Maschinenauswahl nach Lastleistung, Kabelquerschnitt und Strom: Grundsätze und Formeln für Berechnungen

Für die Organisation einer einwandfrei funktionierenden internen Stromversorgung ist es erforderlich, separate Niederlassungen zuzuweisen. Jede Leitung muss mit einer eigenen Schutzeinrichtung ausgestattet sein, die die Kabelisolierung vor Verschmelzung schützt. Allerdings weiß nicht jeder, welches Gerät er kaufen soll. Stimmen Sie zu

In dem von uns vorgestellten Artikel erfahren Sie alles über die Auswahl der Maschinen nach Lastleistung. Wir erklären Ihnen, wie Sie die Nennleistung für einen Leistungsschalter der erforderlichen Klasse ermitteln. Die Berücksichtigung unserer Empfehlungen garantiert den Kauf der erforderlichen Geräte, mit denen bedrohliche Situationen während des Betriebs der Verkabelung vermieden werden können.

Leistungsschalter für Haushaltsnetze

Stromversorgungsunternehmen führen den Anschluss von Häusern und Wohnungen durch und führen Arbeiten zum Anschluss des Kabels an die Telefonzentrale durch. Alle Aktivitäten zur Installation der Verkabelung im Raum werden von den Eigentümern oder von beauftragten Spezialisten durchgeführt.

Um einen Automaten zum Schutz jedes einzelnen Stromkreises auszuwählen, müssen Sie dessen Nennleistung, Klasse und einige andere Eigenschaften kennen.

Schlüsselparameter und Klassifizierung

Haushaltsmaschinen werden am Eingang eines Niederspannungskreises installiert und sollen die folgenden Probleme lösen:

• manuelles oder elektronisches Ein- und Ausschalten des Stromkreises;
• Stromkreisschutz: Stromausfall bei leicht längerer Überlastung;
• Stromkreisschutz: Momentane Stromunterbrechung bei Kurzschluss.

Jeder Schalter hat eine in Ampere ausgedrückte Eigenschaft, die aufgerufen wird Nennstrom (Ich_n) oder "Nennwert".

Das Wesen dieses Wertes ist mit dem Überschusskoeffizienten leichter zu verstehen:

K = I / I._n,

wo ich die wirkliche aktuelle Stärke bin.

• K <1,13: Die Trennung (Auslösung) erfolgt nicht innerhalb von 1 Stunde.
• K> 1,45: Das Herunterfahren erfolgt innerhalb von 1 Stunde.

Diese Parameter sind in Abschnitt 8.6.2 festgelegt. GOST R 50345-2010.Um herauszufinden, wie lange eine Fahrt bei K> 1,45 dauern wird, müssen Sie ein Diagramm verwenden, das die Zeit-Strom-Charakteristik eines bestimmten Maschinenmodells widerspiegelt.

Wenn der Strom den Nennwert des Leistungsschalters um das Zweifache überschreitet, erfolgt die Öffnung in einem Zeitraum von 8 Sekunden bis 4 Minuten. Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt von der Modelleinstellung und der Umgebungstemperatur ab.

Außerdem hat jeder Leistungsschaltertyp einen Strombereich (Ich_a), bei dem der Sofortauslösemechanismus ausgelöst wird:

• Klasse "B": I._a = (3 * I._n .. 5 * I._n];
• Klasse "C": I._a = (5 * I._n .. 10 * I._n];
• Klasse "D": I._a = (10 * I._n .. 20 * I._n].

Geräte vom Typ „B“ werden hauptsächlich für Leitungen mit beträchtlicher Länge verwendet. Leistungsschalter der Klasse „C“ werden in Wohn- und Büroräumen verwendet, und mit „D“ gekennzeichnete Geräte schützen Stromkreise, wenn Geräte mit einem großen Anlaufstromkoeffizienten vorhanden sind.

Die Standardreihe von Haushaltsmaschinen umfasst Geräte mit Nennwerten von 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 und 63 A.

Das Design der Releases

In der Moderne Leistungsschalter Es gibt zwei Arten von Freisetzungen: thermische und elektromagnetische.

Die Bimetallfreisetzung erfolgt in Form einer Platte aus zwei leitenden Metallen mit unterschiedlicher Wärmeausdehnung. Eine solche Konstruktion führt bei längerem Überschreiten des Nennwerts zu einer Erwärmung des Teils, seiner Biegung und Auslösung des Schaltungsöffnungsmechanismus.

Bei einigen Maschinen können Sie mit der Einstellschraube den Strom ändern, bei dem die Auslösung erfolgt. Früher wurde diese Technik häufig verwendet, um das Gerät zu „verfeinern“. Dieses Verfahren erfordert jedoch fundiertes Fachwissen und mehrere Tests.

Durch Drehen der Einstellschraube (in einem roten Rechteck hervorgehoben) gegen den Uhrzeigersinn können Sie eine längere Reaktionszeit für die thermische Freigabe erzielen

Jetzt auf dem Markt finden Sie viele Modelle mit Standardbewertungen verschiedener Hersteller, deren Zeit-Strom-Eigenschaften geringfügig voneinander abweichen (aber gleichzeitig den gesetzlichen Anforderungen entsprechen). Daher ist es möglich, eine Maschine mit den erforderlichen „Werkseinstellungen“ auszuwählen, wodurch das Risiko einer falschen Kalibrierung ausgeschlossen wird.

Eine elektromagnetische Freigabe verhindert eine Überhitzung der Leitung durch Kurzschluss. Es reagiert fast sofort, gleichzeitig muss der Wert der Stromstärke um ein Vielfaches höher sein als der Nennwert. Strukturell ist dieser Teil ein Magnet. Überstrom erzeugt ein Magnetfeld, das den Kern bewegt und den Stromkreis öffnet.

Einhaltung der Selektivitätsprinzipien

Bei Vorhandensein eines verzweigten Stromkreises ist es möglich, den Schutz so zu organisieren, dass im Falle eines Kurzschlusses nur der Zweig ausgeschaltet wird, an dem der Notfall auftritt. Hierzu wird das Prinzip der Selektivität von Schaltern verwendet.

Visuelles Diagramm, das das Funktionsprinzip eines Systems von Leistungsschaltern mit einer implementierten Funktion des Selektivitätsbetriebs (Selektivitätsbetrieb) im Falle eines Kurzschlusses zeigt

Um ein selektives Abschalten zu gewährleisten, sind in den unteren Stufen automatische Geräte mit sofortiger Abschaltung installiert, die den Stromkreis in 0,02 bis 0,2 Sekunden öffnen. Der in einer höheren Stufe befindliche Leistungsschalter hat entweder eine Auslöseverzögerung von 0,25 - 0,6 s oder wird nach einem speziellen „selektiven“ Stromkreis nach DIN VDE 0641-21 hergestellt.

Für garantierte Sicherheit selektiver Betrieb von Automaten Es ist besser, Maschinen eines Herstellers zu verwenden. Für Leistungsschalter einer einzelnen Modellreihe gibt es Selektivitätstabellen, die mögliche Kombinationen angeben.

Einfache Installationsregeln

Der Teil des Stromkreises, der mit einem Leistungsschalter geschützt werden muss, kann einphasig oder dreiphasig sein, einen Neutralleiter sowie einen PE-Draht (Masse) aufweisen. Daher haben die Maschinen 1 bis 4 Pole, die einen leitenden Kern führen.Wenn Bedingungen für die Auslösung geschaffen werden, werden alle Kontakte gleichzeitig getrennt.

Die Maschinen im Schild sind auf einer speziell entwickelten DIN-Schiene montiert. Es bietet eine kompakte und sichere Verbindung sowie einen bequemen Zugang zum Switch.

Die Maschinen werden wie folgt installiert:

• unipolar pro Phase;
• bipolar für Phase und Neutral;
• dreipolig in 3 Phasen;
• vierpolig in 3 Phasen und neutral.

Es ist verboten, Folgendes zu tun:

• Installieren Sie einpolige Leistungsschalter am Neutralleiter.
• PE-Draht in die Maschine einführen;
• Installieren Sie drei einpolige Geräte anstelle eines dreipoligen Leistungsschalters, wenn mindestens ein dreiphasiger Verbraucher an den Stromkreis angeschlossen ist.

Alle diese Anforderungen sind im EMP festgelegt und müssen beachtet werden.

In jedem Haus oder Raum, an den Strom angeschlossen ist, ist eine Einführungsmaschine installiert. Sein Wert wird vom Lieferanten festgelegt und dieser Wert ist im Vertrag über den Anschluss von Elektrizität festgelegt. Der Zweck eines solchen Schalters besteht darin, den Abschnitt vom Transformator zum Verbraucher zu schützen.

Nach der Einführungsmaschine wird ein Zähler an die Leitung angeschlossen (ein- oder dreiphasig) und Fehlerstromschutzschalter, deren Funktionen sich vom Betrieb eines Leistungsschalters und eines Differentialschalters unterscheiden.

Wenn der Raum an mehrere Stromkreise angeschlossen ist, wird jeder von ihnen durch eine separate Maschine geschützt, deren Stromversorgung auf der Markierung angegeben. Ihre Bewertungen und Klassen werden vom Eigentümer des Betriebsgeländes unter Berücksichtigung der vorhandenen Verkabelung oder der Leistung der angeschlossenen Geräte festgelegt.

Ein Stromzähler und Leistungsschalter sind in einer Schalttafel installiert, die alle Sicherheitsanforderungen erfüllt und problemlos in das Innere eines Raums integriert werden kann

Bei der Auswahl eines Ortes Telefonzentrale Es ist zu beachten, dass die Lufttemperatur die Eigenschaften der thermischen Freisetzung beeinflusst. Daher ist es ratsam, eine Schiene mit Maschinen im Raum zu haben.

Berechnung des erforderlichen Nennwerts

Die Hauptschutzfunktion des Leistungsschalters erstreckt sich auf die Verkabelung, sodass die Bewertung entlang des Kabelquerschnitts erfolgt. In diesem Fall sollte der gesamte Stromkreis den regelmäßigen Betrieb der daran angeschlossenen Geräte gewährleisten. Die Berechnung der Systemparameter ist einfach, es müssen jedoch viele Nuancen berücksichtigt werden, um Fehler und Probleme zu vermeiden.

Ermittlung der Gesamtkapazität der Verbraucher

Einer der Hauptparameter des Stromkreises ist die maximal mögliche Leistung der an ihn angeschlossenen Stromverbraucher. Bei der Berechnung dieses Indikators können Sie nicht nur die Passdaten der Geräte zusammenfassen.

Aktive und bewertete Komponente

Bei Geräten, die mit Strom betrieben werden, muss der Hersteller die Wirkleistung angeben (P.) Dieser Wert bestimmt die Energiemenge, die durch das Gerät unwiderruflich umgewandelt wird und für die der Benutzer auf dem Zähler bezahlt.

Für Geräte mit Kondensatoren oder einer Induktivität gibt es jedoch eine andere Leistung mit einem Wert ungleich Null, die als Blindleistung bezeichnet wird (Q.) Sie erreicht das Gerät und kehrt fast sofort zurück.

Die Blindkomponente nimmt nicht an der Berechnung des verbrauchten Stroms teil, sondern bildet zusammen mit dem Wirkstoff die sogenannte „volle“ oder „Nennleistung“ (S.), wodurch die Schaltung belastet wird.

cos (f) ist ein Parameter, mit dem Sie die Gesamtleistung (Nennleistung) aus der aktiven (verbrauchten) Leistung ermitteln können. Wenn es nicht gleich Eins ist, wird es in der technischen Dokumentation für das Elektrogerät angegeben

Es ist notwendig, den Beitrag eines separaten Geräts zur Gesamtlast der leitenden Drähte und der Maschine entsprechend ihrer vollen Leistung zu berücksichtigen: S. = P. / cos (f).

Erhöhte Anlaufströme

Das nächste Merkmal einiger Arten von Haushaltsgeräten ist das Vorhandensein von Transformatoren, Elektromotoren oder Kompressoren. Solche Geräte verbrauchen zu Beginn des Betriebs einen Startstrom.

Sein Wert kann um ein Vielfaches höher sein als die Standardanzeigen, aber die Betriebszeit bei hoher Leistung ist gering und liegt normalerweise zwischen 0,1 und 3 Sekunden. Ein derartiger kurzfristiger Stoß führt nicht zum Betrieb der thermischen Freisetzung, aber die elektromagnetische Komponente des Leistungsschalters, die für einen Überstromkurzschluss verantwortlich ist, kann reagieren.

Diese Situation ist besonders relevant für Mietleitungen, an die Geräte wie Holzbearbeitungsmaschinen angeschlossen sind. In diesem Fall müssen Sie die Stromstärke berechnen. Möglicherweise ist es sinnvoll, einen Automaten der Klasse „D“ zu verwenden.

Nachfragefaktor

Für Stromkreise, an die eine große Menge an Geräten angeschlossen ist und für die es kein Gerät gibt, das den größten Teil des Stroms verbraucht, ist ein Anforderungskoeffizient (ks) Die Bedeutung der Anwendung besteht darin, dass nicht alle Geräte gleichzeitig arbeiten, sodass die Summe der Nennleistung zu einer überschätzten Rate führt.

Der Nachfragekoeffizient für Gruppen von Stromverbrauchern ist in Abschnitt 7 von SP 256.1325800.2016 festgelegt. Sie können sich auch auf diese Indikatoren verlassen, wenn Sie die maximale Leistung unabhängig berechnen

Dieser Koeffizient kann einen Wert annehmen, der gleich oder kleiner als eins ist. Geschätzte Leistungsberechnungen (P._r) jedes Geräts erfolgt nach folgender Formel:

P._r = ks * S.

Die Gesamtnennleistung aller Geräte wird zur Berechnung der Schaltungsparameter verwendet. Die Verwendung des Bedarfskoeffizienten ist für Büro- und kleine Einzelhandelsräume mit einer großen Anzahl von Computern, Bürogeräten und anderen Geräten, die von einem Stromkreis gespeist werden, ratsam.

Für Leitungen mit einer kleinen Anzahl von Verbrauchern wird dieser Koeffizient nicht in seiner reinen Form verwendet. Aus der Leistungszählung werden diejenigen Geräte entfernt, deren Einbeziehung gleichzeitig mit energieintensiveren Geräten unwahrscheinlich ist.

So gibt es zum Beispiel kaum eine Chance auf einen einmaligen Job in einem Wohnzimmer mit Bügeleisen und Staubsauger. Und für Werkstätten mit wenig Personal werden nur 2-4 der leistungsstärksten Elektrowerkzeuge berücksichtigt.

Aktuelle Berechnung

Die Wahl eines Automaten erfolgt nach dem im Schaltungsabschnitt zulässigen Maximalwert der Stromstärke. Es ist erforderlich, diesen Indikator zu erhalten, wobei die Gesamtleistung der Stromverbraucher und die Spannung im Netz bekannt sind.

Laut GOST 29322-2014 sollte der Spannungswert ab Oktober 2015 für ein normales Netzwerk 230 V und für ein dreiphasiges Netzwerk 400 V betragen. In den meisten Fällen sind die alten Parameter jedoch weiterhin gültig: 220 bzw. 380 V. Für die Genauigkeit der Berechnungen ist es daher erforderlich, Messungen mit einem Voltmeter durchzuführen.

Sie können die Spannung in Ihrem Heimnetzwerk mit einem Voltmeter oder Multimeter messen. Stecken Sie dazu einfach seine Kontakte in eine Steckdose

Ein weiteres Thema, das besonders relevant ist für private Verkabelungist die Bereitstellung einer Stromversorgung mit unzureichender Spannung. Messungen an solchen problematischen Objekten können Werte anzeigen, die außerhalb des von GOST angegebenen Bereichs liegen.

Darüber hinaus kann der Spannungswert je nach Stromverbrauch der Nachbarn über einen kurzen Zeitraum stark variieren.

Dies schafft ein Problem nicht nur für den Betrieb der Geräte, sondern auch für Strom berechnen. Wenn die Spannung abfällt, verlieren einige Geräte einfach Strom und andere, die über einen Eingangsstabilisator verfügen, erhöhen den Stromverbrauch.

Unter solchen Bedingungen ist es schwierig, die erforderlichen Schaltungsparameter qualitativ zu berechnen. Daher müssen Sie entweder Kabel mit einem bekannten großen Querschnitt verlegen (was teuer ist) oder das Problem lösen, indem Sie einen Eingangsstabilisator installieren oder das Haus an eine andere Leitung anschließen.

Der Stabilisator ist neben der Schalttafel installiert. Es kommt oft vor, dass dies der einzige Weg ist, um die Standardspannungswerte im Haus zu erhalten

Nachdem die Gesamtleistung der Elektrogeräte gefunden wurde (S.) und den Spannungswert (U.), Berechnung der Stromstärke (Ich) durchgeführt nach den Formeln, die sich aus dem Ohmschen Gesetz ergeben:

Ich_f = S / U._f für einphasiges Netzwerk

Ich_l = S / (1,73 * U._l) für dreiphasiges Netzwerk

Hier ist der Index “f"Bedeutet Phasenparameter und"l”- linear.

Die meisten dreiphasigen Geräte verwenden den Verbindungstyp „Stern“, und genau nach diesem Schema arbeitet ein Transformator, der Strom für den Verbraucher erzeugt. Bei einer symmetrischen Last sind die linearen und Phasenkräfte identisch (Ich_l = Ich_f) und die Spannung wird nach folgender Formel berechnet:

U._l = 1,73 * U._f

Die Nuancen bei der Auswahl eines Kabelabschnitts

Die Qualität und Parameter von Drähten und Kabeln sind in GOST 31996-2012 geregelt. Gemäß diesem Dokument werden technische Spezifikationen für die Produkte entwickelt, bei denen ein bestimmter Wertebereich für grundlegende Merkmale zulässig ist. Der Hersteller muss eine Entsprechungstabelle für den Querschnitt der Kerne und die maximale sichere Stromstärke vorlegen.

Die maximal zulässige Stromstärke hängt vom Querschnitt der Drahtleiter und der Installationsmethode ab. Sie können versteckt (in der Wand) oder offen (in einem Rohr oder Kanal) verlegt werden

Es ist erforderlich, ein Kabel so zu wählen, dass ein sicherer Stromfluss gewährleistet ist, der der berechneten Gesamtleistung von Elektrogeräten entspricht. Gemäß den PUE (Electrical Installation Rules) ist das Minimum Konstruktionsquerschnitt der DrähteDie Verwendung in Wohngebäuden muss mindestens 1,5 mm betragen².

Standardgrößen haben folgende Bedeutung: 1,5; 2,5; 4; 6 und 10 mm².

Manchmal gibt es einen Grund, Drähte mit einem Querschnitt zu verwenden, der einen Schritt größer ist als das zulässige Minimum. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, zusätzliche Geräte anzuschließen oder vorhandene durch leistungsstärkere zu ersetzen, ohne dass teure und langwierige Arbeiten zum Verlegen neuer Kabel erforderlich sind.

Berechnung der Parameter der Maschine

Für jede Schaltung muss die folgende Ungleichung erfüllt sein:

Ich_n <= I._p / 1.45

Hier Ich_n - Nennstrom der Maschine und Ich_p - zulässiger Strom für die Verkabelung. Diese Regel gewährleistet eine garantierte Auslösung über einen längeren Zeitraum, der die zulässige Last überschreitet.

Die Ungleichung "In <= Ip / 1,45" ist die Hauptbedingung für die Vervollständigung eines Paares "Automatikkabel". Die Nichtbeachtung dieser Regel kann zu einem Brand führen.

Die Maschinenleistung kann sowohl anhand der Gesamtlast als auch anhand des Querschnitts der Drähte der bereits verlegten Verkabelung berechnet werden. Angenommen, es gibt einen Anschlussplan für Elektrogeräte, aber die Verkabelung ist noch nicht verlegt.

In diesem Fall ist die Reihenfolge der Aktionen wie folgt:

1. Berechnung der Gesamtstromstärke von an das Netz angeschlossenen Elektrogeräten.
2. Die Wahl eines Automaten mit einem Nennwert von nicht weniger als dem berechneten Wert.
3. Auswahl des Kabelquerschnitts nach Nennleistung der Maschine.

Ein Beispiel:

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

Wenn die Verkabelung bereits verlegt wurde, ist die Reihenfolge der Aktionen unterschiedlich:

1. Bestimmung des zulässigen Stroms mit einem bekannten Abschnitt und einer bekannten Verdrahtungsmethode gemäß der vom Hersteller bereitgestellten Tabelle.
2. Auswahl des Leistungsschalters.
3. Berechnung der Leistung angeschlossener Geräte. Eine Gruppe von Geräten so bemannen, dass die Gesamtlast des Stromkreises unter dem Nennwert liegt.

Ein Beispiel. Lassen Sie zwei einadrige Kabel offen verlegen, D = 6 mm²dann:

1. Ich_p = 46 A;
2. Ich_n <= I._p / 1,45 = 32 A;
3. S = i_n * 220 = 7,0 kW.

In Absatz 2 des letzten Beispiels gibt es eine geringfügig zulässige Annäherung. Genauer Wert von I._n = Ich_p / 1,45 = 31,7 A auf 32 A gerundet.

Auswahl zwischen mehreren Werten

Manchmal tritt eine Situation auf, in der Sie mehrere Maschinen mit unterschiedlichen Nennwerten auswählen können, um den Stromkreis zu schützen. Beispielsweise wurde bei einer Gesamtleistung von Elektrogeräten von 4 kW (18 A) eine Verdrahtung mit einem Querschnitt von Kupferleitern von 4 mm mit einem Rand ausgewählt². Für diese Kombination können Sie die Schalter auf 20 und 25 A stellen.

Wenn der Schaltplan des Elektrikers das Vorhandensein eines mehrstufigen Schutzes voraussetzt, müssen Sie die Maschinen so auswählen, dass der Wert der höheren Nennleistung (in der Abbildung rechts 25 A) größer war als der der Schalter niedrigerer Stufen

Der Vorteil der Auswahl des Schalters mit der höchsten Bewertung besteht in der Möglichkeit, zusätzliche Geräte anzuschließen, ohne die Schaltungselemente zu ändern. Dies wird meistens gemacht.

Für die Wahl eines Automaten mit einem niedrigeren Nennwert spricht die Tatsache, dass seine thermische Freisetzung schneller auf einen erhöhten Stromindikator reagiert.Tatsache ist, dass einige Geräte möglicherweise eine Fehlfunktion aufweisen, die zu einem Anstieg des Energieverbrauchs führt, jedoch nicht zu einem Kurzschlusswert.

Beispielsweise führt ein Ausfall des Motorlagers der Waschmaschine zu einem starken Anstieg des Stroms in der Wicklung. Wenn die Maschine schnell auf das Überschreiten der zulässigen Werte reagiert und auslöst, brennt der Motor nicht.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Das Design des Leistungsschalters und seine Klassifizierung. Das Konzept der Zeit-Strom-Eigenschaften und die Auswahl des Nennkabelquerschnitts:

Berechnung der Leistung von Geräten und der Wahl der Maschine nach den Bestimmungen des PUE:

Die Wahl eines Leistungsschalters sollte verantwortungsbewusst getroffen werden, da die Sicherheit des elektrischen Systems zu Hause davon abhängt. Bei all den vielen Eingabeparametern und Nuancen der Berechnung muss beachtet werden, dass sich die Hauptschutzfunktion der Maschine auf die Verkabelung erstreckt.

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