Selecció d'una màquina en funció de la potència de càrrega, la secció del cable i el corrent: principis i fórmules de càlcul

Per organitzar una font d'alimentació interna sense problemes, cal assignar branques separades. Cada línia ha d'estar equipada amb el seu propi dispositiu de protecció que protegeixi l'aïllament del cable de la fusió. Tanmateix, no tothom sap quin dispositiu comprar. Estàs d'acord?

Aprendràs tot sobre l'elecció de màquines automàtiques en funció de la potència de càrrega de l'article que us vam presentar. Us explicarem com determinar la qualificació per trobar un interruptor de la classe requerida. Tenir en compte les nostres recomanacions garanteix la compra dels aparells necessaris que poden eliminar situacions perilloses durant el funcionament del cablejat.

Interruptors automàtics per a xarxes domèstiques

Les organitzacions de subministrament d'electricitat connecten cases i apartaments realitzant treballs de connexió del cable a la centraleta. Totes les instal·lacions de cablejat a les instal·lacions les realitzen els seus propietaris o especialistes contractats.

Per seleccionar un interruptor automàtic per protegir cada circuit individual, cal conèixer-ne la classificació, la classe i algunes altres característiques.

Paràmetres bàsics i classificació

Les màquines domèstiques s'instal·len a l'entrada d'un circuit elèctric de baixa tensió i estan dissenyades per resoldre els problemes següents:

• activació o desactivació manual o electrònica d'un circuit elèctric;
• protecció del circuit: tall de corrent durant una sobrecàrrega menor a llarg termini;
• Protecció del circuit: aturada instantània del corrent en cas de curtcircuit.

Cada interruptor té una característica, expressada en amperes, que s'anomena corrent nominal (jo_n) o "valor nominal".

L'essència d'aquest valor és més fàcil d'entendre utilitzant el coeficient d'excés del valor nominal:

K = I / I_n,

on I és la força actual real.

• K < 1,13: en 1 hora no es produirà un dispar;
• K > 1,45: l'aturada es produirà en 1 hora.

Aquests paràmetres es fixen a la clàusula 8.6.2. GOST R 50345-2010. Per esbrinar quant de temps trigarà a produir-se una parada a K>1,45, heu d'utilitzar un gràfic que reflecteixi la característica temps-corrent d'un model de màquina específic.

Si el corrent supera el valor nominal de l'interruptor en 2 vegades durant molt de temps, l'obertura es produirà en un període de 8 segons a 4 minuts. La velocitat de resposta depèn de la configuració del model i de la temperatura ambient

A més, cada tipus d'interruptor té un rang de corrent definit (jo_a), en què s'activa el mecanisme d'alliberament instantani:

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

Els dispositius de tipus "B" s'utilitzen principalment per a línies de llargària considerable. En locals residencials i d'oficines, s'utilitzen interruptors automàtics de classe "C" i els dispositius marcats "D" protegeixen els circuits on hi ha equips amb un coeficient de corrent d'arrencada elevat.

La línia estàndard de màquines domèstiques inclou dispositius amb classificacions de 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 i 63 A.

Disseny estructural de llançaments

En modern tallacircuits Hi ha dos tipus d'alliberaments: tèrmics i electromagnètics.

Un llançament bimetàl·lic té la forma d'una placa creada a partir de dos metalls conductors amb diferent expansió tèrmica.Aquest disseny, en superar el valor nominal durant molt de temps, comporta l'escalfament de la peça, la seva flexió i l'activació del mecanisme de tall de circuit.

Per a algunes màquines, podeu utilitzar el cargol d'ajust per canviar els paràmetres del corrent al qual es produeix l'apagada. En el passat, aquesta tècnica s'utilitzava sovint per "ajustar" un dispositiu, però aquest procediment requereix un coneixement especialitzat en profunditat i diverses proves.

Girant el cargol d'ajust (ressaltat amb un rectangle vermell) en sentit contrari a les agulles del rellotge, podeu aconseguir un temps de resposta més llarg per a l'alliberament tèrmic.

Ara al mercat podeu trobar molts models de qualificacions estàndard de diferents fabricants, les característiques de temps i corrent són lleugerament diferents (però al mateix temps compleixen els requisits reglamentaris). Per tant, és possible seleccionar una màquina amb la configuració de "fàbrica" ​​necessària, la qual cosa elimina el risc d'un calibratge incorrecte.

L'alliberament electromagnètic evita el sobreescalfament de la línia com a resultat d'un curtcircuit. Reacciona gairebé instantàniament, però el valor actual ha de ser diverses vegades superior al valor nominal. Estructuralment, aquesta part és un solenoide. La sobreintensitat genera un camp magnètic que mou el nucli, trencant el circuit.

Compliment dels principis de selectivitat

Si hi ha un circuit elèctric ramificat, és possible organitzar la protecció de manera que en cas de curtcircuit només es desconnecti la branca on es produeix la situació d'emergència. Per a això, s'utilitza el principi de selectivitat de commutació.

Un diagrama visual que mostra el principi de funcionament d'un sistema d'interruptors amb una funció implementada de selectivitat (selectivitat) de funcionament quan es produeix un curtcircuit

Per garantir l'aturada selectiu, s'instal·len interruptors automàtics de tall instantani a les etapes inferiors, trencant el circuit en 0,02 - 0,2 segons. L'interruptor situat en una etapa superior té un retard de funcionament de 0,25 - 0,6 s o es fa segons un circuit "selectiu" especial d'acord amb la norma DIN VDE 0641-21.

Per garantir la seguretat funcionament selectiu de màquines És millor utilitzar màquines d'un fabricant. Per als interruptors d'una sola gamma de models, hi ha taules de selectivitat que indiquen possibles combinacions.

Les regles d'instal·lació més senzilles

La secció del circuit que cal protegir amb un interruptor pot ser monofàsica o trifàsica, tenir un neutre, així com un cable PE (terra). Per tant, les màquines tenen d'1 a 4 pols, als quals està connectat el conductor. Quan es creen les condicions per disparar, tots els contactes es desconnecten simultàniament.

Les màquines del panell estan muntades en un carril DIN especialment designat. Proporciona una connexió compacta i segura, així com un accés còmode a l'interruptor

Les màquines s'instal·len de la següent manera:

• unipolar per fase;
• bipolar per fase i neutre;
• tripolar per a 3 fases;
• quadripolar per a 3 fases i neutre.

No obstant això, està prohibit fer el següent:

• instal·lar interruptors automàtics unipolars al neutre;
• inseriu el cable PE a la màquina;
• instal·leu tres unipols en comptes d'un disjuntor de tres pols, si almenys un consumidor trifàsic està connectat al circuit.

Tots aquests requisits s'especifiquen al PUE i s'han de complir.

A cada casa o habitació a la qual es subministra electricitat s'instal·la una màquina d'introducció.El seu valor nominal el determina el proveïdor i aquest valor s'especifica en el contracte de connexió elèctrica. L'objectiu d'aquest interruptor és protegir l'àrea des del transformador fins al consumidor.

Després de la màquina introductòria, es connecta un comptador (monofàsic o trifàsic) a la línia i dispositiu de corrent residual, les funcions de les quals difereixen del funcionament de l'interruptor automàtic i diferencial.

Si l'habitació està connectada a diversos circuits, cadascun d'ells està protegit per un interruptor separat, la potència del qual indicat a l'etiqueta. Les seves qualificacions i classes les determina el propietari del local, tenint en compte el cablejat existent o la potència dels dispositius connectats.

El comptador d'electricitat i els interruptors automàtics s'instal·len en un quadre de distribució que compleix tots els requisits de seguretat i es pot integrar fàcilment a l'interior de l'habitació.

A l'hora d'escollir una ubicació centralita Cal recordar que les propietats de l'alliberament tèrmic es veuen afectades per la temperatura de l'aire. Per tant, s'aconsella col·locar el rail amb màquines dins de la pròpia sala.

Càlcul de la denominació requerida

La funció de protecció principal de l'interruptor s'estén al cablejat, de manera que la classificació es selecciona en funció de la secció transversal del cable. En aquest cas, tot el circuit ha de garantir el funcionament normal dels dispositius connectats a ell. Calcular els paràmetres del sistema és senzill, però cal tenir en compte molts matisos per evitar errors i problemes.

Determinació de la potència total dels consumidors

Un dels principals paràmetres del circuit elèctric és la màxima potència possible dels consumidors elèctrics connectats a ell. Quan calculeu aquest indicador, no podeu resumir simplement les dades del passaport dels dispositius.

Component actiu i nominal

Per a qualsevol dispositiu alimentat amb electricitat, el fabricant ha d'indicar la potència activa (P). Aquest valor determina la quantitat d'energia que es convertirà de manera irrevocable com a resultat del funcionament del dispositiu i per la qual l'usuari pagarà al comptador.

Però per als dispositius amb condensadors o inductor, hi ha una altra potència amb un valor diferent de zero, que s'anomena reactiva (Q). Arriba al dispositiu i torna gairebé a l'instant.

El component reactiu no participa en el càlcul de l'electricitat usada, però juntament amb el component actiu forma l'anomenada potència “total” o “nominal” (S), que posa una càrrega a la cadena.

cos(f) – paràmetre amb el qual podeu determinar la potència total (nominal) a partir de la potència activa (consumida). Si no és igual a un, s'indica a la documentació tècnica del dispositiu elèctric

Cal calcular la contribució d'un dispositiu individual a la càrrega total dels conductors i de l'interruptor basant-se en la seva potència total: S = P /cos(f).

Augment dels corrents d'arrencada

La següent característica d'alguns tipus d'electrodomèstics és la presència de transformadors, motors elèctrics o compressors. Aquests dispositius consumeixen corrent d'entrada (engegada) quan s'engeguen.

El seu valor pot ser diverses vegades superior als valors estàndard, però el temps de funcionament amb una potència augmentada és curt i normalment oscil·la entre 0,1 i 3 segons. Aquesta pujada a curt termini no activarà l'alliberament tèrmic, però el component electromagnètic de l'interruptor, que és responsable de la sobreintensitat del curtcircuit, pot reaccionar.

Aquesta situació és especialment rellevant per a línies dedicades a les quals estan connectats equips com ara màquines per a treballar la fusta.En aquest cas, cal calcular l'amperatge i, potser, té sentit utilitzar una màquina de classe "D".

Tenint en compte el coeficient de demanda

Per als circuits que tenen una gran quantitat d'equips connectats i cap dispositiu que consumeixi la major part del corrent, utilitzeu el factor de demanda (ks). L'objectiu d'utilitzar-lo és que tots els dispositius no funcionaran al mateix temps, de manera que resumir les potències nominals donarà lloc a una xifra sobreestimada.

El coeficient de demanda per a col·lectius de consumidors d'electricitat s'estableix a la clàusula 7 de la SP 256.1325800.2016. També podeu confiar en aquests indicadors quan calculeu de manera independent la potència màxima.

Aquest coeficient pot prendre un valor igual o inferior a un. Càlculs de potència de disseny (P_r) de cada dispositiu es produeix segons la fórmula:

P_r = ks * S

La potència nominal total de tots els dispositius s'utilitza per calcular els paràmetres del circuit. S'aconsella l'ús del coeficient de demanda per a oficines i petits comerços amb un gran nombre d'ordinadors, equips d'oficina i altres equips alimentats des d'un circuit.

Per a línies amb un nombre reduït de consumidors, aquest coeficient no s'utilitza en la seva forma pura. Aquells dispositius que és poc probable que s'encenguin simultàniament amb dispositius que consumeixen més energia s'eliminen del càlcul de potència.

Així, per exemple, hi ha poques possibilitats de treballar en una sala d'estar amb una planxa i una aspiradora alhora. I per als tallers amb un nombre reduït de personal, només es tenen en compte 2-4 de les eines elèctriques més potents.

Càlcul actual

La màquina es selecciona en funció del valor de corrent màxim permès a la secció del circuit. Cal obtenir aquest indicador, coneixent la potència total dels consumidors elèctrics i la tensió a la xarxa.

Segons GOST 29322-2014, a partir d'octubre de 2015, el valor de la tensió hauria de ser igual a 230 V per a una xarxa normal i 400 V per a una xarxa trifàsica. Tanmateix, en la majoria dels casos, els antics paràmetres segueixen vigents: 220 i 380 V, respectivament. Per tant, per a càlculs precisos, cal prendre mesures amb un voltímetre.

Podeu mesurar la tensió de la vostra xarxa domèstica amb un voltímetre o un multímetre. Per fer-ho, només cal connectar els seus contactes a una presa de corrent.

Un altre problema, especialment rellevant per cablejat elèctric en el sector privat, és el subministrament d'alimentació amb una tensió insuficient. Les mesures en aquests objectes problemàtics poden mostrar valors fora de l'interval definit per GOST.

A més, depenent del nivell de consum elèctric dels teus veïns, el valor de la tensió pot variar molt en poc temps.

Això crea un problema no només per al funcionament dels dispositius, sinó també per càlcul actual. Quan la tensió baixa, alguns dispositius simplement perden energia, i alguns que tenen un estabilitzador d'entrada augmenten el seu consum elèctric.

En aquestes condicions, és difícil realitzar càlculs qualitatius dels paràmetres del circuit requerits. Per tant, haureu de col·locar cables amb una secció transversal deliberadament gran (que és cara) o resoldre el problema instal·lant un estabilitzador d'entrada o connectant la casa a una altra línia.

L'estabilitzador s'instal·la al costat del quadre de comandament. Sovint passa que aquesta és l'única manera d'obtenir valors de tensió estàndard a la casa

Després de trobar la potència total dels aparells elèctrics (S) i esbrina el valor de la tensió (U), càlcul actual (jo) es realitzen segons fórmules que són conseqüència de la llei d'Ohm:

jo_f = S/U_f per a xarxa monofàsica

jo_l = S / (1,73 * U_l) per a la xarxa trifàsica

Aquí l'índex "f" significa paràmetres de fase i "l" - lineal.

La majoria dels dispositius trifàsics utilitzen el tipus de connexió "estrella", i també és segons aquest circuit que funciona el transformador, lliurant corrent al consumidor. Amb una càrrega simètrica, les forces lineals i de fase seran idèntiques (jo_l = jo_f), i la tensió es calcula amb la fórmula:

U_l = 1,73 * U_f

Matisos de la selecció de la secció del cable

La qualitat i els paràmetres dels cables i cables estan regulats per GOST 31996-2012. Segons aquest document, es desenvolupen especificacions per als productes manufacturats, on es permet un cert rang de valors de característiques bàsiques. El fabricant està obligat a proporcionar una taula de correspondència entre la secció transversal dels nuclis i el corrent màxim de seguretat.

El corrent màxim permès depèn de la secció transversal dels cables i del mètode d'instal·lació. Es poden col·locar amagats (a la paret) o oberts (en tub o caixa).

Cal seleccionar un cable de manera que garanteixi el flux segur de corrent corresponent a la potència total calculada dels aparells elèctrics. Segons el PUE (normes d'instal·lació elèctrica), el mínim secció del cable calculadautilitzat en locals residencials ha de tenir com a mínim 1,5 mm².

Les mides estàndard tenen els valors següents: 1,5; 2,5; 4; 6 i 10 mm².

De vegades hi ha una raó per utilitzar cables amb una secció transversal un pas més gran que el mínim permès. En aquest cas, és possible connectar dispositius addicionals o substituir els existents per altres de més potents sense un treball costós i que requereix molt de temps per col·locar nous cables.

Càlcul dels paràmetres de la màquina

Per a qualsevol circuit s'ha de complir la següent desigualtat:

jo_n <=I_pàg / 1.45

Aquí jo_n – corrent nominal de la màquina, i jo_pàg - Corrent admissible per al cablejat. Aquesta norma garanteix l'alliberament garantit quan es supera la càrrega permesa durant molt de temps.

La desigualtat "En <= Ip / 1,45" és la condició principal a l'hora de completar el parell "màquina-cable". L'incompliment d'aquesta norma pot provocar un incendi al cablejat.

El valor nominal de la màquina es pot calcular tant per la càrrega total com per la secció transversal dels cables del cablejat ja instal·lat. Diguem que hi ha un esquema per connectar els aparells elèctrics, però encara no s'ha posat el cablejat.

En aquest cas, la seqüència d'accions és la següent:

1. Càlcul de la intensitat total de corrent dels aparells elèctrics connectats a la xarxa.
2. Seleccioneu una màquina amb una denominació no inferior al valor calculat.
3. Selecció de la secció del cable segons la capacitat de la màquina.

Exemple:

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

Si el cablejat ja s'ha posat, la seqüència d'accions és diferent:

1. Determinació del corrent admissible per a una secció transversal coneguda i mètode de cablejat segons la taula proporcionada pel fabricant.
2. Selecció de l'interruptor.
3. Càlcul de la potència dels dispositius connectats. Equipar un grup de dispositius de manera que la càrrega total del circuit sigui inferior al valor nominal.

Exemple. Posem obertament dos cables d'un sol nucli, D = 6 mm², Aleshores:

1. jo_pàg = 46 A;
2. jo_n <=I_pàg / 1,45 = 32 A;
3. S = I_n * 220 = 7,0 kW.

Al punt 2 de l'últim exemple hi ha una lleugera aproximació acceptable. El valor exacte de I_n = jo_pàg / 1,45 = 31,7 A arrodonit a 32 A.

Elecció entre diverses denominacions

De vegades es produeix una situació en què es poden seleccionar diverses màquines amb diferents classificacions per protegir el circuit.Per exemple, amb una potència total d'aparells elèctrics de 4 kW (18 A), es va triar un cablejat amb una secció transversal de nucli de coure de 4 mm amb reserva.². Per a aquesta combinació, podeu instal·lar interruptors de 20 i 25 A.

Si l'esquema de cablejat elèctric suposa la presència d'una protecció multinivell, heu de seleccionar interruptors automàtics de manera que el valor de la classificació del més alt (a la figura de la dreta - 25 A) sigui més gran que el dels interruptors de nivells inferiors

L'avantatge d'escollir un interruptor amb la qualificació més alta és la possibilitat de connectar dispositius addicionals sense canviar els elements del circuit. Molt sovint això és el que fan.

L'elecció d'una màquina amb una classificació més baixa està recolzada pel fet que el seu alliberament tèrmic respondrà més ràpidament a un corrent augmentat. El cas és que alguns dispositius poden tenir un mal funcionament, la qual cosa comportarà un augment del consum d'energia, però no fins al punt d'un curtcircuit.

Per exemple, una fallada del coixinet del motor d'una rentadora provocarà un fort augment del corrent al bobinatge. Si la màquina reacciona ràpidament en superar els valors permesos i s'apaga, el motor no es cremarà.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Disseny d'un interruptor automàtic i la seva classificació. El concepte de característiques temps-corrent i selecció de valoració segons la secció transversal del cable:

Càlcul de la potència dels dispositius i selecció d'una màquina mitjançant les disposicions del PUE:

L'elecció de l'interruptor s'ha de prendre de manera responsable, ja que d'això depèn la seguretat del sistema elèctric a casa. Amb tots els paràmetres d'entrada i matisos de càlcul, cal recordar que la funció de protecció principal de la màquina s'aplica al cablejat.

Si us plau, escriviu comentaris, feu preguntes i publiqueu fotos relacionades amb el tema de l'article al bloc següent. Comparteix informació útil que pot ser útil per als visitants del lloc. Expliqueu-nos la vostra pròpia experiència en l'elecció d'interruptors per protegir el cablejat elèctric del país o de la llar.