Gép kiválasztása terhelési teljesítmény, kábelkeresztmetszet és áram alapján: számítási elvek és képletek

A problémamentes házon belüli áramellátás megszervezéséhez külön ágakat kell kijelölni. Minden vezetéket fel kell szerelni saját védőberendezéssel, amely megvédi a kábel szigetelését az olvadástól. Azonban nem mindenki tudja, melyik készüléket vásárolja meg. Egyetértesz?

Az általunk bemutatott cikkből mindent megtudhat az automata gépek terhelési teljesítmény alapján történő kiválasztásáról. Megmondjuk, hogyan kell meghatározni a minősítést, hogy megtalálja a kívánt osztály kapcsolóját. Javaslataink figyelembevétele garantálja a szükséges eszközök beszerzését, amelyek kiküszöbölik a veszélyes helyzeteket a vezetékek üzemeltetése során.

Automatikus kapcsolók háztartási hálózatokhoz

Az áramszolgáltató szervezetek házakat és lakásokat kötnek össze a kábel kapcsolótáblához való csatlakoztatásával. A helyiségben minden vezetékezést a tulajdonosok vagy bérelt szakemberek végeznek.

Az egyes áramkörök védelmére szolgáló megszakító kiválasztásához ismernie kell annak minősítését, osztályát és néhány egyéb jellemzőt.

Alapvető paraméterek és osztályozás

A háztartási gépeket a kisfeszültségű elektromos áramkör bejáratához szerelik fel, és a következő problémák megoldására tervezték:

• elektromos áramkör kézi vagy elektronikus aktiválása vagy feszültségmentesítése;
• áramkör védelem: áramlezárás kisebb hosszú távú túlterhelés esetén;
• Áramkörvédelem: rövidzárlat esetén az áram azonnali leállítása.

Minden kapcsolónak van egy amperben kifejezett karakterisztikája, amelyet ún névleges áram (én_n) vagy „névérték”.

Ennek az értéknek a lényege könnyebben megérthető a névleges érték túllépési együtthatójával:

K = I/I_n,

ahol I a tényleges áramerősség.

• K < 1,13: kioldás nem következik be 1 órán belül;
• K > 1,45: a leállás 1 órán belül megtörténik.

Ezeket a paramétereket a 8.6.2. pont rögzíti. GOST R 50345-2010. Ahhoz, hogy megtudja, mennyi ideig tart a leállás K>1,45 esetén, egy adott gépmodell idő-áram jellemzőit tükröző grafikont kell használnia.

Ha az áram hosszú ideig kétszeresen meghaladja a kapcsoló névleges értékét, a nyitás 8 másodperc és 4 perc közötti időtartamon belül megtörténik. A válaszsebesség a modell beállításaitól és a környezeti hőmérséklettől függ

Ezenkívül minden típusú megszakítónak meghatározott áramtartománya van (én_a), amelynél a pillanatnyi kioldó mechanizmus aktiválódik:

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

A „B” típusú eszközöket főleg jelentős hosszúságú vonalakhoz használják. Lakó- és irodahelyiségekben „C” osztályú megszakítókat használnak, és a „D” jelzésű eszközök védik azokat az áramköröket, ahol magas indítóáram-tényezővel rendelkező berendezések vannak.

A háztartási gépek standard sorában 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 és 63 A névleges teljesítményű készülékek találhatók.

A kiadások szerkezeti tervezése

Modernben biztosíték Kétféle kibocsátás létezik: termikus és elektromágneses.

A bimetál kioldó lemez alakú, amely két különböző hőtágulású, vezetőképes fémből készült.Ez a kialakítás, ha a névleges értéket hosszabb ideig túllépi, az alkatrész felmelegedéséhez, elhajlásához és a megszakító mechanizmus aktiválásához vezet.

Egyes gépeknél a beállító csavarral módosíthatja a leállási áram paramétereit. Korábban ezt a technikát gyakran használták egy készülék „finomhangolására”, de ez az eljárás alapos speciális ismereteket és számos tesztet igényel.

A beállító csavart (piros téglalappal kiemelve) az óramutató járásával ellentétes irányba forgatva hosszabb reakcióidőt érhet el a hőkioldáshoz

Most a piacon számos szabványos besorolású modellt találhat különböző gyártóktól, amelyek idő-áram jellemzői kissé eltérnek (de ugyanakkor megfelelnek a szabályozási követelményeknek). Ezért lehetőség van a szükséges „gyári” beállításokkal rendelkező gép kiválasztására, ami kiküszöböli a hibás kalibrálás veszélyét.

Az elektromágneses kioldó megakadályozza a vezeték túlmelegedését rövidzárlat következtében. Szinte azonnal reagál, de az áramértéknek többszöröse kell lennie a névleges értéknek. Szerkezetileg ez a rész mágnesszelep. A túláram mágneses mezőt hoz létre, amely megmozgatja a magot, megszakítva az áramkört.

A szelektivitás elveinek való megfelelés

Ha van elágazó elektromos áramkör, akkor a védelmet úgy lehet megszervezni, hogy rövidzárlat esetén csak az az ág legyen leválasztva, amelyen a vészhelyzet bekövetkezik. Erre a célra a kapcsoló szelektivitás elvét alkalmazzuk.

Vizuális diagram, amely bemutatja egy megszakító rendszer működési elvét rövidzárlat esetén végrehajtott szelektivitás (szelektivitás) funkcióval

A szelektív leállítás érdekében az alsó fokozatokban azonnali megszakítókat szerelnek fel, amelyek 0,02-0,2 másodperc alatt megszakítják az áramkört. A magasabb fokozatban elhelyezett kapcsoló vagy 0,25 - 0,6 s működési késleltetéssel rendelkezik, vagy a DIN VDE 0641-21 szabvány szerinti speciális „szelektív” áramkör szerint készül.

A garantált biztonság érdekében gépek szelektív működtetése Jobb, ha egy gyártó gépeit használja. Az egyetlen modellcsalád kapcsolóihoz léteznek szelektivitási táblázatok, amelyek jelzik a lehetséges kombinációkat.

A legegyszerűbb telepítési szabályok

Az áramkör kapcsolóval védendő szakasza lehet egy- vagy háromfázisú, nullavezetővel, valamint PE (földelő) vezetékkel. Ezért a gépek 1-4 pólusúak, amelyekhez a vezető csatlakozik. Ha létrejönnek a kioldási feltételek, az összes érintkező egyidejűleg lekapcsol.

A panelben lévő gépek egy speciálisan kijelölt DIN-sínre vannak felszerelve. Kompakt és biztonságos csatlakozást, valamint kényelmes hozzáférést biztosít a kapcsolóhoz

A gépek telepítése a következőképpen történik:

• egypólusú fázisonként;
• bipoláris fázishoz és semlegeshez;
• hárompólusú 3 fázishoz;
• négypólusú 3 fázishoz és nulla.

Tilos azonban a következőket tenni:

• szerelje fel az egypólusú megszakítókat a nullára;
• helyezze be a PE vezetéket a gépbe;
• három egypólusú megszakítót szereljen fel egy hárompólusú megszakító helyett, ha legalább egy háromfázisú fogyasztó csatlakozik az áramkörhöz.

Mindezek a követelmények a PUE-ban vannak meghatározva, és ezeket be kell tartani.

Minden olyan házban vagy helyiségben, amelyhez áramot szolgáltatnak, bevezető gép van felszerelve.Ennek névértékét a szállító határozza meg, és ezt az értéket a villamosenergia-csatlakozási szerződés tartalmazza. Az ilyen kapcsoló célja a transzformátortól a fogyasztóig terjedő terület védelme.

A bevezető gép után egy mérő (egy- vagy háromfázisú) csatlakozik a vezetékre, ill. maradékáram-készülék, melynek funkciói eltérnek az automata és differenciálkapcsoló működésétől.

Ha a helyiség több áramkörbe van bekötve, akkor mindegyiket külön megszakító védi, amelynek teljesítménye a címkén feltüntetve. Besorolásukat és osztályukat a helyiség tulajdonosa határozza meg, figyelembe véve a csatlakoztatott eszközök meglévő vezetékeit vagy teljesítményét.

A villanyóra és a megszakítók minden biztonsági követelménynek megfelelő elosztótáblába vannak beépítve, és könnyen beépíthetők a szoba belsejébe

A helyszín kiválasztásakor kapcsolótábla Emlékeztetni kell arra, hogy a hőleadás tulajdonságait a levegő hőmérséklete befolyásolja. Ezért célszerű a sínt a gépekkel magában a helyiségben elhelyezni.

A szükséges címlet kiszámítása

A megszakító fő védelmi funkciója a vezetékekre terjed ki, így a besorolás a kábelkeresztmetszet alapján kerül kiválasztásra. Ebben az esetben a teljes áramkörnek biztosítania kell a hozzá csatlakoztatott eszközök normál működését. A rendszerparaméterek kiszámítása egyszerű, de számos árnyalatot figyelembe kell venni a hibák és problémák elkerülése érdekében.

A fogyasztók összteljesítményének meghatározása

Az elektromos áramkör egyik fő paramétere a rákapcsolt áramfogyasztók lehetséges maximális teljesítménye. Ennek a mutatónak a kiszámításakor nem lehet egyszerűen összefoglalni az eszközök útlevéladatait.

Aktív és névleges komponens

Minden elektromos árammal működő készüléknél a gyártó köteles feltüntetni az aktív teljesítményt (P). Ez az érték határozza meg azt az energiamennyiséget, amely a készülék működése következtében visszavonhatatlanul átalakul, és amelyért a felhasználó a mérőórán fizet.

De a kondenzátorral vagy induktorral rendelkező eszközöknél van egy másik, nullától eltérő értékű teljesítmény, amelyet reaktívnak neveznek (K). Eléri a készüléket és szinte azonnal vissza is tér.

A reaktív komponens nem vesz részt a felhasznált villamos energia számításában, hanem az aktív komponenssel együtt alkotja az úgynevezett „teljes” vagy „névleges” teljesítményt.S), ami megterheli a láncot.

cos(f) – paraméter, amellyel az aktív (felhasznált) teljesítményből meghatározhatja a teljes (névleges) teljesítményt. Ha nem egyenlő eggyel, akkor az elektromos készülék műszaki dokumentációjában szerepel

Ki kell számítani egy egyedi eszköz hozzájárulását a vezetők és a megszakító teljes terheléséhez a teljes teljesítmény alapján: S = P /kötözősaláta(f).

Megnövekedett indítóáramok

Egyes háztartási készülékek következő jellemzője a transzformátorok, elektromos motorok vagy kompresszorok jelenléte. Az ilyen eszközök indításkor inrush (indító) áramot fogyasztanak.

Értéke többszöröse is lehet a standard értékeknek, de az üzemidő megnövelt teljesítmény mellett rövid, és általában 0,1-3 másodperc között mozog. Egy ilyen rövid távú túlfeszültség nem váltja ki a hőkioldást, de a kapcsoló elektromágneses komponense, amely a rövidzárlati túláramért felelős, reagálhat.

Ez a helyzet különösen fontos a dedikált vonalak esetében, amelyekhez berendezések, például famegmunkáló gépek csatlakoznak.Ebben az esetben ki kell számítania az áramerősséget, és talán érdemes egy „D” osztályú gépet használni.

A keresleti együttható figyelembevételével

Azoknál az áramköröknél, amelyekre nagy mennyiségű berendezés van csatlakoztatva, és nincs olyan eszköz, amely az áram legnagyobb részét fogyasztja, használja az igénytényezőt (ks). Használatának lényege, hogy nem fog minden eszköz egyszerre működni, így a névleges teljesítmények összegzése túlbecsült adathoz vezet.

A villamosenergia-fogyasztói csoportok keresleti együtthatóját az SP 256.1325800.2016 7. pontja határozza meg. A maximális teljesítmény önálló kiszámításakor is támaszkodhat ezekre a mutatókra.

Ez az együttható értéke egyenlő vagy kisebb lehet. Tervezési teljesítmény számítások (P_r) minden eszköz esetében a következő képlet szerint fordul elő:

P_r = ks * S

Az áramköri paraméterek kiszámításához az összes eszköz teljes névleges teljesítményét használják fel. A keresleti együttható alkalmazása olyan irodai és kiskereskedelmi helyiségekben célszerű, ahol nagyszámú számítógép, irodai berendezés és egyéb, egy áramkörről táplált berendezés található.

A kis számú fogyasztóval rendelkező vonalak esetében ezt az együtthatót nem használják tiszta formájában. Azok az eszközök, amelyek valószínűleg nem kapcsolódnak be nagyobb energiaigényű eszközökkel egyidejűleg, kikerülnek a teljesítményszámításból.

Így például kicsi az esély arra, hogy egy nappaliban dolgozzunk vasalóval és porszívóval egyszerre. A kis létszámú műhelyekben pedig a legerősebb elektromos kéziszerszámok közül csak 2-4 darabot vesznek figyelembe.

Aktuális számítás

A gép kiválasztása az áramköri szakaszban megengedett maximális áramérték alapján történik. Ezt a mutatót meg kell szerezni, ismerve az elektromos fogyasztók teljes teljesítményét és a hálózat feszültségét.

A GOST 29322-2014 szerint 2015 októberétől a feszültség értékének 230 V-nak kell lennie egy normál hálózatnál és 400 V-nak háromfázisú hálózatnál. A legtöbb esetben azonban továbbra is a régi paraméterek érvényesek: 220, illetve 380 V. Ezért a pontos számítások érdekében voltmérővel kell méréseket végezni.

Az otthoni hálózat feszültségét voltmérővel vagy multiméterrel mérheti. Ehhez egyszerűen csatlakoztassa az érintkezőit a konnektorhoz.

Egy másik probléma, amely különösen fontos elektromos vezetékek a magánszektorban, az elégtelen feszültségű tápellátás biztosítása. Az ilyen problémás objektumokon végzett mérések a GOST által meghatározott tartományon kívül eső értékeket mutathatnak.

Sőt, a szomszédok villamosenergia-fogyasztási szintjétől függően a feszültség értéke rövid időn belül jelentősen változhat.

Ez nem csak a készülékek működése, hanem a működése szempontjából is problémát jelent aktuális számítás. Amikor a feszültség csökken, egyes eszközök egyszerűen elveszítik az áramot, és vannak olyanok, amelyek bemeneti stabilizátorral rendelkeznek, növelik az áramfogyasztásukat.

Ilyen körülmények között nehéz elvégezni a szükséges áramköri paraméterek minőségi számításait. Ezért vagy szándékosan nagy keresztmetszetű kábeleket kell fektetni (ami drága), vagy meg kell oldania a problémát egy bemeneti stabilizátor felszerelésével vagy a ház másik vezetékkel történő csatlakoztatásával.

A stabilizátor a kapcsolótábla mellé van felszerelve. Gyakran előfordul, hogy ez az egyetlen módja annak, hogy szabványos feszültségértékeket kapjunk a házban

Miután megtalálta az elektromos készülékek teljes teljesítményét (S) és megtudta a feszültség értékét (U), aktuális számítás (én) olyan képletek szerint hajtják végre, amelyek az Ohm-törvény következményei:

én_f = S/U_f egyfázisú hálózathoz

én_l = S / (1,73 * U_l) háromfázisú hálózathoz

Itt az index"f" fázisparamétereket jelent, és "l» – lineáris.

A legtöbb háromfázisú készülék „csillag” csatlakozási módot használ, és ennek az áramkörnek megfelelően működik a transzformátor is, amely áramot ad a fogyasztóhoz. Szimmetrikus terhelés esetén a lineáris és a fáziserők azonosak lesznek (én_l = én_f), és a feszültség kiszámítása a következő képlettel történik:

U_l = 1,73 * U_f

A kábelkeresztmetszet kiválasztásának árnyalatai

A vezetékek és kábelek minőségét és paramétereit a GOST 31996-2012 szabályozza. E dokumentum szerint a gyártott termékekre specifikációkat dolgoznak ki, ahol az alapvető jellemzők bizonyos értéktartománya megengedett. A gyártó köteles megadni a magok keresztmetszete és a legnagyobb biztonságos áramerősség megfelelőségi táblázatát.

A maximálisan megengedett áramerősség a vezetékek keresztmetszetétől és a beépítési módtól függ. Rakhatók rejtve (falba) vagy nyitottan (csőben vagy dobozban).

A kábelt úgy kell kiválasztani, hogy biztosítsa az elektromos készülékek számított összteljesítményének megfelelő áram biztonságos áramlását. A PUE (elektromos szerelési szabályok) szerint a minimum számított vezetékkeresztmetszetlakóhelyiségben használt legalább 1,5 mm-nek kell lennie².

A szabványos méretek a következő értékekkel rendelkeznek: 1,5; 2,5; 4; 6 és 10 mm².

Néha indokolt a minimálisan megengedettnél egy lépéssel nagyobb keresztmetszetű vezetékek használata. Ebben az esetben lehetőség van további eszközök csatlakoztatására vagy a meglévők nagyobb teljesítményűre cseréjére anélkül, hogy drága és időigényes munkát kellene végezni az új kábelek lefektetésével.

Gépparaméterek számítása

Bármely áramkörre a következő egyenlőtlenségnek kell teljesülnie:

én_n <=I_p / 1.45

Itt én_n – a gép névleges árama, és én_p – a vezetékezés megengedett árama. Ez a szabály garantált kioldást biztosít a megengedett terhelés hosszú távú túllépése esetén.

Az „In <= Ip / 1,45” egyenlőtlenség a fő feltétel a „gép-kábel” pár kiegészítésekor. Ennek a szabálynak a figyelmen kívül hagyása tüzet okozhat a vezetékekben.

A gép névleges értéke a teljes terhelés és a már telepített vezetékek vezetékeinek keresztmetszete alapján is kiszámítható. Tegyük fel, hogy van egy diagram az elektromos készülékek csatlakoztatására, de a vezetékeket még nem fektették le.

Ebben az esetben a műveletek sorrendje a következő:

1. A hálózatra csatlakoztatott elektromos készülékek teljes áramerősségének kiszámítása.
2. Válasszon olyan gépet, amelynek címlete nem kisebb, mint a számított érték.
3. A kábel keresztmetszetének kiválasztása a gép névleges értékének megfelelően.

Példa:

1. S = 4 kW; I = 4000 / 220 = 18 A;
2. én_n = 20 A;
3. én_p >=I_n * 1,45 = 29 A; D = 4 mm².

Ha a vezetékeket már lefektették, akkor a műveletek sorrendje eltérő:

1. A megengedett áramerősség meghatározása ismert keresztmetszethez és bekötési módhoz a gyártó által megadott táblázat szerint.
2. Megszakító kiválasztása.
3. A csatlakoztatott eszközök teljesítményének kiszámítása. Eszközcsoport felszerelése oly módon, hogy az áramkör teljes terhelése kisebb legyen, mint a névleges érték.

Példa. Legyen két egyerű kábelt szabadon fektetni, D = 6 mm², Akkor:

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

Az utolsó példa 2. pontjában van egy enyhe elfogadható közelítés. Az I pontos értéke_n = I_p / 1,45 = 31,7 A 32 A-re kerekítve.

Választás több felekezet között

Néha olyan helyzet adódik, amikor több különböző névleges teljesítményű gépet választhat ki az áramkör védelmére.Például 4 kW (18 A) elektromos készülékek összteljesítménye mellett a 4 mm-es rézmag keresztmetszetű vezetékeket tartalékkal választották.². Ehhez a kombinációhoz 20 és 25 A-es kapcsolók telepíthetők.

Ha az elektromos kapcsolási rajz többszintű védelem jelenlétét feltételezi, akkor a megszakítókat úgy kell kiválasztani, hogy a magasabb névleges érték (a jobb oldali ábrán - 25 A) nagyobb legyen, mint a kapcsolóké. alacsonyabb szintek

A legmagasabb besorolású kapcsoló kiválasztásának előnye, hogy további eszközöket csatlakoztathat az áramköri elemek megváltoztatása nélkül. Leggyakrabban ezt csinálják.

Az alacsonyabb besorolású gép választását támogatja, hogy a hőkioldója gyorsabban reagál a megnövekedett áramerősségre. Az a tény, hogy egyes eszközök meghibásodhatnak, ami az energiafogyasztás növekedéséhez vezet, de nem rövidzárlatig.

Például a mosógép motorjának csapágyának meghibásodása a tekercs áramának éles növekedéséhez vezet. Ha a gép gyorsan reagál a megengedett értékek túllépésére és kikapcsol, a motor nem ég ki.

Következtetések és hasznos videó a témában

Megszakító tervezése és osztályozása. Az időáram jellemzőinek fogalma és a névleges megválasztása a kábel keresztmetszetének megfelelően:

Az eszközök teljesítményének kiszámítása és a gép kiválasztása a PUE rendelkezései alapján:

A megszakító kiválasztását felelősségteljesen kell megválasztani, mivel az otthoni elektromos rendszer biztonsága attól függ. A számos bemeneti paraméter és számítási árnyalat mellett emlékezni kell arra, hogy a gép fő védelmi funkciója a vezetékekre vonatkozik.

Kérjük, írjon megjegyzéseket, tegyen fel kérdéseket és tegyen közzé fotókat a cikk témájához kapcsolódóan az alábbi blokkban. Ossza meg hasznos információkat, amelyek hasznosak lehetnek a webhely látogatói számára. Mesélje el saját tapasztalatait az ország vagy otthoni elektromos vezetékek védelmére szolgáló megszakítók kiválasztásával kapcsolatban.