Clasificaciones actuales de los disyuntores: cómo elegir la máquina adecuada

Los dispositivos para cortar la electricidad en caso de sobrecargas y cortocircuitos se instalan en la entrada de cualquier red doméstica.Es necesario calcular correctamente las corrientes nominales de los disyuntores; de lo contrario, su funcionamiento será ineficaz. ¿Estás de acuerdo?

Le diremos cómo calcular los parámetros de la máquina según los cuales se selecciona este dispositivo de protección. En nuestro artículo aprenderá cómo elegir el dispositivo necesario para proteger la red eléctrica. Teniendo en cuenta nuestros consejos, comprará una opción que claramente funcionará en un momento peligroso para el cableado.

Parámetros del disyuntor

Para garantizar la selección correcta de las capacidades de los dispositivos de disparo, es necesario comprender sus principios operativos, condiciones y tiempos de respuesta.

Los parámetros de funcionamiento de los disyuntores están estandarizados por documentos reglamentarios rusos e internacionales.

Elementos básicos y marcas.

El diseño del interruptor incluye dos elementos que reaccionan cuando la corriente supera el rango de valores establecido:

• La placa bimetálica, bajo la influencia de la corriente que pasa, se calienta y, al doblarse, presiona el empujador, que desconecta los contactos. Se trata de una "protección térmica" contra sobrecargas.
• El solenoide, bajo la influencia de una fuerte corriente en el devanado, genera un campo magnético que presiona el núcleo, que luego actúa sobre el empujador. Se trata de una "protección actual" contra cortocircuitos, que reacciona ante tal evento mucho más rápido que la placa.

Los tipos de dispositivos de protección eléctrica tienen marcas que pueden utilizarse para determinar sus parámetros principales.

Cada disyuntor está marcado con sus características principales. Esto le permite evitar confundir dispositivos cuando se instalan en el panel.

El tipo de característica de tiempo-corriente depende del rango de configuración (la magnitud de la corriente a la que ocurre la operación) del solenoide. Para proteger el cableado y los dispositivos en apartamentos, casas y oficinas, se utilizan interruptores tipo "C" o, mucho menos común, "B". No existe una diferencia particular entre ellos para el uso diario.

El tipo “D” se utiliza en cuartos de servicio o carpintería en presencia de equipos con motores eléctricos que tienen alta potencia de arranque.

Hay dos estándares para dispositivos de desconexión: residencial (EN 60898-1 o GOST R 50345) e industrial más estricto (EN 60947-2 o GOST R 50030.2). Se diferencian ligeramente y en viviendas se pueden utilizar máquinas de ambos estándares.

En cuanto a la corriente nominal, la gama estándar de máquinas automáticas para uso doméstico contiene dispositivos con los siguientes valores: 6, 8, 10, 13 (poco común), 16, 20, 25, 32, 40, 50 y 63 A.

Características de respuesta tiempo-corriente

Para determinar la velocidad de funcionamiento de la máquina durante una sobrecarga, existen tablas especiales que dependen del tiempo de parada en función del coeficiente de exceso del valor nominal, que es igual a la relación entre la intensidad de corriente existente y la nominal:

K = yo/yo_norte.

Una fuerte caída en el gráfico cuando el valor del coeficiente de rango alcanza de 5 a 10 unidades se debe al funcionamiento del disparador electromagnético. Para los interruptores tipo "B" esto ocurre con un valor de 3 a 5 unidades, y para el tipo "D", de 10 a 20.

El gráfico muestra la dependencia del rango de tiempo de respuesta de los disyuntores tipo "C" de la relación entre la intensidad de la corriente y el valor establecido para este interruptor.

Con K = 1,13, se garantiza que la máquina no desconectará la línea dentro de 1 hora, y con K = 1,45, se garantiza que se desconectará dentro del mismo tiempo. Estos valores están aprobados en la cláusula 8.6.2. GOST R 50345-2010.

Para comprender cuánto tiempo tarda en funcionar la protección, por ejemplo, en K = 2, es necesario trazar una línea vertical a partir de este valor. Como resultado, obtenemos que, según el gráfico anterior, el apagado se producirá en el rango de 12 a 100 segundos.

Una diferencia de tiempo tan grande se debe al hecho de que el calentamiento de la placa depende no solo de la potencia de la corriente que la atraviesa, sino también de los parámetros del entorno externo. Cuanto mayor es la temperatura, más rápido funciona la máquina.

Reglas para elegir denominación.

La geometría de las redes eléctricas dentro de los apartamentos y en las casas es individual, por lo que no existen soluciones estándar para instalar interruptores de una determinada clasificación. Las reglas generales para calcular los parámetros permitidos de las máquinas son bastante complejas y dependen de muchos factores. Es necesario tenerlos todos en cuenta, de lo contrario se puede crear una situación de emergencia.

El principio del cableado interior.

Las redes eléctricas internas tienen una estructura ramificada en forma de "árbol", un gráfico sin ciclos. El cumplimiento de este principio de construcción se llama selectividad de las máquinas, según el cual todo tipo de circuitos eléctricos están equipados con dispositivos de protección.

Esto mejora la estabilidad del sistema en caso de emergencia y simplifica el trabajo para eliminarla. También es mucho más fácil distribuir la carga, conectar dispositivos que consumen mucha energía y cambiar la configuración del cableado.

En la base del gráfico hay una máquina de entrada, e inmediatamente después de la bifurcación, se colocan interruptores de grupo para cada circuito eléctrico individual. Este es un esquema estándar probado a lo largo de los años.

Las funciones del disyuntor de entrada incluyen monitorear la sobrecarga general, evitando que la corriente exceda el valor permitido para el objeto. Si esto sucede, existe riesgo de dañar el cableado externo. Además, es probable que se activen dispositivos de protección fuera del apartamento, que ya forman parte de la propiedad común o pertenecen a la red eléctrica local.

Las funciones de las máquinas grupales incluyen el control de corriente en líneas individuales. Protegen de sobrecargas el cable en un área específica y al grupo de consumidores de electricidad conectados a él. Si dicho dispositivo no funciona durante un cortocircuito, está asegurado por un disyuntor de entrada.

Incluso para apartamentos con una pequeña cantidad de consumidores eléctricos, es aconsejable instalar una línea separada para iluminación. Cuando apagas el disyuntor de otro circuito, la luz no se apaga, lo que te permitirá eliminar el problema en condiciones más cómodas. En casi todos los paneles, el valor nominal de la máquina de entrada es menor que el de los del grupo.

Potencia total de los electrodomésticos.

La carga máxima en el circuito se produce cuando todos los aparatos eléctricos se encienden al mismo tiempo. Por lo tanto, normalmente, la potencia total se calcula mediante una simple suma. Sin embargo, en algunos casos esta cifra será menor.

Para algunas líneas, el funcionamiento simultáneo de todos los aparatos eléctricos conectados a ellas es poco probable y, a veces, imposible. A veces, los hogares imponen restricciones específicas al funcionamiento de dispositivos potentes. Para ello, recuerda no encenderlos al mismo tiempo ni utilizar un número limitado de enchufes.

La probabilidad de funcionamiento simultáneo de todos los equipos de oficina, iluminación y equipos auxiliares (hervidores, frigoríficos, ventiladores, calefactores, etc.) es muy baja, por lo que al calcular la potencia máxima se utiliza un factor de corrección.

Al electrificar edificios de oficinas, a menudo se utiliza para los cálculos el coeficiente de simultaneidad empírico, cuyo valor se toma en el rango de 0,6 a 0,8. La carga máxima se calcula multiplicando la suma de las potencias de todos los aparatos eléctricos por un factor.

Hay una sutileza en los cálculos: es necesario tener en cuenta la diferencia entre la potencia nominal (total) y la consumida (activa), que están relacionadas por el coeficiente (cos (F)).

Esto significa que para que el dispositivo funcione se requiere una potencia de corriente igual a la consumida dividida por este coeficiente:

I_pag =I/cos(f)

Dónde:

• I_pag – intensidad nominal de corriente, que se utiliza en los cálculos de carga;
• I es la corriente consumida por el dispositivo;
• porque(f) <= 1.

Habitualmente la corriente nominal se indica inmediatamente o mediante la indicación del valor cos (f) en la ficha técnica del dispositivo eléctrico.

Por ejemplo, el valor del coeficiente para fuentes de luz fluorescente es 0,9; para lámparas LED – alrededor de 0,6; para lámparas incandescentes comunes: 1. Si se pierde la documentación, pero se conoce el consumo de energía de los electrodomésticos, entonces, como garantía, tome cos (f) = 0,75.

Los valores recomendados del factor de potencia que se muestran en la tabla se pueden utilizar al calcular cargas eléctricas cuando los datos de corriente nominal no están disponibles.

Cómo seleccionar un disyuntor en función de la potencia de carga está escrito en próximo artículo, cuyo contenido le recomendamos que se familiarice.

Selección de la sección transversal del núcleo.

Antes de tender un cable de alimentación desde el panel de distribución a un grupo de consumidores, es necesario calcular la potencia de los aparatos eléctricos cuando funcionan simultáneamente. La sección de cualquier rama se selecciona según tablas de cálculo en función del tipo de metal del cableado: cobre o aluminio.

Los fabricantes de cables proporcionan materiales de referencia similares a sus productos. Si faltan, se guían por los datos del libro de referencia "Reglas para la construcción de equipos eléctricos" o producen cálculo de la sección transversal del cable.

Sin embargo, los consumidores a menudo van a lo seguro y eligen no la sección transversal mínima aceptable, sino un paso más grande. Así, por ejemplo, al comprar un cable de cobre para una línea de 5 kW, elija una sección de núcleo de 6 mm.²cuando según la tabla un valor de 4 mm es suficiente².

La tabla de referencia presentada en el PUE le permite seleccionar la sección transversal requerida del rango estándar para diversas condiciones de funcionamiento del cable de cobre.

Esto se justifica por las siguientes razones:

• Mayor vida útil de un cable grueso, que rara vez se somete a la carga máxima permitida para su sección transversal. Volver a cablear no es un trabajo fácil ni caro, especialmente si el local ha sido renovado.
• La reserva de ancho de banda le permite conectar sin problemas nuevos aparatos eléctricos a la sucursal de la red. Por lo tanto, puede agregar un congelador adicional a la cocina o trasladar la lavadora desde el baño.
• El inicio del funcionamiento de dispositivos que contienen motores eléctricos produce fuertes corrientes de arranque. En este caso, se observa una caída de voltaje, que se expresa no solo en el parpadeo de las lámparas de iluminación, sino que también puede provocar averías en la parte electrónica de una computadora, aire acondicionado o lavadora. Cuanto más grueso sea el cable, menor será la sobretensión.

Desafortunadamente, hay muchos cables en el mercado que no están fabricados según GOST, sino según los requisitos de diversas especificaciones.

Muchas veces la sección de sus núcleos no cumple con los requisitos o están fabricados de material conductor con mayor resistencia de la requerida. Por lo tanto, la potencia máxima real a la que se produce el calentamiento permitido del cable es menor que la de las tablas estándar.

Esta foto muestra las diferencias entre cables fabricados según GOST (izquierda) y según TU (derecha). Existe una diferencia obvia en la sección transversal de los conductores y la estanqueidad del material aislante.

Cálculo de la clasificación del disyuntor para protección de cables.

La máquina instalada en el panel debe asegurar que la línea se desconecte cuando la potencia de corriente supere el rango permitido para el cable eléctrico. Por lo tanto, es necesario calcular la clasificación máxima permitida para el interruptor.

Según el PUE, la carga a largo plazo permitida de cables de cobre tendidos en cajas o en el aire (por ejemplo, sobre un techo suspendido) se toma de la tabla anterior. Estos valores están pensados ​​para situaciones de emergencia cuando hay una sobrecarga de energía.

Algunos problemas comienzan al relacionar la potencia nominal del interruptor con la corriente permitida a largo plazo, si esto se hace de acuerdo con el actual GOST R 50571.4.43-2012.

Se proporciona un fragmento de la cláusula 433.1 de GOST R 50571.4.43-2012. Hay una inexactitud en la fórmula "2", y para una comprensión correcta de la definición de la variable In, es necesario tener en cuenta el Apéndice "1"

En primer lugar, la decodificación de la variable I es engañosa._norte, como potencia nominal, si no presta atención al Apéndice "1" de este párrafo de GOST. En segundo lugar, hay un error tipográfico en la fórmula “2”: el coeficiente 1,45 se añadió incorrectamente, y muchos expertos afirman este hecho.

Según la cláusula 8.6.2.1.GOST R 50345-2010 para interruptores domésticos con potencia nominal de hasta 63 A, el tiempo condicional es 1 hora. La corriente de disparo ajustada es igual al valor nominal multiplicado por un factor de 1,45.

Así, tanto de acuerdo con la primera fórmula como con la segunda modificada, la corriente nominal del disyuntor debe calcularse utilizando la siguiente fórmula:

I_norte <=yo_z / 1,45

Dónde:

• I_norte – corriente nominal de la máquina;
• I_z – corriente de cable admisible a largo plazo.

Calculemos las clasificaciones de interruptores para secciones de cable estándar para una conexión monofásica con dos conductores de cobre (220 V). Para hacer esto, dividimos la corriente permitida a largo plazo (cuando se coloca en el aire) por un coeficiente de disparo de 1,45.

Elijamos una máquina para que su valor nominal sea menor que este valor:

• Sección 1,5 mm²: 19 / 1,45 = 13,1. Clasificación: 13 A;
• Sección 2,5 mm²: 27 / 1,45 = 18,6. Clasificación: 16 A;
• Sección 4,0 mm²: 38 / 1,45 = 26,2. Clasificación: 25 A;
• Sección 6,0 mm²: 50 / 1,45 = 34,5. Clasificación: 32 A;
• Sección 10,0 mm²: 70 / 1,45 = 48,3. Clasificación: 40 A;
• Sección 16,0 mm²: 90 / 1,45 = 62,1. Clasificación: 50 A;
• Sección 25,0 mm²: 115 / 1,45 = 79,3. Denominación: 63 A.

Los disyuntores de 13 A rara vez se encuentran a la venta, por lo que a menudo se utilizan dispositivos con una potencia nominal de 10 A.

Los cables basados ​​​​en núcleos de aluminio ahora rara vez se utilizan para instalar cableado interno. También hay una tabla para ellos que le permite seleccionar una sección según la carga.

De forma similar, para cables de aluminio calculamos los calibres de las máquinas:

• Sección 2,5 mm²: 21 / 1,45 = 14,5. Clasificación: 10 o 13 A;
• Sección 4,0 mm²: 29 / 1,45 = 20,0. Clasificación: 16 o 20 A;
• Sección 6,0 mm²: 38 / 1,45 = 26,2. Clasificación: 25 A;
• Sección 10,0 mm²: 55 / 1,45 = 37,9. Clasificación: 32 A;
• Sección 16,0 mm²: 70 / 1,45 = 48,3. Clasificación: 40 A;
• Sección 25,0 mm²: 90 / 1,45 = 62,1. Clasificación: 50 A.
• Sección 35,0 mm²: 105 / 1,45 = 72,4. Denominación: 63 A.

Si el fabricante del cable de alimentación declara una dependencia diferente de la potencia permitida del área de la sección transversal, entonces es necesario recalcular el valor de los interruptores.

Las fórmulas para la dependencia de la corriente de la potencia para redes monofásicas y trifásicas son diferentes. Mucha gente que tiene aparatos diseñados para 380 Voltios se equivoca en esta etapa

Cómo determinar los parámetros técnicos de un disyuntor mediante marcado, en detalle indicado aquí. Te recomendamos leer el material educativo.

Prevención de la sobrecarga por trabajo del consumidor.

En ocasiones se instala en la línea una máquina con una potencia nominal sensiblemente inferior a la necesaria para garantizar que el cable eléctrico permanezca operativo.

Es aconsejable reducir la clasificación del interruptor si la potencia total de todos los dispositivos en el circuito es significativamente menor de lo que puede soportar el cable. Esto sucede si, por razones de seguridad, después de la instalación del cableado, algunos de los dispositivos se retiraron de la línea.

Entonces, reducir la potencia nominal de la máquina se justifica por su respuesta más rápida a las sobrecargas que surgen.

Por ejemplo, cuando el rodamiento de un motor eléctrico se atasca, la corriente en el devanado aumenta bruscamente, pero no hasta valores de cortocircuito. Si la máquina reacciona rápidamente, el devanado no tendrá tiempo de derretirse, lo que evitará que el motor tenga que pasar por un costoso procedimiento de rebobinado.

También utilizan un valor menor que el valor calculado debido a restricciones estrictas en cada circuito. Por ejemplo, para una red monofásica, se instala un interruptor de 32 A en la entrada de un apartamento con estufa eléctrica, lo que da 32 * 1,13 * 220 = 8,0 kW de potencia permitida.Supongamos que al cablear el apartamento se organizaron 3 líneas con la instalación de disyuntores grupales con un valor nominal de 25 A.

Si la cantidad de disyuntores de grupo instalados en el cuadro de distribución es grande, deben estar firmados y numerados. De lo contrario podrías confundirte

Supongamos que hay un lento aumento de carga en una de las líneas. Cuando el consumo de energía alcance un valor igual al disparo garantizado del interruptor de grupo, para las dos secciones restantes sólo quedarán (32 - 25) * 1,45 * 220 = 2,2 kW.

Esto es muy poco en relación con el consumo total. Con un diseño de panel de distribución de este tipo, el disyuntor de entrada se apagará con más frecuencia que los dispositivos en las líneas.

Por lo tanto, para mantener el principio de selectividad, es necesario instalar interruptores con una potencia de 20 o 16 amperios en las áreas. Luego, con el mismo desequilibrio en el consumo de energía, los otros dos enlaces representarán un total de 3,8 o 5,1 kW, lo cual es aceptable.

Consideremos la posibilidad instalación del interruptor con una potencia de 20A usando el ejemplo de una línea separada dedicada a la cocina.

A él están conectados y pueden encenderse simultáneamente los siguientes aparatos eléctricos:

• Frigorífico con una potencia nominal de 400 W y una corriente de arranque de 1,2 kW;
• Dos congeladores, potencia 200 W;
• Horno, potencia 3,5 kW;
• Al operar un horno eléctrico, se permite encender adicionalmente solo un dispositivo adicional, el más potente de los cuales es un hervidor eléctrico, que consume 2,0 kW.

Una máquina de veinte amperios le permite pasar corriente durante más de una hora con una potencia de 20 * 220 * 1,13 = 5,0 kW. Se producirá una parada garantizada en menos de una hora con un caudal de corriente de 20 * 220 * 1,45 = 6,4 kW.

En la cocina, los equipos de refrigeración y la estufa deben tener conexión permanente a la electricidad.Si existe riesgo de exceso de corriente, entonces el funcionamiento simultáneo de otros dispositivos se puede eliminar asignándoles solo dos enchufes.

Cuando el horno y el hervidor eléctrico se encienden simultáneamente, la potencia total será de 5,5 kW o 1,25 partes del valor nominal de la máquina. Como el hervidor no funciona durante mucho tiempo, no se apagará. Si en este momento se encienden el frigorífico y ambos congeladores, la potencia será de 6,3 kW o 1,43 partes del valor nominal.

Este valor ya está cerca del parámetro de disparo garantizado. Sin embargo, la probabilidad de que ocurra tal situación es extremadamente baja y la duración del período será insignificante, ya que el tiempo de funcionamiento de los motores y del hervidor es corto.

La corriente de arranque que se produce al arrancar el frigorífico, incluso en la suma de todos los dispositivos en funcionamiento, no será suficiente para activar la liberación electromagnética. Por tanto, en las condiciones dadas, se puede utilizar un disyuntor de 20 A.

La única advertencia es la posibilidad de aumentar el voltaje a 230 V, lo que está permitido por los documentos reglamentarios. En particular, GOST 29322-2014 (IEC 60038:2009) define el voltaje estándar como 230 V con la posibilidad de usar 220 V.

Ahora la mayoría de las redes suministran electricidad con un voltaje de 220 V. Si el parámetro actual se ajusta al estándar internacional de 230 V, entonces las clasificaciones se pueden recalcular de acuerdo con este valor.

Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.

Cambiar dispositivo. Selección de una máquina de entrada en función de la potencia conectada. Reglas de distribución de energía:

Seleccionar un interruptor según la capacidad del cable:

Calcular la corriente nominal de un disyuntor es una tarea compleja, para la cual se deben tener en cuenta muchas condiciones.La facilidad de mantenimiento y seguridad de la red eléctrica local depende de la máquina instalada.

Si tiene dudas sobre la capacidad de tomar la decisión correcta, debe comunicarse con electricistas experimentados.

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