebuie să fie de câteva ori mai mare decât valoarea nominală. Din punct de vedere structural, această parte este un solenoid. Supracurent generează un câmp magnetic care mișcă miezul, întrerupând circuitul.

Respectarea principiilor selectivității

Dacă există un circuit electric ramificat, este posibil să se organizeze protecția în așa fel încât în ​​cazul unui scurtcircuit să fie deconectată doar ramura pe care apare situația de urgență. În acest scop, se utilizează principiul selectivității comutatorului.

O diagramă vizuală care arată principiul de funcționare a unui sistem întrerupător cu o funcție implementată de selectivitate (selectivitate) de funcționare atunci când are loc un scurtcircuit

Pentru a asigura oprirea selectivă, întrerupătoarele de întrerupere instantanee sunt instalate la treptele inferioare, întrerupând circuitul în 0,02 - 0,2 secunde. Comutatorul situat la o treaptă superioară fie are o întârziere de funcționare de 0,25 - 0,6 s, fie este realizat conform unui circuit „selectiv” special în conformitate cu standardul DIN VDE 0641-21.

Pentru securitate garantată operarea selectivă a mașinilor Este mai bine să folosiți mașini de la un singur producător. Pentru comutatoarele dintr-o singură gamă de modele, există tabele de selectivitate care indică combinații posibile.

Cele mai simple reguli de instalare

Secțiunea circuitului care trebuie protejată de un întrerupător poate fi monofazată sau trifazată, are un neutru, precum și un fir PE (împământare). Prin urmare, mașinile au de la 1 la 4 poli, la care este conectat conductorul. Când sunt create condiții pentru declanșare, toate contactele sunt deconectate simultan.

Mașinile din panou sunt montate pe o șină DIN special desemnată. Oferă o conexiune compactă și sigură, precum și un acces convenabil la comutator

Mașinile sunt instalate după cum urmează:

• unipolar pe fază;
• bipolar pentru fază și neutru;
• tripolar pentru 3 faze;
• cu patru poli pentru 3 faze și neutru.

Cu toate acestea, este interzis să faceți următoarele:

• instalați întrerupătoare unipolare la neutru;
• introduceți firul PE în mașină;
• instalați trei unipolari în loc de un întrerupător tripolar, dacă cel puțin un consumator trifazat este conectat la circuit.

Toate aceste cerințe sunt specificate în PUE și trebuie respectate.

În fiecare casă sau cameră în care este furnizată energie electrică, este instalată o mașină introductivă.Valoarea nominală a acestuia este determinată de furnizor și această valoare este specificată în contractul de racordare la energie electrică. Scopul unui astfel de comutator este de a proteja zona de la transformator la consumator.

După mașina introductivă, un contor (monofazat sau trifazat) este conectat la linie și dispozitiv de curent rezidual, ale căror funcții diferă de funcționarea comutatorului automat și diferențial.

Dacă camera este conectată în mai multe circuite, atunci fiecare dintre ele este protejat de un întrerupător separat, a cărui putere indicat pe etichetă. Evaluările și clasele lor sunt determinate de proprietarul spațiilor, ținând cont de cablajul existent sau de puterea dispozitivelor conectate.

Contorul de energie electrică și întreruptoarele sunt instalate într-un tablou de distribuție care îndeplinește toate cerințele de siguranță și pot fi integrate cu ușurință în interiorul încăperii.

La alegerea unei locații tablou de distribuție Trebuie amintit că proprietățile degajării termice sunt afectate de temperatura aerului. Prin urmare, este recomandabil să plasați șina cu mașini în interiorul încăperii.

Calculul valorii nominale necesare

Funcția principală de protecție a întreruptorului se extinde la cablare, astfel încât ratingul este selectat în funcție de secțiunea transversală a cablului. În acest caz, întregul circuit trebuie să asigure funcționarea normală a dispozitivelor conectate la acesta. Calcularea parametrilor sistemului este simplă, dar trebuie luate în considerare multe nuanțe pentru a evita erorile și problemele.

Determinarea puterii totale a consumatorilor

Unul dintre principalii parametri ai circuitului electric este puterea maximă posibilă a consumatorilor de energie electrică conectați la acesta. Când calculați acest indicator, nu puteți rezuma pur și simplu datele pașaportului dispozitivelor.

Componentă activă și nominală

Pentru orice dispozitiv alimentat cu energie electrică, producătorul este obligat să indice puterea activă (P). Această valoare determină cantitatea de energie care va fi convertită irevocabil ca urmare a funcționării dispozitivului și pentru care utilizatorul va plăti pe contor.

Dar pentru dispozitivele cu condensatoare sau un inductor, există o altă putere cu o valoare diferită de zero, care se numește reactiv (Q). Ajunge la dispozitiv și se întoarce aproape instantaneu.

Componenta reactivă nu participă la calculul energiei electrice uzate, dar împreună cu componenta activă formează așa-numita putere „totală” sau „nominală” (S), care pune o sarcină pe lanț.

cos(f) – parametru cu ajutorul căruia se poate determina puterea totală (nominală) din puterea activă (consumată). Dacă nu este egal cu unu, atunci este indicat în documentația tehnică a dispozitivului electric

Este necesar să se calculeze contribuția unui dispozitiv individual la sarcina totală a conductoarelor și a întreruptorului pe baza puterii sale totale: S = P /cos(f).

Curenți de pornire crescuti

Următoarea caracteristică a unor tipuri de aparate electrocasnice este prezența transformatoarelor, motoarelor electrice sau compresoarelor. Astfel de dispozitive consumă curent de pornire (pornire) la pornire.

Valoarea sa poate fi de câteva ori mai mare decât valorile standard, dar timpul de funcționare la putere crescută este scurt și variază de obicei între 0,1 și 3 secunde. O astfel de creștere pe termen scurt nu va declanșa eliberarea termică, dar componenta electromagnetică a comutatorului, care este responsabilă pentru supracurent de scurtcircuit, poate reacționa.

Această situație este relevantă în special pentru liniile dedicate la care sunt conectate echipamente precum mașinile de prelucrat lemnul.În acest caz, trebuie să calculați amperajul și, probabil, este logic să utilizați o mașină de clasa „D”.

Ținând cont de coeficientul cererii

Pentru circuitele care au o cantitate mare de echipamente conectate și niciun dispozitiv care consumă cea mai mare parte a curentului, utilizați factorul de cerere (ks). Scopul utilizării este că toate dispozitivele nu vor funcționa în același timp, așa că însumarea puterilor nominale va duce la o cifră supraestimată.

Coeficientul de cerere pentru grupuri de consumatori de energie electrică este stabilit în clauza 7 din SP 256.1325800.2016. De asemenea, vă puteți baza pe acești indicatori atunci când calculați independent puterea maximă.

Acest coeficient poate lua o valoare egală sau mai mică de unu. Calculele puterii de proiectare (P_r) al fiecărui dispozitiv are loc după formula:

P_r = ks * S

Puterea nominală totală a tuturor dispozitivelor este utilizată pentru a calcula parametrii circuitului. Utilizarea coeficientului de cerere este recomandabilă pentru birouri și spațiile mici de vânzare cu amănuntul cu un număr mare de calculatoare, echipamente de birou și alte echipamente alimentate dintr-un singur circuit.

Pentru liniile cu un număr mic de consumatori, acest coeficient nu este utilizat în forma sa pură. Acele dispozitive care este puțin probabil să fie pornite simultan cu mai multe dispozitive consumatoare de energie sunt eliminate din calculul puterii.

Deci, de exemplu, există puține șanse de a lucra într-o cameră de zi cu un fier de călcat și un aspirator în același timp. Iar pentru atelierele cu un număr mic de personal, sunt luate în considerare doar 2-4 dintre cele mai puternice scule electrice.

Calcul curent

Mașina este selectată pe baza valorii maxime de curent permisă în secțiunea de circuit. Este necesar să se obțină acest indicator, cunoscând puterea totală a consumatorilor electrici și tensiunea din rețea.

Conform GOST 29322-2014, din octombrie 2015, valoarea tensiunii ar trebui să fie egală cu 230 V pentru o rețea obișnuită și 400 V pentru o rețea trifazată. Cu toate acestea, în majoritatea cazurilor, vechii parametri sunt încă în vigoare: 220 și, respectiv, 380 V. Prin urmare, pentru calcule precise, este necesar să se efectueze măsurători folosind un voltmetru.

Puteți măsura tensiunea din rețeaua dvs. de acasă folosind un voltmetru sau un multimetru. Pentru a face acest lucru, trebuie doar să-i conectați contactele la o priză.

O altă problemă, deosebit de relevantă pentru cablaje electrice în sectorul privat, este furnizarea de alimentare cu tensiune insuficientă. Măsurătorile la astfel de obiecte problematice pot afișa valori în afara intervalului definit de GOST.

Mai mult, în funcție de nivelul de consum de energie electrică al vecinilor tăi, valoarea tensiunii poate varia foarte mult într-un timp scurt.

Acest lucru creează o problemă nu numai pentru funcționarea dispozitivelor, ci și pentru calcul curent. Când tensiunea scade, unele dispozitive pur și simplu pierd putere, iar unele care au un stabilizator de intrare își măresc consumul de energie electrică.

Este dificil să se efectueze calcule calitative ale parametrilor de circuit necesari în astfel de condiții. Prin urmare, va trebui fie să așezați cabluri cu o secțiune transversală în mod deliberat mare (ceea ce este scump), fie să rezolvați problema instalând un stabilizator de intrare sau conectând casa la o altă linie.

Stabilizatorul este instalat lângă tabloul de distribuție. Se întâmplă adesea ca aceasta să fie singura modalitate de a obține valori standard ale tensiunii în casă

După ce a fost găsită puterea totală a aparatelor electrice (S) și am aflat valoarea tensiunii (U), calcul curent (eu) sunt efectuate conform formulelor care sunt o consecință a legii lui Ohm:

eu_f = S/U_f pentru rețea monofazată

eu_l = S / (1,73 * U_l) pentru rețea trifazată

Aici indexul "f" înseamnă parametrii de fază și "l» – liniar.

Majoritatea dispozitivelor trifazate folosesc tipul de conexiune „stea” și, de asemenea, în conformitate cu acest circuit funcționează transformatorul, furnizând curent către consumator. Cu o sarcină simetrică, forțele liniare și de fază vor fi identice (eu_l = eu_f), iar tensiunea se calculează folosind formula:

U_l = 1,73 * U_f

Nuanțe ale selectării secțiunii transversale a cablului

Calitatea și parametrii firelor și cablurilor sunt reglementați de GOST 31996-2012. Conform acestui document, specificațiile sunt dezvoltate pentru produsele fabricate, unde este permisă o anumită gamă de valori ale caracteristicilor de bază. Producătorul este obligat să furnizeze un tabel de corespondență între secțiunea transversală a miezurilor și curentul de siguranță maxim.

Curentul maxim admisibil depinde de secțiunea transversală a firelor și de metoda de instalare. Ele pot fi așezate ascunse (în perete) sau deschise (în țeavă sau cutie).

Este necesar să se selecteze un cablu astfel încât să se asigure un flux sigur de curent corespunzător puterii totale calculate a aparatelor electrice. Conform PUE (reguli de instalare electrică), minim secțiunea transversală calculată a firuluiutilizat în spații rezidențiale trebuie să fie de cel puțin 1,5 mm².

Dimensiunile standard au următoarele valori: 1,5; 2,5; 4; 6 și 10 mm².

Uneori există un motiv pentru a utiliza fire cu o secțiune transversală cu un pas mai mare decât minimul admis. În acest caz, este posibil să se conecteze dispozitive suplimentare sau să se înlocuiască pe cele existente cu altele mai puternice, fără a lucra costisitoare și consumatoare de timp la așezarea cablurilor noi.

Calculul parametrilor mașinii

Pentru orice circuit trebuie îndeplinită următoarea inegalitate:

eu_n <=Eu_p / 1.45

Aici eu_n – curentul nominal al mașinii și eu_p – curent admisibil pentru cablare. Această regulă asigură eliberarea garantată atunci când sarcina admisă este depășită pentru o perioadă lungă de timp.

Inegalitatea „In <= Ip / 1.45” este condiția principală la finalizarea perechii „mașină-cablu”. Nerespectarea acestei reguli poate duce la un incendiu în cablaj.

Valoarea nominală a mașinii poate fi calculată atât prin sarcina totală, cât și prin secțiunea transversală a firelor cablajului deja instalat. Să presupunem că există o diagramă pentru conectarea aparatelor electrice, dar cablajul nu a fost încă așezat.

În acest caz, succesiunea acțiunilor este următoarea:

1. Calculul puterii totale de curent a aparatelor electrice conectate la rețea.
2. Selectați o mașină cu o valoare nominală nu mai mică decât valoarea calculată.
3. Selectarea secțiunii transversale a cablului în funcție de ratingul mașinii.

Exemplu:

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

Dacă cablajul a fost deja așezat, atunci succesiunea acțiunilor este diferită:

1. Determinarea curentului admisibil pentru o secțiune transversală cunoscută și metoda de cablare conform tabelului furnizat de producător.
2. Alegerea întreruptorului.
3. Calculul puterii dispozitivelor conectate. Echiparea unui grup de dispozitive astfel încât sarcina totală pe circuit să fie mai mică decât valoarea nominală.

Exemplu. Lăsați două cabluri cu un singur conductor să fie așezate deschis, D = 6 mm², Apoi:

1. eu_p = 46 A;
2. eu_n <=Eu_p / 1,45 = 32 A;
3. S = I_n * 220 = 7,0 kW.

La punctul 2 al ultimului exemplu există o ușoară aproximare acceptabilă. Valoarea exactă a lui I_n = eu_p / 1,45 = 31,7 A rotunjit la 32 A.

Alegerea între mai multe denumiri

Uneori apare o situație când puteți selecta mai multe mașini cu evaluări diferite pentru a proteja circuitul.De exemplu, cu o putere totală a aparatelor electrice de 4 kW (18 A), cablarea cu o secțiune transversală a miezului de cupru de 4 mm a fost aleasă cu rezervă². Pentru această combinație, puteți instala întrerupătoare de 20 și 25 A.

Dacă schema electrică presupune prezența protecției pe mai multe niveluri, atunci trebuie să selectați întrerupătoarele astfel încât valoarea nominală a celui mai mare (în figura din dreapta - 25 A) să fie mai mare decât cea a întrerupătoarelor de niveluri inferioare

Avantajul alegerii unui comutator cu cel mai mare rating este capacitatea de a conecta dispozitive suplimentare fără a schimba elementele circuitului. Cel mai adesea asta fac ei.

Alegerea unei mașini cu un rating mai mic este susținută de faptul că eliberarea sa termică va răspunde mai rapid la un curent crescut. Cert este că unele dispozitive pot avea o defecțiune, ceea ce va duce la o creștere a consumului de energie, dar nu până la punctul de scurtcircuit.

De exemplu, o defecțiune a rulmentului motorului unei mașini de spălat va duce la o creștere bruscă a curentului în înfășurare. Dacă mașina reacționează rapid la depășirea valorilor permise și se oprește, motorul nu se va arde.

Concluzii și video util pe această temă

Proiectarea unui întrerupător și clasificarea acestuia. Conceptul de caracteristici timp-curent și selectarea ratingului în funcție de secțiunea transversală a cablului:

Calculul puterii dispozitivelor și selectarea unei mașini folosind prevederile PUE:

Alegerea întreruptorului trebuie luată în mod responsabil, deoarece siguranța sistemului electric de acasă depinde de aceasta. Cu toți mulți parametri de intrare și nuanțe de calcul, este necesar să ne amintim că principala funcție de protecție a mașinii se aplică cablajului.

Vă rugăm să scrieți comentarii, să puneți întrebări și să postați fotografii legate de subiectul articolului în blocul de mai jos. Partajați informații utile care pot fi utile vizitatorilor site-ului. Spuneți-ne despre propria dvs. experiență în alegerea întrerupătoarelor de circuit pentru a proteja cablurile electrice din țară sau casă.