Sélection des machines par puissance de charge, section de câble et courant: principes et formules de calcul

Pour l'organisation d'une alimentation électrique interne fonctionnant parfaitement, il est nécessaire d'allouer des branches distinctes. Chaque ligne doit être équipée de son propre dispositif de protection qui protège l'isolation du câble contre la fusion. Cependant, tout le monde ne sait pas quel appareil acheter. Êtes-vous d'accord?

Vous apprendrez tout sur le choix des machines en fonction de la puissance de charge dans l'article que nous vous avons présenté. Nous vous expliquerons comment déterminer le calibre d'un disjoncteur de la classe requise. La prise en compte de nos recommandations garantit l'achat des appareils nécessaires qui peuvent éliminer les situations menaçantes pendant le fonctionnement du câblage.

Disjoncteurs pour réseaux domestiques

Les organisations d'approvisionnement en électricité effectuent le raccordement des maisons et des appartements, effectuant des travaux sur la connexion du câble au tableau. Toutes les activités d'installation du câblage dans la salle sont effectuées par ses propriétaires ou par des spécialistes embauchés.

Pour choisir une machine automatique pour protéger chaque circuit individuel, vous devez connaître sa puissance nominale, sa classe et certaines autres caractéristiques.

Paramètres clés et classification

Les appareils électroménagers sont installés à l'entrée d'un circuit électrique basse tension et sont conçus pour résoudre les problèmes suivants:

• mise en marche ou arrêt manuel ou électronique du circuit électrique;
• protection des circuits: panne de courant avec une légère surcharge prolongée;
• protection du circuit: coupure instantanée du courant en cas de court-circuit.

Chaque interrupteur a une caractéristique exprimée en ampères, appelée courant nominal (Je_n) ou «valeur nominale».

L'essence de cette valeur est plus facile à comprendre en utilisant le coefficient excédentaire:

K = I / I_n,

où I est la véritable force actuelle.

• K <1,13: la déconnexion (déclenchement) ne se produira pas dans l'heure qui suit;
• K> 1,45: l'arrêt aura lieu dans l'heure qui suit.

Ces paramètres sont fixés au § 8.6.2. GOST R 50345-2010.Pour savoir combien de temps un voyage se produira à K> 1,45, vous devez utiliser un graphique qui reflète la caractéristique temps-courant d'un modèle de machine particulier.

Si le courant dépasse la valeur nominale du disjoncteur de 2 fois, l'ouverture se produit dans une période de 8 secondes à 4 minutes. La vitesse de réponse dépend du réglage du modèle et de la température ambiante.

De plus, chaque type de disjoncteur a une plage de courant (Je_un), dans lequel le mécanisme de déclenchement instantané est déclenché:

• classe «B»: I_un = (3 * I_n .. 5 * I_n];
• classe «C»: I_un = (5 * I_n .. 10 * I_n];
• classe «D»: I_un = (10 * I_n .. 20 * I_n].

Les appareils de type «B» sont principalement utilisés pour les lignes de grande longueur. Les disjoncteurs de classe «C» sont utilisés dans les locaux résidentiels et de bureaux, et les dispositifs marqués «D» protègent les circuits où il y a des équipements avec un coefficient de courant de démarrage élevé.

La gamme standard d'appareils ménagers comprend des appareils de 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 et 63 A.

La conception des versions

Dans moderne disjoncteur Il existe deux types de rejets: thermique et électromagnétique.

Le déclencheur bimétallique se présente sous la forme d'une plaque constituée de deux métaux conducteurs à dilatation thermique différente. Une telle conception avec dépassement prolongé de la valeur nominale entraîne un échauffement de la pièce, sa flexion et le déclenchement du mécanisme d'ouverture du circuit.

Dans certaines machines, à l'aide de la vis de réglage, vous pouvez modifier le courant auquel le déclenchement se produit. Auparavant, cette technique était souvent utilisée pour «affiner» l'appareil, mais cette procédure nécessite des connaissances spécialisées approfondies et plusieurs tests.

En tournant la vis de réglage (surlignée dans un rectangle rouge) dans le sens antihoraire, vous pouvez obtenir un temps de réponse plus long pour le déclenchement thermique

Maintenant sur le marché, vous pouvez trouver de nombreux modèles de cotes standard de différents fabricants, dont les caractéristiques temps-courant sont légèrement différentes (mais en même temps conformes aux exigences réglementaires). Par conséquent, il est possible de choisir une machine avec les paramètres «d'usine» nécessaires, ce qui élimine le risque d'un étalonnage incorrect.

Un déclencheur électromagnétique empêche la surchauffe de la ligne à la suite d'un court-circuit. Il réagit presque instantanément, mais en même temps, la valeur de l'intensité du courant doit être plusieurs fois supérieure à la valeur nominale. Structurellement, cette partie est un solénoïde. La surintensité génère un champ magnétique qui déplace le noyau, ouvrant le circuit.

Respect des principes de sélectivité

En présence d'un circuit électrique ramifié, il est possible d'organiser la protection de telle sorte qu'en cas de court-circuit, seule la branche sur laquelle se produit l'urgence soit coupée. Pour cela, le principe de sélectivité des interrupteurs est utilisé.

Diagramme visuel montrant le principe de fonctionnement d'un système de disjoncteurs avec une fonction implémentée de fonctionnement de sélectivité (sélectivité) en cas de court-circuit

Pour assurer un arrêt sélectif, des dispositifs automatiques à coupure instantanée sont installés sur les marches inférieures, ouvrant le circuit en 0,02 - 0,2 seconde. Le disjoncteur, situé à un étage supérieur, a soit un retard de déclenchement de 0,25 - 0,6 s, soit est réalisé selon un circuit spécial "sélectif" conformément à la norme DIN VDE 0641-21.

Pour une sécurité garantie fonctionnement sélectif des machines automatiques il est préférable d'utiliser des machines d'un seul fabricant. Pour les disjoncteurs d'une même gamme de modèles, il existe des tableaux de sélectivité qui indiquent les combinaisons possibles.

Règles d'installation simples

La partie du circuit qui doit être protégée par un disjoncteur peut être monophasée ou triphasée, avoir un fil neutre, ainsi qu'un fil PE (masse). Par conséquent, les machines ont de 1 à 4 pôles, qui conduisent un noyau conducteur.Lorsque des conditions sont créées pour le déclenchement, tous les contacts sont simultanément déconnectés.

Les machines dans le blindage sont montées sur un rail DIN spécialement conçu. Il fournit une connexion compacte et sécurisée, ainsi qu'un accès pratique au commutateur.

Les machines sont installées comme suit:

• unipolaire par phase;
• bipolaire pour phase et neutre;
• tripolaire en 3 phases;
• tétrapolaire en 3 phases et neutre.

Il est interdit de faire ce qui suit:

• installer des disjoncteurs unipolaires au neutre;
• insérer du fil PE dans la machine;
• installer trois appareils unipolaires au lieu d'un disjoncteur tripolaire si au moins un consommateur triphasé est connecté au circuit.

Toutes ces exigences sont énoncées dans le PGE et doivent être respectées.

Dans chaque maison ou pièce à laquelle l'électricité est connectée, une machine d'introduction est installée. Sa valeur est déterminée par le fournisseur et cette valeur est précisée dans le contrat de raccordement de l'électricité. Le but d'un tel interrupteur est de protéger la section du transformateur au consommateur.

Après la machine d'introduction, un compteur est connecté à la ligne (monophasé ou triphasé) et dispositif de courant résiduel, dont les fonctions diffèrent du fonctionnement d'un disjoncteur et d'un interrupteur différentiel.

Si la pièce est câblée en plusieurs circuits, chacun d'eux est protégé par une machine distincte, dont la puissance indiqué sur le marquage. Leurs cotes et classes sont déterminées par le propriétaire des locaux, en tenant compte du câblage existant ou de la puissance des appareils connectés.

Un compteur électrique et des disjoncteurs sont installés dans un tableau qui répond à toutes les exigences de sécurité et peut facilement être intégré à l'intérieur d'une pièce

Lors du choix d'un endroit pour placer standard il faut se rappeler que la température de l'air affecte les propriétés du dégagement thermique. Par conséquent, il est conseillé d'avoir un rail avec des machines à l'intérieur de la pièce.

Calcul de la valeur nominale requise

La fonction de protection principale du disjoncteur s'étend au câblage, de sorte que le calibrage est effectué le long de la section du câble. Dans ce cas, l'ensemble du circuit doit garantir le fonctionnement régulier des appareils qui lui sont connectés. Le calcul des paramètres du système est simple, mais de nombreuses nuances doivent être prises en compte pour éviter les erreurs et les problèmes.

Déterminer la capacité totale des consommateurs

L'un des principaux paramètres du circuit électrique est la puissance maximale possible des consommateurs d'électricité qui lui sont connectés. Lors du calcul de cet indicateur, vous ne pouvez pas simplement résumer les données de passeport des appareils.

Composant actif et évalué

Pour tout appareil alimenté par l'électricité, le fabricant doit indiquer la puissance active (P) Cette valeur détermine la quantité d'énergie qui sera irrévocablement convertie grâce à l'appareil et pour laquelle l'utilisateur paiera sur le compteur.

Mais pour les appareils avec condensateurs ou inductance, il existe une autre puissance de valeur non nulle, dite réactive (Q) Elle atteint l'appareil et revient presque instantanément en arrière.

La composante réactive ne participe pas au calcul de l'électricité utilisée, mais forme avec la puissance active la puissance dite "pleine" ou "nominale" (S), ce qui donne une charge au circuit.

cos (f) est un paramètre avec lequel vous pouvez déterminer le total (puissance nominale) de l'actif (consommé). S'il n'est pas égal à l'unité, il est indiqué dans la documentation technique de l'appareil électrique

Il est nécessaire de considérer la contribution d'un appareil séparé à la charge totale sur les fils conducteurs et la machine en fonction de sa pleine puissance: S = P / cos (f).

Courants de démarrage accrus

Une autre caractéristique de certains types d'appareils électroménagers est la disponibilité de transformateurs, de moteurs électriques ou de compresseurs. De tels dispositifs en début de fonctionnement consomment un courant de démarrage (démarrage).

Sa valeur peut être plusieurs fois supérieure aux indicateurs standard, mais le temps de fonctionnement à haute puissance est faible et varie généralement de 0,1 à 3 secondes. Une telle surtension à court terme n'entraînera pas le déclenchement du déclencheur thermique, mais la composante électromagnétique du disjoncteur, qui est responsable des courts-circuits de surintensité, peut réagir.

Cette situation est particulièrement pertinente pour les lignes louées auxquelles sont connectés des équipements tels que des machines à bois. Dans ce cas, vous devez calculer l'ampérage et, peut-être, il est logique d'utiliser un automate de classe «D».

Facteur de demande

Pour les circuits auxquels une grande quantité d'équipements est connectée et où aucun appareil ne consomme la plus grande partie du courant, un coefficient de demande (ks) Le sens de son application est que tous les appareils ne fonctionneront pas simultanément, donc la somme de la puissance nominale conduira à un taux surestimé.

Le coefficient de demande pour les groupes de consommateurs électriques est établi à l'article 7 du SP 256.1325800.2016. Vous pouvez également vous fier à ces indicateurs lorsque vous calculez indépendamment la puissance maximale

Ce coefficient peut prendre une valeur inférieure ou égale à un. Calculs de puissance estimée (P_r) de chaque appareil se produit selon la formule:

P_r = ks * S

La puissance nominale totale de tous les appareils est utilisée pour calculer les paramètres du circuit. L'utilisation du coefficient de demande est conseillée pour les bureaux et les petits locaux commerciaux avec un grand nombre d'ordinateurs, de matériel de bureau et d'autres équipements alimentés par un seul circuit.

Pour les lignes avec un petit nombre de consommateurs, ce coefficient n'est pas utilisé à l'état pur. Du nombre de puissance, ces appareils sont supprimés dont l'inclusion en même temps que des appareils plus consommateurs d'énergie est peu probable.

Ainsi, par exemple, il y a peu de chances d'un emploi ponctuel dans un salon avec un fer à repasser et un aspirateur. Et pour les ateliers avec un petit nombre d'employés, seuls 2 à 4 des outils électriques les plus puissants sont pris en compte.

Calcul actuel

Le choix d'un automate est effectué en fonction de la valeur maximale de l'intensité de courant admissible dans la section du circuit. Il est nécessaire d'obtenir cet indicateur, connaissant la puissance totale des consommateurs électriques et la tension dans le réseau.

Selon GOST 29322-2014, à partir d'octobre 2015, la valeur de la tension devrait être égale à 230 V pour un réseau ordinaire et 400 V pour un réseau triphasé. Cependant, dans la plupart des cas, les anciens paramètres sont toujours valables: 220 et 380 V, respectivement. Par conséquent, pour la précision des calculs, il est nécessaire d'effectuer des mesures à l'aide d'un voltmètre.

Vous pouvez mesurer la tension dans votre réseau domestique à l'aide d'un voltmètre ou d'un multimètre. Pour ce faire, il suffit de brancher ses contacts sur une prise de courant

Une autre question particulièrement pertinente pour câblage privé, est la fourniture d'une alimentation électrique avec une tension insuffisante. Les mesures sur de tels objets problématiques peuvent montrer des valeurs qui se situent en dehors de la plage spécifiée par GOST.

De plus, selon le niveau de consommation d'électricité des voisins, la valeur de la tension peut varier considérablement sur une courte période.

Cela crée un problème non seulement pour le fonctionnement des appareils, mais aussi pour calcul du courant. Lorsque la tension baisse, certains appareils perdent tout simplement de l'énergie et certains, qui ont un stabilisateur d'entrée, augmentent la consommation d'électricité.

Il est difficile de calculer qualitativement les paramètres de circuit nécessaires dans de telles conditions. Par conséquent, vous devrez soit poser des câbles avec une grande section connue (ce qui est cher), soit résoudre le problème en installant un stabilisateur d'entrée ou en connectant la maison à une autre ligne.

Le stabilisateur est installé à côté du tableau. Il arrive souvent que c'est le seul moyen d'obtenir les valeurs de tension standard dans la maison

Après avoir trouvé la puissance totale des appareils électriques (S) et la valeur de tension (U), calcul de la force actuelle (Je) réalisée selon les formules résultant de la loi d'Ohm:

Je_f = S / U_f pour réseau monophasé

Je_l = S / (1,73 * U_l) pour réseau triphasé

Voici l'index "f"Signifie les paramètres de phase, et"l”- linéaire.

La plupart des appareils triphasés utilisent le type de connexion «étoile», et c'est précisément selon ce schéma qu'un transformateur fonctionne et produit du courant pour le consommateur. Avec une charge symétrique, les forces linéaires et de phase seront identiques (Je_l = Je_f), et la tension est calculée par la formule:

U_l = 1,73 * U_f

Les nuances de la sélection d'une section de câble

La qualité et les paramètres des fils et câbles sont réglementés par GOST 31996-2012. Selon ce document, des spécifications techniques sont développées pour les produits, où une certaine plage de valeurs de caractéristiques de base est autorisée. Le fabricant doit fournir un tableau de correspondance de la section des noyaux et de l'intensité de courant de sécurité maximale.

La force de courant maximale admissible dépend de la section des conducteurs de fil et de la méthode d'installation. Ils peuvent être posés cachés (dans le mur) ou ouverts (dans un tuyau ou un conduit)

Il est nécessaire de choisir un câble de manière à assurer une circulation sûre du courant correspondant à la puissance totale calculée des appareils électriques. Selon les PUE (Electrical Installation Rules), le minimum conception de la section transversale des filsutilisé dans des locaux résidentiels doit être d'au moins 1,5 mm².

Les tailles standard ont les significations suivantes: 1,5; 2,5; 4; 6 et 10 mm².

Parfois, il y a une raison d'utiliser des fils dont la section est un cran plus grande que le minimum autorisé. Dans ce cas, il est possible de connecter des appareils supplémentaires ou de remplacer les appareils existants par des appareils plus puissants sans travaux coûteux et longs sur la pose de nouveaux câbles.

Calcul des paramètres de la machine

Pour tout circuit, l'inégalité suivante doit être satisfaite:

Je_n <= Je_p / 1.45

Ici Je_n - courant nominal de la machine, et Je_p - courant admissible pour le câblage. Cette règle garantit un déclenchement garanti sur dépassement prolongé de la charge admissible.

L'inégalité «In <= Ip / 1,45» est la condition principale pour compléter une paire de «automatique - câble». Le non-respect de cette règle peut entraîner un incendie.

La puissance nominale de la machine peut être calculée à la fois par la charge totale et par la section des fils du câblage déjà posé. Supposons qu'il existe un schéma de connexion pour les appareils électriques, mais que le câblage n'a pas encore été posé.

Dans ce cas, la séquence d'actions est la suivante:

1. Calcul de la force de courant totale des appareils électriques connectés au réseau.
2. Le choix d'un automate dont la valeur nominale n'est pas inférieure à la valeur calculée.
3. Sélection de la section de câble en fonction de la puissance nominale de la machine.

Un exemple:

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

Si le câblage a déjà été posé, la séquence d'actions est différente:

1. Détermination du courant admissible avec une section et une méthode de câblage connues selon le tableau fourni par le fabricant.
2. Sélection du disjoncteur.
3. Calcul de la puissance des appareils connectés. Manipuler un groupe d'appareils de sorte que la charge totale sur le circuit soit inférieure à la valeur nominale.

Un exemple. Laisser deux câbles unipolaires posés de manière ouverte, D = 6 mm²puis:

1. Je_p = 46 A;
2. Je_n <= Je_p / 1,45 = 32 A;
3. S = i_n * 220 = 7,0 kW.

Au paragraphe 2 du dernier exemple, il y a une légère approximation autorisée. Valeur exacte de I_n = Je_p / 1,45 = 31,7 A arrondi à 32 A.

Choisir entre plusieurs valeurs

Parfois, une situation se produit lorsque vous pouvez sélectionner plusieurs machines avec des valeurs nominales différentes pour protéger le circuit. Par exemple, avec une puissance totale d'appareils électriques de 4 kW (18 A), un câblage avec une section de conducteurs en cuivre de 4 mm². Pour cette combinaison, vous pouvez mettre les commutateurs sur 20 et 25 A.

Si le schéma de câblage de l'électricien suppose la présence d'une protection à plusieurs niveaux, vous devez choisir les machines de sorte que la valeur de la cote de niveau supérieur (dans la figure de droite soit 25 A) soit supérieure à celle des commutateurs des niveaux inférieurs

L'avantage de choisir le commutateur avec la note la plus élevée est la possibilité de connecter des appareils supplémentaires sans changer les éléments du circuit. Cela se fait le plus souvent.

En faveur du choix d'un automate de valeur nominale inférieure, le fait que son déclencheur thermique réagisse plus rapidement à un indicateur de courant accru est en faveur.Le fait est que certains appareils peuvent avoir un dysfonctionnement, ce qui entraînera une augmentation de la consommation d'énergie, mais pas une valeur de court-circuit.

Par exemple, une panne du roulement du moteur de la machine à laver entraînera une forte augmentation du courant dans l'enroulement. Si la machine réagit rapidement au dépassement des valeurs autorisées et s'arrête, le moteur ne brûlera pas.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La conception du disjoncteur et sa classification. Le concept des caractéristiques temps-courant et le choix de la section nominale du câble:

Calcul de la puissance des appareils et choix de la machine en utilisant les dispositions du PUE:

Le choix d'un disjoncteur doit être pris de manière responsable, car la sécurité du système électrique à la maison en dépend. Avec tous les nombreux paramètres d'entrée et les nuances du calcul, il faut se rappeler que la fonction de protection principale de la machine s'étend au câblage.

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