Maskinval efter lastkraft, kabeltvärsnitt och ström: principer och formler för beräkningar

För organisering av felfritt fungerande interna strömförsörjning är det nödvändigt att tilldela separata grenar. Varje linje måste vara utrustad med sin egen skyddsanordning som skyddar kabelisolering från fusion. Men inte alla vet vilken enhet de ska köpa. Håller du med?

Du kommer att lära dig allt om valet av maskiner enligt lastkraft från artikeln som vi presenterade. Vi kommer att berätta hur du bestämmer klassificeringen för en effektbrytare i den obligatoriska klassen. Med beaktande av våra rekommendationer garanteras köp av nödvändiga enheter som kan eliminera hotssituationer under drift av kablarna.

Strömbrytare för inhemska nätverk

Elförsörjningsorganisationer utför anslutning av hus och lägenheter och utför arbetet med att ansluta kabeln till växeln. Alla aktiviteter för installation av ledningar i rummet utförs av dess ägare eller av anställda specialister.

För att välja en automatisk maskin för att skydda varje enskild krets måste du känna till dess klassificering, klass och vissa andra egenskaper.

Viktiga parametrar och klassificering

Hushållsmaskiner installeras vid ingången till en lågspänningskrets och de är utformade för att lösa följande problem:

• manuell eller elektronisk på- eller avstängning av den elektriska kretsen;
• kretsskydd: blackout med lätt långvarig överbelastning;
• kretsskydd: omedelbar strömavbrott under kortslutning.

Varje omkopplare har en egenskap uttryckt i ampère, som kallas nominell ström (jag_n) eller "nominellt värde".

Kärnan i detta värde är lättare att förstå med hjälp av överskottskoefficienten:

K = I / I_n,

där jag är den verkliga nuvarande styrkan.

• K <1.13: frånkoppling (resa) kommer inte att ske inom 1 timme;
• K> 1.45: avstängning sker inom 1 timme.

Dessa parametrar är fixerade i punkt 8.6.2. GOST R 50345-2010.För att ta reda på hur lång tid en resa kommer att inträffa vid K> 1,45 måste du använda ett diagram som återspeglar tidsströmskarakteristiken för en viss maskinmodell.

Om strömmen överskrider det nominella värdet för effektbrytaren med två gånger kommer öppningen att ske under en period av 8 sekunder till 4 minuter. Svarhastigheten beror på modellinställningen och omgivningstemperaturen.

Dessutom har varje typ av brytare ett strömområde (jag_en), där den omedelbara trippmekanismen utlöses:

• klass “B”: Jag_en = (3 * I_n .. 5 * Jag_n];
• klass “C”: jag_en = (5 * I_n .. 10 * Jag_n];
• klass “D”: jag_en = (10 * I_n .. 20 * Jag_n].

Enheter av typ "B" används främst för linjer med betydande längd. Strömbrytare av klass “C” används i bostads- och kontorslokaler, och enheter märkta med ”D” skyddar kretsar där det finns utrustning med stor startströmskoefficient.

Standardlinjen med hushållsmaskiner inkluderar enheter med betyg på 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 och 63 A.

Utformningen av utsläpp

I modernt brytare Det finns två typer av frisättningar: termisk och elektromagnetisk.

Den bimetalliska frisättningen är i form av en platta av två ledande metaller med olika värmeutvidgning. En sådan konstruktion, med långvarig överskridning av det nominella värdet, leder till upphettning av delen, dess böjning och utlösning av kretsöppningsmekanismen.

På vissa maskiner kan du använda justeringsskruven ändra strömmen vid vilken utlösningen sker. Tidigare användes denna teknik ofta för att "finjustera" enheten, men denna procedur kräver djup specialiserad kunskap och flera tester.

Om du vrider justeringsskruven (markerad med en röd rektangel) moturs kan du uppnå en längre responstid för den termiska frigöringen

Nu på marknaden kan du hitta många modeller av standardbetyg från olika tillverkare, vars tidsströmegenskaper är något annorlunda (men samtidigt uppfyller lagkraven). Därför är det möjligt att välja en maskin med nödvändiga “fabriksinställningar”, vilket eliminerar risken för fel kalibrering.

En elektromagnetisk frigöring förhindrar överhettning av linjen till följd av en kortslutning. Den reagerar nästan direkt, men samtidigt måste värdet på strömstyrkan vara flera gånger högre än det nominella värdet. Strukturellt sett är denna del en magnetventil. Överström genererar ett magnetfält som rör sig kärnan och öppnar kretsen.

Överensstämmelse med selektivitetsprinciperna

I närvaro av en grenad elektrisk krets är det möjligt att organisera skyddet på ett sådant sätt att, i händelse av en kortslutning, endast den gren på vilken nödsituationen inträffar är avstängd. För detta används principerna för omkopplarens selektivitet.

Visuellt diagram som visar principen om drift av ett system för brytare med en implementerad funktion av selektivitet (selektivitet) i händelse av en kortslutning

För att säkerställa selektiv avstängning, installeras automatiska enheter med omedelbart avstängning på de nedre stegen och öppnar kretsen på 0,02 - 0,2 sekunder. Strömbrytaren, som befinner sig i ett högre steg, har antingen en trippfördröjning på 0,25-0,6 s eller görs enligt en speciell "selektiv" krets i enlighet med DIN VDE 0641-21.

För garanterad säkerhet selektiv drift av automatmaskiner det är bättre att använda maskiner från en tillverkare. För effektbrytare i ett enstaka modellintervall finns det selektivitetstabeller som indikerar möjliga kombinationer.

Enkla installationsregler

Den del av kretsen som måste skyddas med en strömbrytare kan vara en- eller trefas, ha en neutral liksom en PE-ledning (jord). Därför har maskinerna från 1 till 4 stolpar, som leder en ledande kärna.När villkor skapas för utlösning kopplas alla kontakter samtidigt bort.

Maskinerna i skärmen är monterade på en specialdesignad DIN-skena. Det ger en kompakt och säker anslutning samt bekväm åtkomst till brytaren.

Maskinerna är installerade enligt följande:

• unipolär per fas;
• bipolär för fas och neutral;
• trepoliga i tre faser;
• fyrpolig i tre faser och neutral.

Det är förbjudet att göra följande:

• installera enpoliga brytare på neutralt;
• sätt in PE-kabeln i maskinen;
• installera tre enpoliga enheter istället för en trepolig effektbrytare om minst en trefas-konsument är ansluten till kretsen.

Alla dessa krav anges i EMP och måste följas.

I varje hus eller rum som el är ansluten till, installeras en introduktionsmaskin. Dess värde bestäms av leverantören och detta värde anges i kontraktet för anslutning av el. Syftet med en sådan omkopplare är att skydda sektionen från transformatorn till konsumenten.

Efter introduktionsmaskinen ansluts en räknare till linjen (enkel- eller trefas) och restströmsenhet, vars funktioner skiljer sig från driften av en brytare och differentiell omkopplare.

Om rummet är anslutet till flera kretsar skyddas var och en av dem av en separat maskin, vars kraft anges på markeringen. Deras betyg och klasser bestäms av ägaren till lokalerna med hänsyn till befintliga ledningar eller kraften hos de anslutna enheterna.

En elmätare och effektbrytare är installerade i en växel som uppfyller alla säkerhetskrav och enkelt kan integreras i ett rum

När du väljer en plats att placera växel det måste komma ihåg att lufttemperaturen påverkar egenskaperna för den termiska frisättningen. Därför rekommenderas det att ha en skena med maskiner inuti rummet.

Beräkning av önskat nominellt värde

Strömbrytarens huvudskyddsfunktion sträcker sig till ledningarna, så klassificeringen utförs längs kabelns tvärsnitt. I detta fall bör hela kretsen säkerställa att de enheter som är anslutna till den fungerar regelbundet. Beräkningen av systemparametrarna är enkel, men många nyanser måste beaktas för att undvika fel och problem.

Fastställande av konsumenternas totala kapacitet

En av de viktigaste parametrarna för den elektriska kretsen är den högsta möjliga effekten för konsumenterna av el ansluten till den. När du beräknar denna indikator kan du inte bara sammanfatta enhetens passdata.

Aktiv och klassad komponent

För alla enheter som drivs med el måste tillverkaren ange den aktiva strömmen (P). Detta värde bestämmer mängden energi som omvandlas oåterkalleligt till följd av apparaten och som användaren kommer att betala för mätaren.

Men för enheter med kondensatorer eller en induktor finns det en annan effekt med ett värde som inte är noll, vilket kallas reaktivt (Q). Hon når enheten och återkommer nästan omedelbart tillbaka.

Den reaktiva komponenten deltar inte i beräkningen av den använda elen, men bildar tillsammans med den aktiva den så kallade "full" eller "nominerade" effekten (S), som ger en belastning till kretsen.

cos (f) är en parameter med vilken du kan bestämma den totala (nominella effekten) från den aktiva (förbrukade). Om det inte är lika med enhet, anges det i den tekniska dokumentationen för den elektriska apparaten

Det är nödvändigt att beakta en separat anordnings bidrag till den totala belastningen på de ledande ledningarna och maskinen enligt dess fulla effekt: S = P / cos (f).

Ökade startströmmar

Nästa funktion för vissa typer av hushållsapparater är närvaron av transformatorer, elmotorer eller kompressorer. Sådana anordningar vid början av driften förbrukar en start (start) ström.

Dess värde kan vara flera gånger högre än standardindikatorerna, men driftstiden vid hög effekt är liten och varierar vanligtvis från 0,1 till 3 sekunder. En sådan kortsiktig överspänning kommer inte att leda till drift av den termiska frigöringen, men den elektromagnetiska komponenten hos brytaren, som är ansvarig för kortslutningens överström, kan reagera.

Denna situation är särskilt relevant för hyrda linjer som utrustning som träbearbetningsmaskiner är ansluten till. I det här fallet måste du beräkna strömstyrkan och det kanske är vettigt att använda en klass "D" -automat.

Efterfrågefaktor

För kretsar till vilka en stor mängd utrustning är ansluten och det inte finns någon enhet som förbrukar den största delen av strömmen, är en efterfråganskoefficient (ks). Betydelsen av dess tillämpning är att alla enheter inte kommer att fungera samtidigt, så summeringen av den nominella kraften kommer att leda till en överskattad hastighet.

Efterfråganskoefficienten för grupper av elkonsumenter fastställs i klausul 7 i SP 256.1325800.2016. Du kan också lita på dessa indikatorer när du självständigt beräknar den maximala effekten

Denna koefficient kan ta ett värde lika med eller mindre än ett. Uppskattade effektberäkningar (P_r) för varje enhet sker enligt formeln:

P_r = ks * S

Den totala nominella effekten för alla enheter används för att beräkna kretsparametrarna. Användning av efterfråganskoefficient rekommenderas för kontor och små butiker med ett stort antal datorer, kontorsutrustning och annan utrustning som drivs från en krets.

För linjer med ett litet antal konsumenter används inte denna koefficient i sin rena form. Från kraftantalet tas dessa enheter bort vars inkludering samtidigt som mer energikrävande enheter är osannolikt.

Så det finns till exempel liten chans för ett engångsarbete i ett vardagsrum med strykjärn och dammsugare. Och för verkstäder med ett litet antal personal beaktas endast 2-4 av de kraftfullaste elverktygen.

Aktuell beräkning

Valet av en automatik utförs enligt det maximala värdet för den tillåtna strömstyrkan i kretssektionen. Det är nödvändigt att få denna indikator, kännedom om den totala effekten för elkonsumenter och spänningen i nätverket.

Enligt GOST 29322-2014 bör spänningsvärdet från oktober 2015 vara lika med 230 V för ett vanligt nätverk och 400 V för en trefas. Men i de flesta fall är de gamla parametrarna fortfarande giltiga: respektive 220 respektive 380 V. För mätningens noggrannhet är det därför nödvändigt att utföra mätningar med hjälp av en voltmeter.

Du kan mäta spänningen i ditt hemnätverk med hjälp av en voltmeter eller multimeter. För att göra detta, anslut bara hans kontakter till ett eluttag

En annan fråga som är särskilt relevant för privata ledningar, är tillhandahållandet av strömförsörjning med otillräcklig spänning. Mätningar på sådana problematiska objekt kan visa värden som faller utanför det område som anges av GOST.

Beroende på gränsen för elförbrukning hos grannarna kan dessutom spänningsvärdet variera kraftigt under en kort tidsperiod.

Detta skapar ett problem inte bara för drift av enheterna utan också för beräknar ström. När spänningen sjunker, förlorar vissa enheter helt enkelt strömmen, och vissa som har en ingångsstabilisator ökar elförbrukningen.

Det är svårt att kvalitativt beräkna de nödvändiga kretsparametrarna under sådana förhållanden. Därför måste du antingen lägga kablar med ett känt stort tvärsnitt (vilket är dyrt), eller lösa problemet genom att installera en ingångsstabilisator eller ansluta huset till en annan linje.

Stabilisatorn installeras bredvid växeln. Det händer ofta att detta är det enda sättet att få standardspänningsvärdena i huset

Efter att den totala kraften hos elektriska apparater hittades (S) och spänningsvärdet (U), beräkning av strömstyrka (jag) utförda enligt de formler som härrör från Ohms lag:

jag_f = S / U_f för enfas nätverk

jag_l = S / (1,73 * U_l) för trefas nätverk

Här är indexet "f"Medel fasparametrar, och"l”- linjär.

De flesta trefasanordningar använder "stjärna" -anslutningstypen, och det är just enligt detta schema som en transformator fungerar som producerar ström för konsumenten. Med en symmetrisk belastning kommer linjär- och faskrafterna att vara identiska (jag_l = jag_f), och spänningen beräknas med formeln:

U_l = 1,73 * U_f

Nyanser av att välja en kabelsektion

Kvaliteten och parametrarna för kablar och kablar regleras av GOST 31996-2012. Enligt detta dokument utvecklas tekniska specifikationer för produkterna, där ett visst antal värden för grundläggande egenskaper är tillåtna. Tillverkaren måste tillhandahålla en korrespondensstabell över kärnans tvärsnitt och den maximala säkra strömstyrkan.

Den maximala tillåtna strömstyrkan beror på trådledarnas tvärsnitt och installationsmetoden. De kan läggas dolda (i väggen) eller öppna (i rör eller kanal) sätt

Det är nödvändigt att välja en kabel på ett sådant sätt att det säkra strömflödet motsvarar den beräknade totala effekten för elektriska apparater. Enligt PUE (regler för elektrisk installation) är minimum konstruera tvärsnitt av ledningarsom används i bostadslokaler måste vara minst 1,5 mm².

Standardstorlekar har följande betydelser: 1,5; 2,5; 4; 6 och 10 mm².

Ibland finns det en anledning att använda kablar med ett tvärsnitt som är ett steg större än det tillåtna minimum. I det här fallet finns möjligheten att ansluta ytterligare enheter eller byta ut befintliga med kraftfullare utan dyrt och långvarigt arbete med att lägga nya kablar.

Beräkning av maskinens parametrar

För alla kretsar måste följande ojämlikhet vara uppfyllda:

jag_n <= Jag_p / 1.45

här jag_n - maskinens nominella ström, och jag_p - tillåten ström för ledningar. Denna regel säkerställer garanterad snubbla över långvarig överskridning av tillåten belastning.

Ojämlikheten “In <= Ip / 1.45” är huvudförutsättningen för att färdigställa ett par “automatkabel”. Underlåtenhet att följa denna regel kan leda till brand.

Maskinens klassificering kan beräknas både av den totala belastningen och genom tvärsnittet av ledningarna på de redan lagda ledningarna. Anta att det finns ett kopplingsschema för elektriska apparater, men kablarna har ännu inte lagts.

I detta fall är handlingssekvensen enligt följande:

1. Beräkning av den totala strömstyrkan för elektriska apparater anslutna till nätverket.
2. Valet av en automat med ett nominellt värde inte mindre än det beräknade värdet.
3. Val av kabeltvärsnitt enligt maskinens klassificering.

Ett exempel:

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

Om ledningarna redan har lagts, är åtgärdssekvensen annorlunda:

1. Bestämning av tillåten ström med en känd sektion och kopplingsmetod enligt tabellen från tillverkaren.
2. Val av strömbrytare.
3. Beräkning av anslutna enheter. Styrning av en grupp enheter så att den totala belastningen på kretsen är mindre än det nominella värdet.

Ett exempel. Låt två enkelkärnkablar läggas på ett öppet sätt, D = 6 mm²därefter:

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

I punkt 2 i det sista exemplet finns det en tillåten tillnärmning. Exakt värde på I_n = Jag_p / 1,45 = 31,7 A avrundat till 32 A.

Att välja mellan flera värden

Ibland uppstår en situation när du kan välja flera maskiner med olika betyg för att skydda kretsen. Till exempel, med en total effekt av elektriska apparater 4 kW (18 A), valdes en ledning med ett tvärsnitt av kopparledare på 4 mm med en marginal². För denna kombination kan du sätta brytarna på 20 och 25 A.

Om elektrikerns kopplingsschema antar förekomsten av flerskiktsskydd, måste du välja maskinerna så att värdet på högre nivå (i bilden till höger är 25 A) var större än värdet för omkopplarna till lägre nivåer

Fördelen med att välja omkopplaren med högsta betyg är förmågan att ansluta ytterligare enheter utan att byta kretselement. Detta görs oftast.

För att välja en automat med ett lägre nominellt värde är det faktum att dess termiska frisättning kommer att reagera snabbare på en ökad strömindikator.Faktum är att vissa enheter kan ha ett fel som kan leda till en ökad energiförbrukning, men inte till ett kortslutningsvärde.

Till exempel kommer en nedbrytning av tvättmaskinens motorlager att leda till en kraftig ökning av strömmen i lindningen. Om maskinen snabbt reagerar på överskridande av tillåtna värden och trippar, bränns inte motorn.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Strömbrytarens utformning och dess klassificering. Begreppet tidsströmegenskaper och valet av nominellt kabeltvärsnitt:

Beräkning av enhetens effekt och maskinens val med hjälp av bestämmelserna i PUE:

Valet av brytare bör tas på ett ansvarsfullt sätt, eftersom säkerheten för det elektriska systemet hemma beror på detta. Med alla de många ingångsparametrarna och nyanserna i beräkningen måste man komma ihåg att maskinens huvudskyddsfunktion sträcker sig till ledningarna.

Skriv kommentarer, ställ frågor, skriv ett foto om ämnet för artikeln i blocket nedan. Dela användbar information som kan vara användbar för besökare. Berätta om din upplevelse när du väljer effektbrytare för att skydda ditt lands eller hemledning.