Избор на машина въз основа на мощност на натоварване, напречно сечение на кабела и ток: принципи и формули за изчисления

За да организирате безпроблемно вътрешно захранване, е необходимо да разпределите отделни клонове. Всяка линия трябва да бъде оборудвана със собствено защитно устройство, което предпазва изолацията на кабела от топене. Не всеки обаче знае кое устройство да купи. Съгласен ли си?

Ще научите всичко за избора на автоматични машини въз основа на мощността на натоварване от статията, която представихме. Ще ви кажем как да определите рейтинга, за да намерите превключвател от необходимия клас. Вземането под внимание на нашите препоръки гарантира закупуването на необходимите устройства, които могат да елиминират опасни ситуации по време на работа на окабеляването.

Автоматични превключватели за битови мрежи

Електроснабдителните организации свързват къщи и апартаменти, като извършват работа по свързване на кабела към разпределителното табло. Всички инсталации на окабеляване в помещенията се извършват от техните собственици или наети специалисти.

За да изберете прекъсвач за защита на всяка отделна верига, трябва да знаете неговия рейтинг, клас и някои други характеристики.

Основни параметри и класификация

Домакинските машини са инсталирани на входа на електрическа верига с ниско напрежение и са предназначени да решават следните проблеми:

• ръчно или електронно активиране или изключване на електрическа верига;
• защита на веригата: прекъсване на тока при незначително дългосрочно претоварване;
• Защита на веригата: мигновено изключване на тока в случай на късо съединение.

Всеки ключ има характеристика, изразена в ампери, която се нарича номинален ток (аз_н) или "номинална стойност".

Същността на тази стойност е по-лесна за разбиране с помощта на коефициента на превишаване на номиналната стойност:

K = I / I_н,

където I е действителната сила на тока.

• K < 1.13: изключване няма да се случи в рамките на 1 час;
• K > 1,45: спирането ще настъпи в рамките на 1 час.

Тези параметри са фиксирани в точка 8.6.2. ГОСТ Р 50345-2010. За да разберете колко време ще отнеме, за да настъпи изключване при K>1,45, трябва да използвате графика, отразяваща характеристиката време-ток на конкретен модел машина.

Ако токът надвишава номиналната стойност на превключвателя 2 пъти за дълго време, отварянето ще се случи в рамките на период от 8 секунди до 4 минути. Скоростта на реакция зависи от настройките на модела и температурата на околната среда

Освен това всеки тип прекъсвач има определен обхват на тока (аз_а), при което се активира механизмът за незабавно освобождаване:

• клас "Б": I_а = (3 * I_н ..5*I_н];
• клас "С": I_а = (5 * I_н ..10*I_н];
• клас "D": I_а = (10 * I_н .. 20 * аз_н].

Устройствата от тип "B" се използват главно за линии със значителна дължина. В жилищни и офис помещения се използват прекъсвачи клас "C", а устройствата с маркировка "D" защитават вериги, където има оборудване с висок коефициент на пусков ток.

Стандартната гама домакински машини включва устройства с номинален ток 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 и 63 A.

Структурно проектиране на освобождавания

В модерните прекъсвач Има два вида освобождавания: термични и електромагнитни.

Биметалното освобождаване има формата на плоча, създадена от два проводими метала с различно топлинно разширение.Този дизайн, когато превишава номиналната стойност за дълго време, води до нагряване на частта, нейното огъване и задействане на механизма за прекъсване на веригата.

За някои машини можете да използвате регулиращия винт, за да промените параметрите на тока, при който се извършва изключване. В миналото тази техника често се използваше за „фина настройка“ на устройство, но тази процедура изисква задълбочени специализирани познания и няколко теста.

Чрез завъртане на регулиращия винт (маркиран с червен правоъгълник) обратно на часовниковата стрелка, можете да постигнете по-дълго време за реакция на термичното освобождаване

Сега на пазара можете да намерите много модели със стандартни рейтинги от различни производители, чиито време-токови характеристики са малко по-различни (но в същото време отговарят на нормативните изисквания). Следователно е възможно да изберете машина с необходимите „фабрични“ настройки, което елиминира риска от неправилно калибриране.

Електромагнитното освобождаване предотвратява прегряване на линията в резултат на късо съединение. Реагира почти моментално, но текущата стойност трябва да е няколко пъти по-висока от номиналната. Структурно тази част е соленоид. Свръхтокът генерира магнитно поле, което движи сърцевината, прекъсвайки веригата.

Съответствие с принципите на селективност

Ако има разклонена електрическа верига, е възможно да се организира защита по такъв начин, че в случай на късо съединение да се изключи само клонът, на който възниква аварийната ситуация. За тази цел се използва принципът на селективността на превключвателя.

Визуална диаграма, показваща принципа на работа на системата на прекъсвача с внедрена функция на селективност (селективност) на работа при възникване на късо съединение

За да се осигури селективно изключване, на долните стъпала са монтирани прекъсвачи за мигновено изключване, които прекъсват веригата за 0,02 - 0,2 секунди. Превключвателят, разположен на по-високо стъпало, или има забавяне на сработване 0,25 - 0,6 s, или е направен по специална „селективна” схема в съответствие със стандарта DIN VDE 0641-21.

За гарантирана сигурност селективна работа на машините По-добре е да използвате машини от един производител. За превключватели от една гама модели има таблици за селективност, които показват възможни комбинации.

Най-простите правила за инсталиране

Участъкът от веригата, който трябва да бъде защитен с превключвател, може да бъде еднофазен или трифазен, да има неутрален, както и PE (заземяващ) проводник. Следователно машините имат от 1 до 4 полюса, към които е свързан проводникът. Когато се създадат условия за изключване, всички контакти се изключват едновременно.

Машините в таблото се монтират на специално обособена DIN шина. Осигурява компактна и безопасна връзка, както и удобен достъп до комутатора

Машините са монтирани както следва:

• еднополюсен на фаза;
• двуполюсен за фаза и нула;
• триполюсен за 3 фази;
• четириполюсен за 3 фази и нула.

Въпреки това е забранено да се прави следното:

• инсталирайте еднополюсни прекъсвачи на неутрална верига;
• поставете PE проводник в машината;
• монтирайте три еднополюсни вместо един триполюсен прекъсвач, ако към веригата е включен поне един трифазен консуматор.

Всички тези изисквания са посочени в PUE и трябва да се спазват.

Във всяка къща или стая, към която се доставя електричество, е инсталирана въвеждаща машина.Номиналната му стойност се определя от доставчика и тази стойност е посочена в договора за електрическо присъединяване. Целта на такъв ключ е да защити зоната от трансформатора до потребителя.

След въвеждащата машина към линията е свързан измервателен уред (еднофазен или трифазен). устройство за остатъчен ток, чиито функции се различават от работата на автоматичния и диференциалния превключвател.

Ако стаята е окабелена в няколко вериги, тогава всяка от тях е защитена от отделен прекъсвач, чиято мощност посочени на етикета. Техните рейтинги и класове се определят от собственика на помещението, като се вземат предвид съществуващото окабеляване или мощността на свързаните устройства.

Електромерът и прекъсвачите са монтирани в разпределително табло, което отговаря на всички изисквания за безопасност и може лесно да се интегрира във вътрешността на помещението

При избор на локация разпределително табло Трябва да се помни, че свойствата на термичното освобождаване се влияят от температурата на въздуха. Ето защо е препоръчително да поставите релсата с машини вътре в самата стая.

Изчисляване на необходимия номинал

Основната защитна функция на прекъсвача се простира до окабеляването, така че рейтингът се избира въз основа на напречното сечение на кабела. В този случай цялата верига трябва да осигури нормалната работа на свързаните към нея устройства. Изчисляването на параметрите на системата е просто, но трябва да се вземат предвид много нюанси, за да се избегнат грешки и проблеми.

Определяне на общата мощност на консуматорите

Един от основните параметри на електрическата верига е максималната възможна мощност на свързаните към нея консуматори на електроенергия. Когато изчислявате този индикатор, не можете просто да обобщите паспортните данни на устройствата.

Активен и номинален компонент

За всяко устройство, захранвано с електричество, производителят е длъжен да посочи активната мощност (П). Тази стойност определя количеството енергия, което ще бъде безвъзвратно преобразувано в резултат на работата на устройството и за което потребителят ще плати на измервателния уред.

Но за устройства с кондензатори или индуктор има друга мощност с ненулева стойност, която се нарича реактивна (Q). Стига до устройството и се връща обратно почти моментално.

Реактивната съставка не участва в изчисляването на използваната електроенергия, но заедно с активната съставка образува така наречената „обща” или „номинална” мощност (С), което натоварва веригата.

cos(f) – параметър, с който можете да определите общата (номинална) мощност от активната (консумираната) мощност. Ако не е равно на единица, тогава е посочено в техническата документация на електрическото устройство

Необходимо е да се изчисли приносът на отделно устройство към общото натоварване на проводниците и прекъсвача въз основа на неговата обща мощност: С = П /cos(f).

Повишени стартови токове

Следващата особеност на някои видове домакински уреди е наличието на трансформатори, електродвигатели или компресори. Такива устройства консумират пусков (стартов) ток при стартиране.

Стойността му може да бъде няколко пъти по-висока от стандартните, но времето за работа при повишена мощност е кратко и обикновено варира от 0,1 до 3 секунди. Такова краткотрайно пренапрежение няма да задейства термичното освобождаване, но електромагнитният компонент на превключвателя, който е отговорен за свръхток на късо съединение, може да реагира.

Тази ситуация е особено подходяща за специални линии, към които е свързано оборудване като дървообработващи машини.В този случай трябва да изчислите ампеража и може би има смисъл да използвате машина от клас „D“.

Като се вземе предвид коефициентът на търсене

За вериги, които имат голямо количество свързано оборудване и няма устройство, което да консумира най-голямата част от тока, използвайте коефициента на потребление (кс). Смисълът на използването му е, че всички устройства няма да работят едновременно, така че сумирането на номиналните мощности ще доведе до надценена цифра.

Коефициентът на търсене за групи потребители на електроенергия е установен в точка 7 от SP 256.1325800.2016. Можете също да разчитате на тези индикатори, когато независимо изчислявате максималната мощност.

Този коефициент може да приеме стойност, равна на или по-малка от единица. Изчисления на проектната мощност (П_r) на всяко устройство се извършва по формулата:

П_r = ks * S

Общата номинална мощност на всички устройства се използва за изчисляване на параметрите на веригата. Използването на коефициента на търсене е препоръчително за офиси и малки търговски обекти с голям брой компютри, офис оборудване и друго оборудване, захранвано от една верига.

За линии с малък брой потребители този коефициент не се използва в чист вид. Тези устройства, които е малко вероятно да бъдат включени едновременно с по-консумиращите повече енергия устройства, се премахват от изчисляването на мощността.

Така например има малък шанс да работите в хола с ютия и прахосмукачка едновременно. А за работилници с малък брой персонал се вземат предвид само 2-4 от най-мощните електрически инструменти.

Текущо изчисление

Машината се избира въз основа на максималната допустима стойност на тока в секцията на веригата. Необходимо е да се получи този индикатор, като се знае общата мощност на електрическите консуматори и напрежението в мрежата.

Според GOST 29322-2014, от октомври 2015 г. стойността на напрежението трябва да бъде равна на 230 V за обикновена мрежа и 400 V за трифазна мрежа. Въпреки това, в повечето случаи старите параметри все още са в сила: съответно 220 и 380 V. Следователно, за точни изчисления, е необходимо да се правят измервания с помощта на волтметър.

Можете да измерите напрежението във вашата домашна мрежа с помощта на волтметър или мултицет. За да направите това, просто включете контактите му в електрически контакт.

Друг проблем, особено актуален за електрическо окабеляване в частния сектор, е осигуряването на захранване с недостатъчно напрежение. Измерванията на такива проблемни обекти могат да показват стойности извън диапазона, определен от GOST.

Освен това, в зависимост от нивото на потребление на електроенергия на вашите съседи, стойността на напрежението може да варира значително за кратко време.

Това създава проблем не само за функционирането на устройствата, но и за текущо изчисление. Когато напрежението падне, някои устройства просто губят мощност, а някои, които имат стабилизатор на входа, увеличават консумацията на електроенергия.

Трудно е да се извършат качествени изчисления на необходимите параметри на веригата при такива условия. Следователно или ще трябва да поставите кабели с умишлено голямо напречно сечение (което е скъпо), или да разрешите проблема, като инсталирате входен стабилизатор или свържете къщата към друга линия.

Стабилизаторът е монтиран до разпределителното табло. Често се случва, че това е единственият начин да се получат стандартни стойности на напрежението в къщата

След установяване на общата мощност на електрическите уреди (С) и открих стойността на напрежението (U), текущо изчисление (аз) се извършват по формули, които са следствие от закона на Ом:

аз_f = S/U_f за еднофазна мрежа

аз_л = S / (1,73 * U_л) за трифазна мрежа

Ето индекса "f" означава фазови параметри и "л» – линеен.

Повечето трифазни устройства използват тип връзка "звезда" и също така според тази схема работи трансформаторът, доставяйки ток на потребителя. При симетрично натоварване линейните и фазовите сили ще бъдат идентични (аз_л = аз_f), а напрежението се изчислява по формулата:

U_л = 1,73 * U_f

Нюанси при избора на напречно сечение на кабела

Качеството и параметрите на проводниците и кабелите се регулират от GOST 31996-2012. Съгласно този документ се разработват спецификации за произведени продукти, където е разрешен определен диапазон от стойности на основните характеристики. Производителят е длъжен да предостави таблица за съответствие между напречното сечение на жилата и максималния безопасен ток.

Максимално допустимият ток зависи от напречното сечение на проводниците и начина на монтаж. Могат да се полагат скрито (в стената) или открито (в тръба или кутия).

Необходимо е да изберете кабел по такъв начин, че да осигурите безопасно протичане на ток, съответстващ на изчислената обща мощност на електрическите уреди. Според PUE (правила за електрическа инсталация), минимумът изчислено напречно сечение на проводникаизползвани в жилищни помещения трябва да бъде най-малко 1,5 mm².

Стандартните размери имат следните стойности: 1,5; 2,5; 4; 6 и 10 мм².

Понякога има причина да се използват проводници с напречно сечение с една стъпка по-голямо от минимално допустимото. В този случай е възможно да свържете допълнителни устройства или да замените съществуващите с по-мощни без скъпа и отнемаща време работа по полагане на нови кабели.

Изчисляване на параметрите на машината

За всяка верига трябва да е изпълнено следното неравенство:

аз_н <= Аз_стр / 1.45

Тук аз_н – номинален ток на машината, и аз_стр – допустим ток за окабеляване. Това правило гарантира гарантирано освобождаване при превишаване на допустимото натоварване за дълго време.

Неравенството "In <= Ip / 1.45" е основното условие при попълване на двойката "машина-кабел". Неспазването на това правило може да доведе до пожар в окабеляването.

Номиналната стойност на машината може да се изчисли както от общото натоварване, така и от напречното сечение на проводниците на вече инсталираното окабеляване. Да кажем, че има схема за свързване на електрически уреди, но окабеляването все още не е положено.

В този случай последователността от действия е следната:

1. Изчисляване на общата сила на тока на електрическите уреди, включени в мрежата.
2. Изберете машина с номинал не по-малък от изчислената стойност.
3. Избор на напречно сечение на кабела според мощността на машината.

Пример:

1. S = 4 kW; I = 4000 / 220 = 18 A;
2. аз_н = 20 A;
3. аз_стр >= аз_н * 1,45 = 29 A; D = 4 мм².

Ако окабеляването вече е положено, тогава последователността от действия е различна:

1. Определяне на допустимия ток за известно сечение и начин на окабеляване съгласно таблицата, предоставена от производителя.
2. Избор на прекъсвач.
3. Изчисляване на мощността на свързаните устройства. Оборудване на група устройства по такъв начин, че общото натоварване на веригата да е по-малко от номиналната стойност.

Пример. Нека се прокарат открито два едножилни кабела D = 6 mm², Тогава:

1. аз_стр = 46 A;
2. аз_н <= Аз_стр / 1,45 = 32 A;
3. S = I_н * 220 = 7,0 kW.

В точка 2 от последния пример има леко приемливо приближение. Точната стойност на I_н =Аз_стр / 1,45 = 31,7 A, закръглено до 32 A.

Избор между няколко деноминации

Понякога възниква ситуация, когато можете да изберете няколко машини с различни рейтинги, за да защитите веригата.Например, при обща мощност на електрическите уреди от 4 kW (18 A), окабеляване с напречно сечение на медна жила от 4 mm беше избрано с резерв². За тази комбинация можете да инсталирате превключватели 20 и 25 A.

Ако схемата на електрическото окабеляване предполага наличието на многостепенна защита, тогава трябва да изберете прекъсвачи, така че стойността на рейтинга на по-високата (на фигурата вдясно - 25 A) да е по-голяма от тази на превключвателите на по-ниски нива

Предимството на избора на превключвател с най-висок рейтинг е възможността за свързване на допълнителни устройства без промяна на елементите на веригата. Най-често това е, което те правят.

Изборът на машина с по-нисък номинал се подкрепя от факта, че термичното му освобождаване ще реагира по-бързо на повишен ток. Факт е, че някои устройства могат да имат неизправност, което ще доведе до увеличаване на консумацията на енергия, но не и до късо съединение.

Например, повреда на лагера на двигателя на пералната машина ще доведе до рязко увеличаване на тока в намотката. Ако машината реагира бързо на превишаване на разрешените стойности и се изключи, двигателят няма да изгори.

Изводи и полезно видео по темата

Проектиране на прекъсвач и неговата класификация. Концепцията за време-токови характеристики и избор на рейтинг според напречното сечение на кабела:

Изчисляване на мощността на устройствата и избор на машина, като се използват разпоредбите на PUE:

Изборът на прекъсвач трябва да се вземе отговорно, тъй като безопасността на електрическата система у дома зависи от това. С всички много входни параметри и нюанси на изчисление е необходимо да запомните, че основната защитна функция на машината се отнася за окабеляването.

Моля, пишете коментари, задавайте въпроси и публикувайте снимки, свързани с темата на статията, в блока по-долу. Споделете полезна информация, която може да бъде полезна за посетителите на сайта. Разкажете ни за собствения си опит при избора на прекъсвачи за защита на селско или домашно електрическо окабеляване.