Selección de máquina por potencia de carga, sección de cable y corriente: principios y fórmulas para cálculos

Para la organización de una fuente de alimentación interna impecable, es necesario asignar ramas separadas. Cada línea debe estar equipada con su propio dispositivo de protección que proteja el aislamiento del cable de la fusión. Sin embargo, no todos saben qué dispositivo comprar. ¿Estás de acuerdo?

Aprenderá todo sobre la elección de máquinas según la potencia de carga del artículo que presentamos. Le diremos cómo determinar la clasificación para un interruptor automático de la clase requerida. Teniendo en cuenta nuestras recomendaciones, garantiza la compra de los dispositivos necesarios que pueden eliminar situaciones amenazantes durante el funcionamiento del cableado.

Disyuntores para redes domésticas

Las organizaciones de suministro de electricidad realizan la conexión de casas y apartamentos, realizando trabajos para conectar el cable a la centralita. Todas las actividades para la instalación del cableado en la habitación son realizadas por sus propietarios o por especialistas contratados.

Para elegir una máquina automática para proteger cada circuito individual, debe conocer su clasificación, clase y algunas otras características.

Parámetros clave y clasificación

Las máquinas domésticas se instalan en la entrada de un circuito eléctrico de bajo voltaje y están diseñadas para resolver los siguientes problemas:

• encendido o apagado manual o electrónico del circuito eléctrico;
• protección del circuito: apagón con una ligera sobrecarga prolongada;
• Protección de circuito: corte instantáneo de corriente durante cortocircuito.

Cada interruptor tiene una característica expresada en amperios, que se llama Corriente nominal (yo_norte) o "valor nominal".

La esencia de este valor es más fácil de entender usando el coeficiente en exceso:

K = I / I_norte,

donde yo es la verdadera fuerza actual.

• K <1.13: la desconexión (disparo) no ocurrirá dentro de 1 hora;
• K> 1.45: el apagado ocurrirá dentro de 1 hora.

Estos parámetros se fijan en la cláusula 8.6.2. GOST R 50345-2010.Para averiguar cuánto tiempo ocurrirá un viaje en K> 1.45, debe usar un gráfico que refleje la característica de tiempo-corriente de un modelo de máquina en particular.

Si la corriente excede el valor nominal del interruptor automático en 2 veces, la apertura ocurrirá en un período de 8 segundos a 4 minutos. La velocidad de respuesta depende de la configuración del modelo y la temperatura ambiente.

Además, cada tipo de disyuntor tiene un rango de corriente (yo_una), en el que se activa el mecanismo de disparo instantáneo:

• clase "B": I_una = (3 * I_norte .. 5 * I_norte];
• clase "C": I_una = (5 * I_norte .. 10 * I_norte];
• clase "D": I_una = (10 * I_norte .. 20 * I_norte].

Los dispositivos tipo "B" se utilizan principalmente para líneas de longitud considerable. Los disyuntores de clase "C" se utilizan en locales residenciales y de oficina, y los dispositivos marcados con "D" protegen los circuitos donde hay equipos con un gran coeficiente de corriente de arranque.

La línea estándar de máquinas domésticas incluye dispositivos con clasificaciones de 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 y 63 A.

El diseño de los lanzamientos.

En moderno cortacircuitos Hay dos tipos de liberaciones: térmicas y electromagnéticas.

La liberación bimetálica tiene la forma de una placa hecha de dos metales conductores con diferente expansión térmica. Tal diseño con un excedente prolongado del valor nominal conduce al calentamiento de la pieza, a su flexión y activación del mecanismo de apertura del circuito.

En algunas máquinas, con el tornillo de ajuste, puede cambiar la corriente a la que se produce el disparo. Anteriormente, esta técnica a menudo se usaba para "ajustar" el dispositivo, pero este procedimiento requiere un conocimiento especializado en profundidad y varias pruebas.

Al girar el tornillo de ajuste (resaltado en un rectángulo rojo) en sentido antihorario, puede lograr un tiempo de respuesta más prolongado para la liberación térmica

Ahora en el mercado puede encontrar muchos modelos de clasificaciones estándar de diferentes fabricantes, cuyas características de tiempo-corriente son ligeramente diferentes (pero al mismo tiempo cumplen con los requisitos reglamentarios). Por lo tanto, es posible elegir una máquina con la configuración "de fábrica" ​​necesaria, lo que elimina el riesgo de una calibración incorrecta.

Una liberación electromagnética evita el sobrecalentamiento de la línea como resultado de un cortocircuito. Reacciona casi instantáneamente, pero al mismo tiempo, el valor de la intensidad actual debe ser varias veces mayor que el valor nominal. Estructuralmente, esta parte es un solenoide. La sobrecorriente genera un campo magnético que mueve el núcleo, abriendo el circuito.

Cumplimiento de los principios de selectividad.

En presencia de un circuito eléctrico ramificado, es posible organizar la protección de tal manera que, en caso de cortocircuito, solo se desconecte la rama en la que se produce la emergencia. Para esto, se utiliza el principio de selectividad de los interruptores.

Diagrama visual que muestra el principio de funcionamiento de un sistema de interruptores automáticos con una función implementada de funcionamiento de selectividad (selectividad) en caso de cortocircuito

Para garantizar un apagado selectivo, los dispositivos automáticos con corte instantáneo se instalan en los escalones inferiores, abriendo el circuito en 0.02 - 0.2 segundos. El disyuntor, ubicado en una etapa superior, tiene un retraso de disparo de 0.25-0.6 so se hace de acuerdo con un circuito especial "selectivo" de acuerdo con DIN VDE 0641-21.

Para seguridad garantizada operación selectiva de máquinas automáticas Es mejor utilizar máquinas de un solo fabricante. Para los interruptores automáticos de una sola gama de modelos, hay tablas de selectividad que indican posibles combinaciones.

Reglas de instalación simples

La parte del circuito que debe protegerse con un disyuntor puede ser monofásica o trifásica, tener un cable neutro, así como un cable PE (tierra). Por lo tanto, las máquinas tienen de 1 a 4 polos, que conducen a un núcleo conductor.Cuando se crean condiciones para el disparo, todos los contactos se desconectan simultáneamente.

Las máquinas en el escudo están montadas en un riel DIN especialmente diseñado. Proporciona una conexión compacta y segura, así como un acceso conveniente al conmutador.

Las máquinas se instalan de la siguiente manera:

• unipolar por fase;
• bipolar para fase y neutro;
• tripolar en 3 fases;
• cuatro polos en 3 fases y neutro.

Está prohibido hacer lo siguiente:

• instale disyuntores unipolares en neutro;
• inserte el cable PE en la máquina;
• instale tres dispositivos unipolares en lugar de un interruptor automático tripolar si al menos un consumidor trifásico está conectado al circuito.

Todos estos requisitos se detallan en el EMP y deben cumplirse.

En cada casa o habitación a la que está conectada la electricidad, se instala una máquina introductoria. Su valor lo determina el proveedor y este valor se detalla en el contrato para la conexión de electricidad. El propósito de dicho interruptor es proteger la sección del transformador al consumidor.

Después de la máquina introductoria, se conecta un contador a la línea (monofásica o trifásica) y dispositivo de corriente residual, cuyas funciones difieren de la operación de un interruptor de circuito y un interruptor diferencial.

Si la sala está conectada a varios circuitos, cada uno de ellos está protegido por una máquina separada, cuya potencia indicado en la marca. El propietario de las instalaciones determina sus clasificaciones y clases, teniendo en cuenta el cableado existente o la potencia de los dispositivos conectados.

Se instalan un medidor de electricidad y disyuntores en una centralita que cumple con todos los requisitos de seguridad y se puede integrar fácilmente en el interior de una habitación

Al elegir un lugar para colocar tablero de conmutadores Debe recordarse que la temperatura del aire afecta las propiedades de la liberación térmica. Por lo tanto, es recomendable tener un riel con máquinas dentro de la habitación.

Cálculo del valor nominal requerido

La función protectora principal del interruptor automático se extiende al cableado, por lo que la clasificación se lleva a cabo a lo largo de la sección transversal del cable. En este caso, todo el circuito debe garantizar el funcionamiento regular de los dispositivos conectados a él. El cálculo de los parámetros del sistema es simple, pero se deben tener en cuenta muchos matices para evitar errores y problemas.

Determinar la capacidad total de los consumidores.

Uno de los principales parámetros del circuito eléctrico es la máxima potencia posible de los consumidores de electricidad conectados a él. Al calcular este indicador, no puede simplemente resumir los datos del pasaporte de los dispositivos.

Componente activo y clasificado

Para cualquier dispositivo alimentado por electricidad, el fabricante debe indicar la potencia activa (PAGS) Este valor determina la cantidad de energía que se convertirá irrevocablemente como resultado del aparato y por la cual el usuario pagará en el medidor.

Pero para dispositivos con condensadores o un inductor, hay otra potencia con un valor distinto de cero, que se llama reactivo (Q) Alcanza el dispositivo y casi al instante regresa.

El componente reactivo no participa en el cálculo de la electricidad utilizada, pero junto con el activo forma la denominada potencia "completa" o "nominal" (S), que da una carga al circuito.

cos (f) es un parámetro con el que puede determinar el total (potencia nominal) a partir del activo (consumido). Si no es igual a la unidad, se indica en la documentación técnica del aparato eléctrico.

Es necesario considerar la contribución de un dispositivo separado a la carga total en los cables conductores y la máquina de acuerdo con su potencia máxima: S = PAGS / cos (F).

Aumento de las corrientes iniciales

La siguiente característica de algunos tipos de electrodomésticos es la presencia de transformadores, motores eléctricos o compresores. Dichos dispositivos al comienzo de la operación consumen una corriente de arranque (arranque).

Su valor puede ser varias veces mayor que los indicadores estándar, pero el tiempo de funcionamiento a alta potencia es pequeño y generalmente oscila entre 0.1 y 3 segundos. Tal sobretensión a corto plazo no conducirá al funcionamiento de la liberación térmica, pero el componente electromagnético del interruptor automático, que es responsable del cortocircuito por sobrecorriente, puede reaccionar.

Esta situación es especialmente relevante para las líneas arrendadas a las que se conectan equipos como máquinas para trabajar la madera. En este caso, debe calcular el amperaje y, tal vez, tenga sentido usar un autómata de clase "D".

Factor de demanda

Para los circuitos a los que se conecta una gran cantidad de equipos y no hay ningún dispositivo que consuma la mayor parte de la corriente, un coeficiente de demanda (Kansas) El significado de su aplicación es que todos los dispositivos no funcionarán simultáneamente, por lo que la suma de la potencia nominal conducirá a una tasa sobreestimada.

El coeficiente de demanda para grupos de consumidores eléctricos se establece en la cláusula 7 de SP 256.1325800.2016. También puede confiar en estos indicadores cuando calcula independientemente la potencia máxima

Este coeficiente puede tomar un valor igual o menor que uno. Cálculos estimados de potencia (PAGS_r) de cada dispositivo se produce mediante la fórmula:

PAGS_r = ks * S

La potencia nominal total de todos los dispositivos se utiliza para calcular los parámetros del circuito. El uso del coeficiente de demanda es aconsejable para oficinas y locales comerciales pequeños con una gran cantidad de computadoras, equipos de oficina y otros equipos alimentados desde un circuito.

Para líneas con un pequeño número de consumidores, este coeficiente no se usa en su forma pura. Del recuento de energía, se eliminan aquellos dispositivos cuya inclusión al mismo tiempo que los dispositivos que consumen más energía es poco probable.

Entonces, por ejemplo, hay pocas posibilidades de un trabajo por única vez en una sala de estar con una plancha y una aspiradora. Y para los talleres con una pequeña cantidad de personal, solo se tienen en cuenta de 2 a 4 de las herramientas eléctricas más potentes.

Cálculo actual

La elección de un autómata se realiza de acuerdo con el valor máximo de la intensidad de corriente permitida en la sección del circuito. Es necesario obtener este indicador, conociendo la potencia total de los consumidores eléctricos y el voltaje en la red.

Según GOST 29322-2014, a partir de octubre de 2015, el valor del voltaje debe ser igual a 230 V para una red ordinaria y 400 V para una red trifásica. Sin embargo, en la mayoría de los casos, los parámetros antiguos siguen siendo válidos: 220 y 380 V, respectivamente. Por lo tanto, para la precisión de los cálculos, es necesario realizar mediciones utilizando un voltímetro.

Puede medir el voltaje en su red doméstica utilizando un voltímetro o multímetro. Para hacer esto, simplemente conecte sus contactos a una toma de corriente

Otro tema especialmente relevante para cableado privado, es la provisión de una fuente de alimentación con voltaje insuficiente. Las mediciones en estos objetos problemáticos pueden mostrar valores que se encuentran fuera del rango especificado por GOST.

Además, dependiendo del nivel de consumo de electricidad de los vecinos, el valor del voltaje puede variar mucho en un corto período de tiempo.

Esto crea un problema no solo para el funcionamiento de los dispositivos, sino también para cálculo actual. Cuando cae el voltaje, algunos dispositivos simplemente pierden energía y otros, que tienen un estabilizador de entrada, aumentan el consumo de electricidad.

Es difícil calcular cualitativamente los parámetros de circuito necesarios en tales condiciones. Por lo tanto, tendrá que tender cables con una sección transversal grande conocida (que es costosa) o resolver el problema instalando un estabilizador de entrada o conectando la casa a otra línea.

El estabilizador se instala al lado de la centralita. A menudo sucede que esta es la única forma de obtener los valores de voltaje estándar en la casa

Después de que se encontró la potencia total de los electrodomésticos (S) y el valor del voltaje (U), cálculo de la intensidad actual (yo) llevado a cabo de acuerdo con las fórmulas resultantes de la ley de Ohm:

yo_F = S / U_F para red monofásica

yo_l = S / (1.73 * U_l) para red trifásica

Aquí está el índice "F"Significa parámetros de fase y"l"- lineal.

La mayoría de los dispositivos trifásicos usan el tipo de conexión "estrella", y es precisamente de acuerdo con este esquema que está funcionando un transformador que produce corriente para el consumidor. Con una carga simétrica, las fuerzas lineales y de fase serán idénticas (yo_l = yo_F), y el voltaje se calcula mediante la fórmula:

U_l = 1.73 * U_F

Los matices de seleccionar una sección de cable

La calidad y los parámetros de los alambres y cables están regulados por GOST 31996-2012. Según este documento, se desarrollan especificaciones técnicas para los productos, donde se permite un cierto rango de valores de características básicas. El fabricante debe proporcionar una tabla de correspondencia de la sección transversal de los núcleos y la intensidad de corriente segura máxima.

La intensidad de corriente máxima permitida depende de la sección transversal de los conductores de cable y del método de instalación. Se pueden colocar ocultas (en la pared) o abiertas (en una tubería o conducto)

Es necesario elegir un cable de tal manera que se garantice el flujo seguro de corriente correspondiente a la potencia total calculada de los aparatos eléctricos. De acuerdo con las PUE (Reglas de instalación eléctrica), el mínimo diseño de sección transversal de cablesutilizado en locales residenciales debe ser de al menos 1,5 mm².

Los tamaños estándar tienen los siguientes significados: 1.5; 2.5; 4; 6 y 10 mm².

A veces hay una razón para usar cables con una sección transversal un paso más grande que el mínimo permitido. En este caso, existe la posibilidad de conectar dispositivos adicionales o reemplazar los existentes por otros más potentes sin un trabajo costoso y prolongado para tender cables nuevos.

Cálculo de los parámetros de la máquina.

Para cualquier circuito, se debe satisfacer la siguiente desigualdad:

yo_norte <= I_pags / 1.45

aquí yo_norte - corriente nominal de la máquina, y yo_pags - corriente admisible para el cableado. Esta regla garantiza un disparo garantizado durante un tiempo prolongado que excede la carga permitida.

La desigualdad "In <= Ip / 1.45" es la condición principal para completar un par de "cable automático". El incumplimiento de esta regla puede provocar un incendio.

La clasificación de la máquina se puede calcular tanto por la carga total como por la sección transversal de los cables del cableado ya tendido. Suponga que hay un diagrama de conexión para electrodomésticos, pero el cableado aún no se ha establecido.

En este caso, la secuencia de acciones es la siguiente:

1. Cálculo de la intensidad de corriente total de los aparatos eléctricos conectados a la red.
2. La elección de un autómata con un valor nominal no inferior al valor calculado.
3. Selección de la sección transversal del cable de acuerdo con la clasificación de la máquina.

Ejemplo:

1. S = 4 kW; I = 4000/220 = 18 A;
2. yo_norte = 20 A;
3. yo_pags > = I_norte * 1.45 = 29 A; D = 4 mm².

Si el cableado ya se ha tendido, la secuencia de acciones es diferente:

1. Determinación de la corriente permisible con una sección conocida y método de cableado de acuerdo con la tabla proporcionada por el fabricante.
2. Selección de disyuntor.
3. Cálculo de la potencia de los dispositivos conectados. Administrar un grupo de dispositivos para que la carga total en el circuito sea menor que el valor nominal.

Ejemplo. Deje dos cables de un solo núcleo colocados de forma abierta, D = 6 mm²entonces:

1. yo_pags = 46 A;
2. yo_norte <= I_pags / 1.45 = 32 A;
3. S = i_norte * 220 = 7,0 kW.

En el párrafo 2 del último ejemplo, hay una ligera aproximación permitida. Valor exacto de I_norte = Yo_pags / 1.45 = 31.7 A redondeado a 32 A.

Elegir entre múltiples valores

A veces surge una situación en la que puede seleccionar varias máquinas con diferentes clasificaciones para proteger el circuito. Por ejemplo, con una potencia total de electrodomésticos de 4 kW (18 A), se seleccionó un cableado con una sección transversal de conductores de cobre de 4 mm con un margen². Para esta combinación, puede poner los interruptores en 20 y 25 A.

Si el diagrama de cableado del electricista asume la presencia de protección de varios niveles, entonces debe elegir las máquinas para que el valor de la clasificación de nivel superior (en la figura de la derecha sea 25 A) sea mayor que el de los interruptores de niveles inferiores

La ventaja de elegir el interruptor con la clasificación más alta es la capacidad de conectar dispositivos adicionales sin cambiar los elementos del circuito. Esto se hace con mayor frecuencia.

A favor de elegir un autómata con un valor nominal más bajo, está a favor el hecho de que su liberación térmica responderá más rápidamente a un mayor indicador de corriente.El hecho es que algunos dispositivos pueden tener un mal funcionamiento, lo que conducirá a un aumento en el consumo de energía, pero no a un valor de cortocircuito.

Por ejemplo, una ruptura del rodamiento del motor de la lavadora conducirá a un fuerte aumento de la corriente en el devanado. Si la máquina responde rápidamente a exceder los valores permitidos y se dispara, el motor no se quemará.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

El diseño del interruptor automático y su clasificación. El concepto de características de tiempo-corriente y la selección de la sección transversal nominal del cable:

Cálculo de la potencia de los dispositivos y la elección de la máquina utilizando las disposiciones del PUE:

La elección de un disyuntor debe tomarse de manera responsable, ya que la seguridad del sistema eléctrico en el hogar depende de esto. Con todos los muchos parámetros de entrada y matices del cálculo, debe recordarse que la función protectora principal de la máquina se extiende al cableado.

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