Att välja en maskin baserat på lasteffekt, kabeltvärsnitt och ström: principer och formler för beräkningar

För att organisera en problemfri intern strömförsörjning är det nödvändigt att tilldela separata grenar. Varje ledning måste vara utrustad med en egen skyddsanordning som skyddar kabelisoleringen från smältning. Det är dock inte alla som vet vilken enhet de ska köpa. Håller du med?

Du kommer att lära dig allt om att välja automatiska maskiner baserat på lastkraft från artikeln vi presenterade. Vi kommer att berätta för dig hur du bestämmer betyget för att hitta en omkopplare av den obligatoriska klassen. Att ta hänsyn till våra rekommendationer garanterar köp av de nödvändiga enheterna som kan eliminera farliga situationer under driften av ledningarna.

Automatiska växlar för hushållsnätverk

Elförsörjningsorganisationer kopplar ihop hus och lägenheter genom att utföra arbeten med att ansluta kabeln till växeln. Alla installationer av ledningar i lokalerna utförs av dess ägare eller anlitade specialister.

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

Grundläggande parametrar och klassificering

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

• manuell eller elektronisk aktivering eller frånkoppling av en elektrisk krets;
• kretsskydd: strömavbrott vid mindre långvarig överbelastning;
• Kretsskydd: momentan avstängning av strömmen vid kortslutning.

Varje omkopplare har en egenskap, uttryckt i ampere, som kallas märkström (jag_n) eller "nominellt värde".

Kärnan i detta värde är lättare att förstå med hjälp av koefficienten för överskott av det nominella värdet:

K = I/I_n,

där I är den faktiska strömstyrkan.

• K < 1,13: utlösning kommer inte att inträffa inom 1 timme;
• K > 1.45: avstängning sker inom 1 timme.

Dessa parametrar är fixerade i paragraf 8.6.2. GOST R 50345-2010. För att ta reda på hur lång tid det tar för en avstängning att inträffa vid K>1,45, måste du använda en graf som reflekterar tids-strömkaraktäristiken för en specifik maskinmodell.

Om strömmen överskrider strömbrytarens nominella värde med 2 gånger under en lång tid, kommer öppningen att ske inom en period av 8 sekunder till 4 minuter. Svarshastigheten beror på modellinställningarna och den omgivande temperaturen

Dessutom har varje typ av strömbrytare ett definierat strömområde (jag_a), vid vilken den momentana frigöringsmekanismen aktiveras:

• klass "B": I_a = (3 * I_n ..5*I_n];
• klass "C": I_a = (5 * I_n ..10*I_n];
• klass "D": I_a = (10 * I_n .. 20 * I_n].

Apparater av typ "B" används främst för linjer som är av betydande längd. I bostads- och kontorslokaler används strömbrytare av klass "C", och enheter märkta med "D" skyddar kretsar där det finns utrustning med en hög startströmskoefficient.

Standardserien med hushållsmaskiner inkluderar enheter med klassificeringarna 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 och 63 A.

Strukturell utformning av releaser

I modern strömbrytare Det finns två typer av utsläpp: termiska och elektromagnetiska.

En bimetallisk release har formen av en platta skapad av två ledande metaller med olika termisk expansion.Denna design, när den överskrider det nominella värdet under lång tid, leder till uppvärmning av delen, dess böjning och aktivering av kretsbrytningsmekanismen.

För vissa maskiner kan du använda justerskruven för att ändra parametrarna för strömmen vid vilken avstängningen sker. Tidigare användes denna teknik ofta för att "finjustera" en enhet, men denna procedur kräver djupgående specialkunskaper och flera tester.

Genom att vrida justerskruven (markerad med en röd rektangel) moturs kan du uppnå en längre svarstid för termisk frigöring

Nu på marknaden kan du hitta många modeller av standardklassificeringar från olika tillverkare, vars tidsströmegenskaper är något annorlunda (men samtidigt uppfyller lagstadgade krav). Därför är det möjligt att välja en maskin med de nödvändiga "fabriksinställningarna", vilket eliminerar risken för felaktig kalibrering.

Den elektromagnetiska utlösningen förhindrar överhettning av ledningen till följd av en kortslutning. Den reagerar nästan omedelbart, men det aktuella värdet måste vara flera gånger högre än det nominella värdet. Strukturellt sett är denna del en solenoid. Överströmmen genererar ett magnetfält som förflyttar kärnan och bryter kretsen.

Överensstämmelse med selektivitetsprinciper

Om det finns en grenad elektrisk krets är det möjligt att organisera skyddet på så sätt att vid kortslutning endast den gren som nödsituationen uppstår kopplas bort. För detta ändamål används principen om switchselektivitet.

Ett visuellt diagram som visar funktionsprincipen för ett strömbrytarsystem med en implementerad funktion av selektivitet (selektivitet) när en kortslutning inträffar

För att säkerställa selektiv avstängning installeras momentana brytare på de lägre stegen, vilket bryter kretsen på 0,02 - 0,2 sekunder. Omkopplaren som är placerad på ett högre steg har antingen en driftfördröjning på 0,25 - 0,6 s eller är gjord enligt en speciell "selektiv" krets i enlighet med DIN VDE 0641-21-standarden.

För garanterad säkerhet selektiv drift av maskiner Det är bättre att använda maskiner från en tillverkare. För omkopplare av en enda modellserie finns det selektivitetstabeller som indikerar möjliga kombinationer.

De enklaste installationsreglerna

Sektionen av kretsen som behöver skyddas av en strömbrytare kan vara en- eller trefas, ha en neutral, såväl som en PE (jord) tråd. Därför har maskinerna från 1 till 4 poler, till vilka ledaren är ansluten. När förutsättningar för utlösning skapas kopplas alla kontakter bort samtidigt.

Maskinerna i panelen är monterade på en speciellt avsedd DIN-skena. Den ger en kompakt och säker anslutning, samt bekväm åtkomst till switchen

Maskinerna installeras enligt följande:

• enpolig per fas;
• bipolär för fas och neutral;
• trepolig för 3 faser;
• fyrpolig för 3 faser och neutral.

Det är dock förbjudet att göra följande:

• installera enpoliga brytare till neutral;
• sätt in PE-tråd i maskinen;
• installera tre enpoliga i stället för en trepolig brytare, om minst en trefasförbrukare är ansluten till kretsen.

Alla dessa krav är specificerade i PUE och måste följas.

I varje hus eller rum som tillförs el finns en introduktionsmaskin.Dess nominella värde bestäms av leverantören och detta värde anges i elanslutningsavtalet. Syftet med en sådan omkopplare är att skydda området från transformatorn till konsumenten.

Efter introduktionsmaskinen kopplas en mätare (en- eller trefas) till ledningen och jordfelsbrytare, vars funktioner skiljer sig från driften av den automatiska och differentialomkopplaren.

Om rummet är kopplat till flera kretsar, är var och en av dem skyddad av en separat strömbrytare, vars kraft anges på etiketten. Deras betyg och klasser bestäms av ägaren av lokalen, med hänsyn till befintliga ledningar eller strömförsörjning av anslutna enheter.

Elmätaren och effektbrytarna är installerade i en fördelningscentral som uppfyller alla säkerhetskrav och kan enkelt integreras i rummets inre

När du väljer plats växel Man måste komma ihåg att egenskaperna hos den termiska frigöringen påverkas av lufttemperaturen. Därför är det lämpligt att placera skenan med maskiner inne i själva rummet.

Beräkning av önskad valör

Huvudskyddsfunktionen hos strömbrytaren sträcker sig till ledningarna, så betyget väljs baserat på kabelns tvärsnitt. I detta fall måste hela kretsen säkerställa normal drift av de enheter som är anslutna till den. Att beräkna systemparametrar är enkelt, men många nyanser måste beaktas för att undvika fel och problem.

Bestämning av konsumenternas totala makt

En av huvudparametrarna för den elektriska kretsen är den maximala möjliga effekten hos de elförbrukare som är anslutna till den. När du beräknar denna indikator kan du inte bara sammanfatta passdata för enheter.

Aktiv och nominell komponent

För alla enheter som drivs med el måste tillverkaren ange den aktiva effekten (P). Detta värde bestämmer mängden energi som kommer att omvandlas oåterkalleligt som ett resultat av driften av enheten och för vilken användaren kommer att betala på mätaren.

Men för enheter med kondensatorer eller en induktor finns det en annan effekt med ett värde som inte är noll, vilket kallas reaktiv (F). Den når enheten och återvänder nästan omedelbart.

Den reaktiva komponenten deltar inte i beräkningen av använd el, men bildar tillsammans med den aktiva komponenten den så kallade "totala" eller "nominella" effekten (S), vilket belastar kedjan.

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

Det är nödvändigt att beräkna bidraget från en individuell enhet till den totala belastningen på ledarna och strömbrytaren baserat på dess totala effekt: S = P /cos(f).

Ökade startströmmar

Nästa egenskap hos vissa typer av hushållsapparater är närvaron av transformatorer, elmotorer eller kompressorer. Sådana enheter förbrukar inström (start) vid uppstart.

Dess värde kan vara flera gånger högre än standardvärden, men driftstiden vid ökad effekt är kort och sträcker sig vanligtvis från 0,1 till 3 sekunder. En sådan kortvarig överspänning kommer inte att utlösa den termiska frigöringen, men den elektromagnetiska komponenten i omkopplaren, som är ansvarig för kortslutningsöverströmmen, kan reagera.

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

Med hänsyn till efterfrågekoefficienten

För kretsar som har en stor mängd utrustning ansluten och ingen enhet som förbrukar den största delen av strömmen, använd efterfrågefaktorn (ks). Poängen med att använda den är att alla enheter inte fungerar samtidigt, så att summera de nominella effekterna kommer att leda till en överskattad siffra.

Efterfrågekoefficienten för grupper av elkonsumenter fastställs i punkt 7 i SP 256.1325800.2016. Du kan också lita på dessa indikatorer när du självständigt beräknar maximal effekt.

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

P_r = ks * S

Den totala märkeffekten för alla enheter används för att beräkna kretsparametrarna. Användning av efterfrågekoefficienten är tillrådlig för kontor och små butikslokaler 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. De enheter som sannolikt inte kommer att slås på samtidigt med mer energikrävande enheter tas bort från effektberäkningen.

Så det är till exempel liten chans att arbeta i ett vardagsrum med ett strykjärn och en dammsugare samtidigt. Och för verkstäder med ett litet antal personal beaktas endast 2-4 av de mest kraftfulla elverktygen.

Aktuell beräkning

Maskinen väljs utifrån det maximalt tillåtna strömvärdet i kretsdelen. Det är nödvändigt att få denna indikator, att känna till den totala effekten hos elektriska konsumenter och spänningen i nätverket.

Enligt GOST 29322-2014, från oktober 2015, bör spänningsvärdet vara lika med 230 V för ett vanligt nätverk och 400 V för ett trefasnät. Men i de flesta fall är de gamla parametrarna fortfarande i kraft: 220 respektive 380 V. Därför, för noggranna beräkningar, är det nödvändigt att göra mätningar med en voltmeter.

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

Ett annat problem, särskilt relevant för elektriska ledningar i den privata sektorn, är tillhandahållandet av strömförsörjning med otillräcklig spänning. Mätningar vid sådana problematiska objekt kan visa värden utanför det intervall som definieras av GOST.

Dessutom, beroende på nivån på elförbrukningen hos dina grannar, kan spänningsvärdet variera mycket inom en kort tid.

Detta skapar ett problem inte bara för anordningarnas funktion utan också för aktuell beräkning. När spänningen sjunker förlorar vissa enheter helt enkelt ström, och vissa som har en ingångsstabilisator ökar sin elförbrukning.

Det är svårt att utföra kvalitativa beräkningar av de erforderliga kretsparametrarna under sådana förhållanden. Därför måste du antingen lägga kablar med ett avsiktligt stort tvärsnitt (vilket är dyrt), eller lösa problemet genom att installera en ingångsstabilisator eller ansluta huset till en annan linje.

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

Efter att den totala effekten av elektriska apparater har hittats (S) och fick reda på spänningsvärdet (U), aktuell beräkning (jag) utförs enligt formler som är en konsekvens av Ohms lag:

jag_f = S/U_f för enfasnät

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

Här är indexet "f" betyder fasparametrar, och "l» – linjär.

De flesta trefasenheter använder anslutningstypen "stjärna", och det är också enligt denna krets som transformatorn fungerar och levererar ström till 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 kabeltvärsnitt

Kvaliteten och parametrarna för ledningar och kablar regleras av GOST 31996-2012. Enligt detta dokument är specifikationer utvecklade för tillverkade produkter, där ett visst spektrum av värden av grundläggande egenskaper är tillåtna. Tillverkaren är skyldig att tillhandahålla en tabell över överensstämmelse mellan kärnornas tvärsnitt och den maximala säkra strömmen.

Den maximalt tillåtna strömmen beror på ledningarnas tvärsnitt och installationsmetoden. De kan läggas dolda (i väggen) eller öppna (i ett rör eller en låda) sätt

Det är nödvändigt att välja en kabel på ett sådant sätt att säkerställa ett säkert strömflöde som motsvarar den beräknade totala effekten av elektriska apparater. Enligt PUE (elektriska installationsregler), minimum beräknat trådtvärsnittsom används i bostäder måste vara minst 1,5 mm².

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

Ibland finns det anledning att använda ledningar med ett tvärsnitt ett steg större än det minsta tillåtna. I det här fallet är det möjligt att ansluta ytterligare enheter eller ersätta befintliga med kraftfullare utan dyrt och tidskrävande arbete med att lägga nya kablar.

Beräkning av maskinparametrar

För alla kretsar måste följande olikhet vara uppfylld:

jag_n <= jag_sid / 1.45

Här jag_n – maskinens märkström, och jag_sid – tillåten ström för ledningar. Denna regel säkerställer garanterad frigöring när den tillåtna belastningen överskrids under en längre tid.

Ojämlikheten "In <= Ip / 1.45" är huvudvillkoret vid komplettering av "maskin-kabel"-paret. Underlåtenhet att följa denna regel kan leda till brand i ledningarna.

Maskinens betyg kan beräknas både av den totala belastningen och genom tvärsnittet av ledningarna i de redan installerade ledningarna. Låt oss säga att det finns ett diagram för anslutning av elektriska apparater, men ledningarna har ännu inte lagts.

I det här fallet är sekvensen av åtgärder som följer:

1. Beräkning av den totala strömstyrkan för elektriska apparater anslutna till nätverket.
2. Välj en maskin med en valör som inte är mindre än det beräknade värdet.
3. Val av kabeltvärsnitt enligt maskinens klassificering.

Exempel:

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

Om ledningarna redan har lagts är sekvensen av åtgärder annorlunda:

1. Bestämning av tillåten ström för ett känt tvärsnitt och ledningssätt enligt tabellen tillhandahållen av tillverkaren.
2. Val av effektbrytare.
3. Beräkning av kraften hos anslutna enheter. Utrusta en grupp enheter på ett sådant sätt att den totala belastningen på kretsen är mindre än det nominella värdet.

Exempel. Låt två enlediga kablar läggas öppet, D = 6 mm², Sedan:

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

I punkt 2 i det sista exemplet finns en liten acceptabel approximation. Exakt värde på I_n = jag_sid / 1,45 = 31,7 A avrundat till 32 A.

Val mellan flera valörer

Ibland uppstår en situation då man kan välja flera maskiner med olika klassificering för att skydda kretsen.Till exempel, med en total effekt av elektriska apparater på 4 kW (18 A), valdes ledningar med ett tvärsnitt av kopparkärnan på 4 mm med en reserv². För denna kombination kan du installera 20 och 25 A omkopplare.

Om det elektriska kopplingsschemat förutsätter närvaron av flerskiktsskydd, måste du välja strömbrytare så att värdet på klassificeringen av den högre (i bilden till höger - 25 A) är större än strömbrytarna på lägre nivåer

Fördelen med att välja en switch med högsta betyg är möjligheten att ansluta ytterligare enheter utan att ändra kretselementen. Oftast är det vad de gör.

Valet av en maskin med lägre klassificering stöds av det faktum att dess termiska utlösning reagerar snabbare på en ökad ström. Faktum är att vissa enheter kan ha ett fel, vilket kommer att leda till en ökning av energiförbrukningen, men inte till en kortslutning.

Till exempel kommer ett fel på ett tvättmaskins motorlager att leda till en kraftig ökning av strömmen i lindningen. Om maskinen snabbt reagerar på att överskrida de tillåtna värdena och stängs av kommer motorn inte att brinna ut.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Konstruktion av en effektbrytare och dess klassificering. Konceptet med tids-strömkarakteristika och val av klassificering enligt kabeltvärsnittet:

Beräkning av kraften hos enheter och val av en maskin med hjälp av bestämmelserna i PUE:

Valet av strömbrytare måste tas ansvarsfullt, eftersom säkerheten för det elektriska systemet hemma beror på det. Med alla de många ingångsparametrarna och beräkningsnyanserna är det nödvändigt att komma ihåg att maskinens huvudsakliga skyddsfunktion gäller för ledningarna.

Vänligen skriv kommentarer, ställ frågor och lägg upp bilder relaterade till ämnet för artikeln i blocket nedan. Dela användbar information som kan vara användbar för webbplatsbesökare. Berätta för oss om din egen erfarenhet av att välja strömbrytare för att skydda landets eller hemmets elektriska ledningar.