Nazivne vrijednosti struje automatskih prekidača: kako pravilno odabrati automatski prekidač

Uređaji za isključivanje električne energije pri preopterećenjima i kratkim spojevima ugrađuju se na ulazu u svaku kućnu mrežu. Potrebno je pravilno izračunati nazivne struje automatskih prekidača, inače će njihov rad biti neučinkovit. Slažete li se?

Objasnit ćemo kako se izračunavaju parametri prekidača prema kojima se odabire ovaj zaštitni uređaj. Iz našeg predloženog članka saznat ćete kako odabrati uređaj potreban za zaštitu električne mreže. Uzimajući u obzir naše savjete, odabrat ćete varijantu koja jasno reagira u trenutku opasnom za instalaciju.

Parametri automatskih prekidača

Za osiguranje pravilnog odabira nazivne vrijednosti uređaja za isključivanje potrebno je razumijevanje principa njihovog rada, uvjeta i vremena djelovanja.

Radni parametri automatskih prekidača standardizirani su ruskim i međunarodnim normativnim dokumentima.

Osnovni elementi i oznake

U konstrukciju prekidača ulaze dva elementa koja reagiraju na prekoračenje jakosti struje iznad postavljenog raspona vrijednosti:

• Bimetalna ploča pod utjecajem prolazne struje zagrijava se i, savijajući se, pritišće potiskivač koji razdvaja kontakte. To je “toplinska zaštita” od preopterećenja.
• Solenoid pod utjecajem jake struje u namotu generira magnetsko polje koje pritišće jezgru, a ona zatim djeluje na potiskivač. To je “strujna zaštita” od kratkog spoja, koja reagira na takav događaj znatno brže od ploče.

Vrste uređaja električne zaštite imaju oznake prema kojima se mogu odrediti njihovi osnovni parametri.

Na svakom automatskom prekidaču označene su njegove osnovne karakteristike. To omogućuje da se uređaji ne pobrkaju kada su ugrađeni u razvodnoj ploči.

Tip vremensko-strujne karakteristike ovisi o rasponu podešene vrijednosti (veličini jakosti struje pri kojoj dolazi do djelovanja) solenoida. Za zaštitu instalacija i uređaja u stanovima, kućama i uredima koriste se prekidači tipa “C” ili, znatno rjeđi – “B”. Posebne razlike između njih u kućnoj primjeni nema.

Tip “D” koristi se u pomoćnim prostorijama ili stolarskim radionicama kada postoji oprema s elektromotorima koji imaju velike pokazatelje početne snage.

Postoje dva standarda za uređaje za isključivanje: stambeni (EN 60898-1 ili GOST R 50345) i stroži industrijski (EN 60947-2 ili GOST R 50030.2). Razlikuju se neznatno i automatski prekidači oba standarda mogu se koristiti za stambene prostore.

Prema nazivnoj struji, standardni niz automatskih prekidača za kućne uvjete sadrži uređaje sa sljedećim vrijednostima: 6, 8, 10, 13 (rijetko se pojavljuje), 16, 20, 25, 32, 40, 50 i 63 A.

Vremensko-strujne karakteristike djelovanja

Kako bi se odredila brzina aktiviranja prekidača pri preopterećenju, postoje posebne tablice ovisnosti vremena isključivanja o koeficijentu prekoračenja nazivne vrijednosti, koji je jednak omjeru postojeće jakosti struje i nazivne:

K = I / I_n.

Oštar pad na grafikonu kada se postigne vrijednost koeficijenta u rasponu od 5 do 10 jedinica posljedica je aktiviranja elektromagnetskog okidača. Za prekidače tipa “B” to se događa pri vrijednosti od 3 do 5 jedinica, a za tip “D” – od 10 do 20.

Grafikon prikazuje ovisnost raspona vremena aktiviranja prekidača tipa “C” o odnosu jakosti struje prema vrijednosti koja je postavljena za ovaj prekidač

Pri K = 1,13 prekidač jamstveno neće isključiti vod unutar 1 sata, a pri K = 1,45 – jamstveno će ga isključiti u istom vremenu. Ove vrijednosti su potvrđene u točki 8.6.2. GOST R 50345-2010.

Da biste razumjeli za koje će vrijeme zaštita djelovati, na primjer, pri K = 2, potrebno je povući okomitu liniju od te vrijednosti. Kao rezultat, prema prikazanom grafikonu, isključivanje će se dogoditi u rasponu od 12 do 100 sekundi.

Ovako veliki raspon vremena posljedica je činjenice da zagrijavanje ploče ovisi ne samo o snazi struje koja prolazi kroz nju, već i o parametrima vanjskog okruženja. Što je temperatura viša, prekidač brže djeluje.

Pravila odabira nazivne vrijednosti

Geometrija unutarstambenih i kućnih električnih mreža individualna je, stoga ne postoje tipična rješenja za instalaciju prekidača određene nazivne vrijednosti. Opća pravila za izračun dopuštenih parametara automatskih prekidača prilično su složena i ovise o mnogim faktorima. Potrebno ih je sve uzeti u obzir, inače je moguće stvaranje hitne situacije.

Princip uređenja unutarstanske razvodne mreže

Unutarnje električne mreže imaju razgranatu strukturu u obliku “stabla” – grafa bez ciklusa. Poštivanje takvog principa izgradnje naziva se selektivnost automatskih prekidača, prema kojem se sve vrste električnih krugova opremaju zaštitnim uređajima.

To poboljšava stabilnost sustava u slučaju hitne situacije i pojednostavljuje radove na njezinom otklanjanju. Također je znatno lakša raspodjela opterećenja, priključivanje energetski zahtjevnih uređaja i promjena konfiguracije ožičenja.

U osnovi grafa nalazi se ulazni automatski prekidač, a odmah nakon grananja za svaki pojedinačni električni krug postavljaju se grupni prekidači. To je provjerena, godinama standardna shema.

Funkcija ulaznog automatskog prekidača uključuje nadzor ukupnog preopterećenja – sprječavanje prekoračenja dopuštene vrijednosti struje za objekt. Ako se to dogodi, postoji rizik oštećenja vanjskog ožičenja. Osim toga, vjerojatno je aktiviranje zaštitnih uređaja izvan stana, koji već pripadaju zajedničkoj zgradi ili lokalnim elektroenergetskim mrežama.

Funkcija grupnih automatskih prekidača uključuje nadzor jakosti struje na pojedinim linijama. Oni štite kabel na određenoj dionici od preopterećenja i s njim povezanu grupu potrošača električne energije. Ako u slučaju kratkog spoja takav uređaj ne reagira, tada ga osigurava ulazni automatski prekidač.

Čak i za stanove s malim brojem potrošača električne energije poželjno je napraviti zasebnu liniju za rasvjetu. Kada se isključi prekidač drugog kruga, svjetlo se neće ugasiti, što će omogućiti udobnije rješavanje nastalog problema. Gotovo u svakoj razvodnoj kutiji nazivna vrijednost ulaznog automatskog prekidača manja je od zbroja vrijednosti grupnih prekidača.

Ukupna snaga električnih uređaja

Maksimalno opterećenje kruga javlja se pri istodobnom uključivanju svih električnih uređaja. Stoga se ukupna snaga obično izračunava jednostavnim zbrajanjem. Međutim, u nekim slučajevima ta će vrijednost biti manja.

Za neke linije istodobni rad svih priključenih električnih uređaja je malo vjerojatan, a ponekad i nemoguć. U kućama se ponekad namjerno postavljaju ograničenja na rad snažnih uređaja. Zbog toga treba paziti da se ne dopusti njihovo istodobno uključivanje ili koristiti ograničen broj utičnica.

Vjerojatnost istodobnog rada cjelokupne uredske opreme, rasvjete i pomoćne opreme (kuhala za vodu, hladnjaci, ventilatori, grijalice itd.) vrlo je niska, stoga se pri izračunu maksimalne snage koristi korekcijski faktor.

Pri elektrifikaciji uredskih zgrada za izračune se često koristi empirijski koeficijent istodobnosti čija se vrijednost uzima u rasponu od 0,6 do 0,8. Maksimalno opterećenje izračunava se množenjem zbroja snaga svih električnih uređaja s koeficijentom.

U izračunima postoji jedna suptilnost – potrebno je uzeti u obzir razliku između nazivne (prividne) snage i potrošene (djelatne) snage koje su povezane faktorom (cos (f)).

To znači da je za rad uređaja potrebna struja čija je snaga jednaka potrošenoj snazi podijeljenoj s ovim koeficijentom:

I_p = I / cos (f)

Gdje:

• I_p – nazivna struja koja se koristi u proračunima opterećenja;
• I – struja koju troši uređaj;
• cos (f) <= 1.

Obično se nazivna struja navodi izravno ili putem navođenja vrijednosti cos (f) u tehničkom listu električnog uređaja.

Na primjer, vrijednost koeficijenta za fluorescentne izvore svjetlosti iznosi 0,9; za LED svjetiljke – oko 0,6; za obične žarulje sa žarnom niti – 1. Ako je dokumentacija izgubljena, ali je poznata potrošena snaga kućanskih uređaja, tada se za sigurnost uzima cos (f) = 0,75.

Preporučene vrijednosti faktora snage navedene u tablici mogu se koristiti pri proračunu električnih opterećenja kada nedostaju podaci o nazivnoj struji.

O tome kako odabrati automatski prekidač prema snazi opterećenja, napisano je u sljedećem članku, s čijim sadržajem preporučujemo da se upoznate.

Odabir presjeka vodiča

Prije polaganja energetskog kabela od razvodne ploče do grupe potrošača, potrebno je izračunati snagu električnih uređaja pri njihovom istovremenom radu. Presjek svake grane bira se prema tablicama proračuna ovisno o vrsti metala vodiča: bakra ili aluminija.

Proizvođači kabela prate svoju proizvodnju takvim referentnim materijalima. Ako ih nema, tada se orijentiraju na podatke iz priručnika “Pravila ustrojstva elektrooborudovanija” ili provode proračun presjeka kabela.

Međutim, potrošači se često osiguravaju i biraju ne minimalno dopušteni presjek, nego za jedan korak veći. Tako, na primjer, pri kupnji bakrenog kabela za liniju od 5 kW, biraju presjek žila od 6 mm², iako je prema tablici dovoljna vrijednost od4 mm².

Referentna tablica prikazana u PUE omogućuje odabir potrebnog presjeka iz standardnog raspona za različite uvjete rada bakrenog kabela.

To je opravdano iz sljedećih razloga:

• Dulji vijek trajanja debelog kabela koji se rijetko izlaže najvećem dopuštenom opterećenju za njegov presjek. Ponovno izvođenje instalacije električne mreže nije jednostavan i jeftin posao, posebno ako je prostorija renovirana.
• Rezervni kapacitet omogućuje besprijekorno spajanje novih električnih uređaja na granu mreže. Tako se u kuhinju može dodati dodatan zamrzivač ili premjestiti perilica rublja iz kupaonice.
• Pokretanje uređaja koji sadrže elektromotore stvara jake startne struje. U tom slučaju dolazi do pada napona, koji se ne očituje samo u treptanju svjetiljki, već može uzrokovati i kvar elektroničkog dijela računala, klima-uređaja ili perilice rublja. Što je kabel deblji, to će naponski skok biti manji.

Nažalost, na tržištu ima mnogo kabela izrađenih ne prema GOST-u, već prema zahtjevima raznih TU.

Često presjek njihovih vodiča ne odgovara zahtjevima ili su izrađeni od materijala s većim otporom nego što je propisano. Stoga je stvarna granična snaga pri kojoj dolazi do dopuštenog zagrijavanja kabela često manja nego u normativnim tablicama.

Ova fotografija prikazuje razlike između kabela izrađenih prema GOST-u (lijevo) i prema TU (desno). Očita je razlika u presjeku vodiča i gustoći prianjanja izolacijskog materijala.

Proračun nazivne vrijednosti prekidača za zaštitu kabela

Prekidač instaliran u razvodnoj ploči mora osigurati isključenje voda kada strujna snaga prijeđe granice dopuštenog raspona za električni kabel. Stoga je za prekidač potrebno izračunati maksimalno dopuštenu nazivnu vrijednost.

Prema PUE, dopušteno trajno opterećenje bakrenih kabela položenih u kutijama ili po zraku (npr. iznad spuštenog stropa) uzima se iz gornje tablice. Ove vrijednosti namijenjene su za hitne slučajeve kada dolazi do preopterećenja snagom.

Neki problemi počinju pri uspoređivanju nazivne snage prekidača s trajnom dopuštenom strujom, ako se to radi u skladu s važećim GOST R 50571.4.43-2012.

Prikazan je fragment točke 433.1 GOST R 50571.4.43-2012. U formuli “2” postoji netočnost, a za ispravno razumijevanje definicije varijable In potrebno je uzeti u obzir Dodatak “1”.

Kao prvo, u zabludu uvodi tumačenje varijable I_n kao nazivne snage, ako se ne obrati pozornost na Dodatak “1” ove točke GOST-a. Kao drugo, u formuli “2” postoji tiskarska pogreška: koeficijent 1,45 dodan je netočno, a tu činjenicu potvrđuju mnogi stručnjaci.

Prema točki 8.6.2.1. GOST R 50345-2010 za kućanske prekidače nazivne struje do 63 A uvjetno vrijeme iznosi 1 sat. Utvrđena struja isključenja jednaka je nazivnoj vrijednosti pomnoženoj s koeficijentom 1,45.

Dakle, prema prvoj i izmijenjenoj drugoj formuli, nazivna struja prekidača treba se izračunati prema sljedećoj formuli:

I_n <= I_Z / 1,45

Gdje:

• I_n – nazivna struja prekidača;
• I_Z – trajna dopuštena struja kabela.

Izračunajmo nazivne vrijednosti prekidača za standardne presjeke kabela pri jednofaznom priključku s dvije bakrene žile (220 V). U tu svrhu podijelit ćemo trajnu dopuštenu struju (pri polaganju na zraku) s koeficijentom isključenja 1,45.

Odaberimo prekidač tako da njegova nazivna vrijednost bude manja od ove vrijednosti:

• Presjek 1,5 mm²: 19 / 1.45 = 13,1. Nazivna vrijednost: 13 A;
• Presjek 2,5 mm²: 27 / 1,45 = 18,6. Nazivna vrijednost: 16 A;
• Presjek 4,0 mm²: 38 / 1,45 = 26,2. Nazivna vrijednost: 25 A;
• Presjek 6,0 mm²: 50 / 1,45 = 34,5. Nazivna vrijednost: 32 A;
• Presjek 10,0 mm²: 70 / 1,45 = 48.3. Nazivna vrijednost: 40 A;
• Presjek 16,0 mm²: 90 / 1,45 = 62,1. Nazivna vrijednost: 50 A;
• Presjek 25,0 mm²: 115 / 1,45 = 79,3. Nazivna vrijednost: 63 A.

Automatski prekidači od 13 A rijetko se prodaju, pa se umjesto njih češće koriste uređaji s nazivnom vrijednošću od 10 A.

Kabeli na bazi aluminijskih žila danas se rijetko koriste pri montaži unutarnje instalacije. Za njih također postoji tablica koja omogućuje odabir presjeka prema opterćenju.

Na sličan način za aluminijske kabele izračunajmo nazivne vrijednosti prekidača:

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

Ako proizvođač energetskih kabela deklarira drugačiju ovisnost dopuštene snage o površini presjeka, tada je potrebno ponovno izračunati vrijednost za prekidače.

Formule ovisnosti jakosti struje o snazi za jednofaznu i trofaznu mrežu razlikuju se. Mnogo ljudi koji imaju uređaje predviđene za napon od 380 V u ovoj fazi čini grešku.

Kako odrediti tehničke parametre automatskog prekidača prema oznaci, detaljno je objašnjeno ovdje. Preporučujemo da se upoznate s informativnim materijalom.

Sprječavanje preopterećenja od rada potrošača

Ponekad se na vod ugrađuje prekidač s nazivnom vrijednošću znatno nižom nego što je potrebno za garantirano očuvanje radne sposobnosti električnog kabela.

Smanjivati nazivnu vrijednost prekidača je svrsishodno ako je ukupna snaga svih uređaja u krugu znatno manja nego što kabel može podnijeti. To se događa ako se iz sigurnosnih razloga dijelovi uređaja uklone s voda nakon montaže instalacije.

Tada je smanjenje nazivne snage prekidača opravdano jer on brže reagira na nastala preopterećenja.

Na primjer, pri blokiranju ležaja elektromotora, struja u namotaju naglo poraste, ali ne do vrijedosti kratkog spoja. Ako prekidač brzo reagira, namotaj neće imati vremena da se otopi, što spašava motor od skupe procedure premotavanja.

Također se koristi nazivna vrijednost manja od izračunate zbog strogih ograničenja za svaki krug. Na primjer, za jednofaznu mrežu na ulazu u stan s električnim štednjakom instaliran je prekidač od 32 A, što daje 32 * 1,13 * 220 = 8,0 kW dopuštene snage. Neka su prilikom izvođenja razvoda po stanu organizirane 3 linije s instalacijom grupnih prekidača nazivne vrijednosti 25 A.

Ako je broj grupnih prekidača instaliranih u ravodnu ploču velik, potrebno ih je označiti i numerirati. Inače se možete zbuniti.

Pretpostavimo da na jednoj od linija dolazi do sporog povećenja opterećenja. Kada potrošena snaga dosegne vrijednost jednaku zajamčenom isključivanju grupnog prekidača, za preostale dvije dionice ostaje samo (32 – 25) * 1,45 * 220 = 2,2 kW.

To je vrlo malo u odnosu na ukupnu potrošnju. Pri takvom rasporodu razvodne ploče, ulazni prekidač će se češće isključivati ngo uređaji na linijama.

Stoga, kako bi se očuvalo načelo selektivnosti, potrebno je na dionice postaviti prekidače nazivne vrijednosti 20 ili 16 ampera. Tada će pri istom neravnotežnom opterećenju na druge dvije dionice ukupno otpadati 3,8 ili 5,1 kW, što je prihvatljivo.

Razmotrimo mogućnost instalacije prekidača s nazivnom vrijednošću od 20 A na primjeru odvojene linije namijenjene uhini.

Na nju su spojeni i mogu se istovremeno uključiti sljedeći električni uređaji:

• Hladnjak, nazivne snage 400 W i startne struje od 1,2 kW;
• Dva zamrzivača, snage 200 W;
• Pećnica, snage 3,5 kW;
• Tijekom rada električne pećnice dopušteno je dodatno uključiti samo jedan uređaj, od kojih je najsnažniji električno kuhalo za vodu, koje troši 2,0 kW.

Preidač od 20 ampera omogućuje propuštanje struje snage 20 * 220 * 1,13 = 5,0 kW dulje od jednog sata. Zajamčeno isključivanje u roku kraćem od jednog sata dogodit će se pri propuštanju struje od 20 * 220 * 1,45 = 6,4 kW.

U kuhinji bi trebali biti stalno priključeni na električnu mrežu hladnjak i štednjak. Ako postoji rizik od prekoračenja jakosti struje, istovremeni rad ostalih uređaja može se isključiti tako da se za njih predvide samo dvije utičnice.

Pri istodobnom uključenju pećnice i električnog kuhala za vodu ukupna snaga iznosit će 5,5 kW ili 1,25 dijela nazivne struje osigurača. Budući da kuhalo radi kratko, neće doći do isključenja. Ako se u tom trenutku uključe hladnjak i oba zamrzivača, snaga će iznositi 6,3 kW ili 1,43 dijela nazivne struje.

Ova vrijednost već je blizu parametru zajamčenog isključenja. Međutim, vjerojatnost pojave takve situacije izuzetno je mala, a trajanje razdoblja bit će zanemarivo, jer je vrijeme rada motora i kuhala kratko.

Struja pokretanja koja nastaje pri pokretanju hladnjaka, čak i u zbroju sa svim uključenim uređajima, neće biti dovoljna za aktiviranje elektromagnetskog okidača. Stoga se u zadanim uvjetima može koristiti osigurač od 20 A.

Jedina je nijansa mogućnost povećanja napona na 230 V, što je dopušteno normativnim dokumentima. Konkretno, GOST 29322-2014 (IEC 60038:2009) definira standardni napon od 230 V s mogućnošću korištenja 220 V.

Trenutačno se u većinu mreža napon napaja s 220 V. Ako je parametar struje usklađen s međunarodnim standardom od 230 V, tada se nazivne vrijednosti mogu preračunati u skladu s tom vrijednošću.

Zaključci i koristan video na temu

Uređaj prekidača. Izbor ulaznog osigurača ovisno o priključenoj snazi. Pravila raspodjele napajanja:

Izbor prekidača prema propusnoj sposobnosti kabela:

Izračun nazivne struje prekidača složen je zadatak za čije je rješenje potrebno uzeti u obzir mnoge uvjete. Od instaliranog osigurača ovise udobnost održavanja i sigurnost rada lokalne električne mreže.

U slučaju sumnje u mogućnost ispravnog odabira, potrebno je obratiti se iskusnim električarima.

Molimo napišite komentare u bloku ispod. Podijelite vlastito iskustvo u odabiru automatskih prekidača. Podijelite korisne informacije i fotografije vezane uz temu članka, postavljajte pitanja.