Odabir automata prema snazi opterećenja, presjeku kabela i struji: principi i formule za izračune

Za organizaciju besprijekornog električnog napajanja unutar kuće potrebno je izdvojiti zasebne grane. Svaki vod treba opremiti vlastitim zaštitnim uređajem koji štiti izolaciju kabela od topljenja. Međutim, ne znaju svi koji uređaj kupiti. Jeste li suglasni?

Sve o odabiru prekidača prema snazi opterećenja saznat ćete iz predstavljenog članka. Reći ćemo vam kako odrediti nazivnu vrijednost za pronalaženje prekidača potrebne klase. Uvažavanje naših preporuka jamči kupnju potrebnih uređaja koji mogu isključiti prijeteće situacije pri korištenju ožičenja.

Automatski prekidači za kućanske mreže

Elektroopskrbne organizacije spajaju kuće i stanove, izvodeći radove na dovođenju kabela do razvodne ploče. Sve radnje za montažu instalacije u prostoriji izvode vlasnici ili unajmljeni stručnjaci.

Da biste odabrali prekidač za zaštitu svakog pojedinačnog kruga, morate znati njegovu nazivnu vrijednost, klasu i neke druge karakteristike.

Osnovni parametri i klasifikacija

Kućanski prekidači ugrađuju se na ulazu u niskonaponski električni krug i namijenjeni su za rješavanje sljedećih zadataka:

• ručno ili elektroničko uključivanje ili isključivanje električnog kruga;
• zaštita kruga: isključivanje struje pri manjem dugotrajnom preopterećenju;
• zaštita kruga: trenutno isključivanje struje pri kratkom spoju.

Svaki prekidač ima karakteristiku izraženu u amperima, koju se naziva nazivna struja (I_n) ili “nazivna vrijednost”.

Bit ove vrijednosti lakše je razumjeti korištenjem koeficijenta prekoračenja nazivne vrijednosti:

K = I / I_n,

gdje je I stvarna struja.

• K < 1.13: isključenje (rasklapanje) neće se dogoditi unutar 1 sata;
• K > 1.45: isključenje će se dogoditi unutar 1 sata.

Ovi parametri su fiksirani u točki 8.6.2. GOST R 50345-2010. Da biste saznali za koje vrijeme će doći do isključenja pri K>1.45, morate koristiti grafikon koji prikazuje vremensko-strujnu karakteristiku konkretnog modela prekidača.

Pri dugotrajnom prekoračenju struje dvostruke nazivne vrijednosti prekidača, isklapanje će se dogoditi u razdoblju od 8 sekundi do 4 minute. Brzina djelovanja ovisi o postavci modela i temperaturi okoline.

Također, za svaki tip automatskog prekidača određen je raspon struje (I_a) pri kojem djeluje mehanizam trenutnog isklapanja:

• razred “B”: I_a = (3 * I_n .. 5 * I_n];
• razred “C”: I_a = (5 * I_n .. 10 * I_n];
• razred “D”: I_a = (10 * I_n .. 20 * I_n].

Uređaji tipa “B” primjenjuju se uglavnom za vodove koji imaju veću duljinu. U stambenim i uredskim prostorijama koriste se prekidači razreda “C”, a uređaji s oznakom “D” štite krugove u kojima se nalazi oprema s velikim udarnim strujnim faktorom.

Standardna linija kućanskih prekidača uključuje uređaje nazivnih vrijednosti od 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 i 63 A.

Konstruktivni ustroj rasklopnika

U suvremenom automatskom prekidaču prisutne su dvije vrste isklopnika: toplinski i elektromagnetski.

Bimetalni isklopnik ima oblik pločice načinjene od dva strujovodna metala s različitim toplinskim rastezanjem. Takva konstrukcija pri dugotrajnom prekoračenju nazivne vrijednosti dovodi do zagrijavanja dijela, njegova savijanja i djelovanja mehanizma za isklapanje kruga.

Kod nekih prekidača pomoću regulacijskog vijka moguće je promijeniti parametre struje pri kojoj dolazi do isklapanja. Ranije se taj postupak često primjenjivao za “precizno” podešavanje uređaja, no taj postupak zahtijeva detaljna specijalizirana znanja i provođenje nekoliko testova.

Okretanjem regulacijskog vijka (označenog crvenim pravokutnikom) u smjeru suprotnom od kazaljke na satu može se postići dulje vrijeme djelovanja toplinskog isklopnika

Danas se na tržištu može pronaći mnoštvo modela standardnih nazivnih vrijednosti različitih proizvođača, čije se vremensko-strujne karakteristike neznatno razlikuju (ali pritom udovoljavaju normativnim zahtjevima). Stoga postoji mogućnost odabira prekidača s potrebnim “tvorničkim” postavkama, čime se isključuje rizik pogrešne kalibracije.

Elektromagnetski isklopnik sprječava pregrijavanje voda uslijed kratkog spoja. On reagira gotovo trenutačno, ali pritom vrijednost jakosti struje mora višestruko premašivati nazivnu vrijednost. Konstrukcijski taj dio predstavlja solenoid. Nadstruja generira magnetsko polje koje pomiče jezgru koja isklapa krug.

Poštivanje načela selektivnosti

Kod razgranate električne mreže moguće je organizirati zaštitu tako da u slučaju kratkog spoja dođe do isključenja samo one grane na kojoj je nastala havarijska situacija. Za to se primjenjuje princip selektivnosti prekidača.

Prikazna shema koja prikazuje princip rada sustava automatskih prekidača s realiziranom funkcijom selektivnosti (izbornosti) djelovanja pri nastanku kratkog spoja

Radi osiguranja izbornog isključenja na nižim stupnjevima ugrađuju se prekidači s trenutnim isklopom koji raskidaju krug za 0,02 – 0,2 sekunde. Prekidač postavljen na višem stupnju ili ima kašnjenje djelovanja od 0,25 – 0,6 s ili je izveden prema posebnoj “selektivnoj” shemi u skladu sa standardom DIN VDE 0641-21.

Radi zajamčenog osiguranja selektivnog rada automatskih prekidača bolje je koristiti prekidače istog proizvođača. Za prekidače jedinstvene modelne serije postoje tablice selektivnosti koje navode moguće kombinacije.

Najjednostavnija pravila ugradnje

Dio kruga koji treba zaštititi prekidačem može biti jednofazni ili trofazni, imati neutralni vodič, kao i PE vodič (“zemlja”). Stoga automatski prekidači imaju od 1 do 4 pola na koje se dovodi strujovodna žila. Kada se stvore uvjeti za rasklapanje, dolazi do istovremenog isključenja svih kontakata.

Automatski prekidači u razvodnom ormariću pričvršćuju se na posebno namijenjenu DIN-šinu. Ona osigurava kompaktnost i sigurnost spajanja, kao i praktičan pristup prekidaču.

Automatski prekidači ugrađuju se na sljedeći način:

• jednopolni na fazu;
• dvopolni na fazu i neutralni vodič;
• tropolni na 3 faze;
• četveropolni na 3 faze i neutralni vodič.

Pritom je zabranjeno raditi sljedeće:

• ugrađivati jednopolne automatske prekidače na neutralni vodič;
• voditi PE vodič u automatski prekidač;
• ugrađivati umjesto jednog tropolnog automatskog prekidača tri jednopolna, ako je u krug priključen barem jedan trofazni potrošač.

Svi ovi zahtjevi propisani su u PUE i potrebno ih je poštovati.

U svakoj kući ili prostoriji koja ima dovedenu električnu energiju ugrađuje se glavni prekidač. Njegovu nazivnu vrijednost određuje dobavljač i ta je vrijednost navedena u ugovoru o priključenju električne energije. Svrha takvog prekidača je zaštita dionice od transformatora do potrošača.

Nakon glavnog prekidača na liniju se priključuje brojilo (jednofazno ili trofazno) i zaštitni uređaj za isključenje, čije se funkcije razlikuju od rada automatskog i diferencijalnog prekidača.

Ako je u prostoriji izvedena razvodnja na više krugova, svaki od njih zaštićen je zasebnim prekidačem, čija je snaga navedena u oznaci. Njihove nazivne vrijednosti i klase određuje vlasnik prostorije uzimajući u obzir postojeće ožičenje ili snagu priključenih uređaja.

Brojilo električne energije i automatski prekidači ugrađuju se u razvodni ormar koji zadovoljava sve sigurnosne zahtjeve i lako se može uklopiti u interijer prostorije.

Pri odabiru mjesta za postavljanje razvodnog ormara potrebno je imati na umu da na svojstva toplinskog okidača utječe temperatura zraka. Stoga je poželjno smjestiti tračnicu s prekidačima unutar same prostorije.

Izračun potrebne nazivne vrijednosti

Osnovna zaštitna funkcija automatskog prekidača odnosi se na ožičenje, stoga se odabir nazivne vrijednosti vrši prema presjeku kabela. Pritom cijeli krug mora osigurati normalan rad uređaja priključenih na njega. Izračun parametara sustava nije složen, ali treba uzeti u obir mnoge nijanse kako bi se izbjegle pogreške i nastanak problema.

Određivanje ukupne snage potrošača

Jedan od glavnih parametara električnog kruga je maksimalno moguća snaga potrošača električne energije priključenih na njega. Pri izračunu ovog pokazatelja ne može se jednostavno zbrajati nazivne vrijednosti uređaja.

Aktivna i nazivna komponenta

Za svaki uređaj koji radi na elektricitet, proizvođač je dužan navesti aktivnu snagu (P). Ta veličina određuje količinu energije koja će biti nepovratno pretvorena kao rezultat rada uređaja i za koju će korisnik plaćati prema brojilu.

Ali za uređaje koji imaju kondenzatore ili zavojnicu induktiviteta, postoji još jedna snaga s nenultnom vrijednosti, koja se naziva reaktivna (Q). Ona dolazi do uređaja i gotovo trenutno se vraća natrag.

Reaktivna komponenta ne sudjeluje u izračunu potrošene električne energije, ali zajedno s aktivnom oblikuje takozvanu “prividnu” ili “nazivnu” snagu (S), koja opterećuje krug.

cos(f) – parametar pomoću kojeg se može odrediti prividna (nazivna) snaga iz aktivne (potrošene). Ako nije jednak jedinici, navodi se u tehničkoj dokumentaciji električnog uređaja.

Doprinos pojedinog uređaja ukupnom opterećenju na vodljive žile i prekidač potrebno je izračunati prema njegovoj prividnoj snazi: S = P / cos(f).

Povećane startne struje

Sljedeća značajka nekih tipova kućanskih aparata jest prisutnost transformatora, elektromotora ili kompresora. Takvi uređaji pri pokretanju troše startnu (početnu) struju.

Njegova vrijednost može biti nekoliko puta veća od standardnih pokazatelja, ali vrijeme rada na povećanoj snazi je kratko i obično iznosi od 0,1 do 3 sekunde. Takav kratkotrajni skok neće dovesti do aktiviiranja toplinskog rasklopnika, ali elektromagnetska komponenta prekidača, odgovorna za prekomjernu struju kratkog spoja, može reagirati.

Ova je situacija osobito aktualna za namjenske vodove na koje se spaja oprema poput strojeva za obradu drva. U tom slučaju treba izračunati amperažu i eventualno ima smisla koristiti prekidač klase “D”.

Uzimanje u obzir faktora potražnje

Za krugove na koje je spojena velika količina opreme i ne postoji uređaj koji troši najveći dio struje, koristi se faktor potražnje (ks). Smisao njegove primjene jest da svi uređaji neće raditi istovremeno, stoga bi zbrajanje nazivnih snaga dovelo do precijenjenog pokazatelja.

Faktor potražnje za grupe električnih potrošača utvrđen je u točki 7 SP 256.1325800.2016. Na te se pokazatelje može osloniti i pri samostalnom izračunu maksimalne snage.

Ovaj koeficijent može imati vrijednost jednaku ili manju od jedan. Izračun proračunske snage (P_r) svakog uređaja vrši se prema formuli:

P_r = ks * S

Ukupna proračunska snaga svih uređaja primjenjuje se za izračun parametara kruga. Primjena faktora potražnje svrhovita je za uredske i manje trgovačke prostore s većim brojem računala, uredske opreme i druge aparature koja se napaja iz jedne petlje.

Za vodove s malim brojem potrošača ovaj se koeficijent ne primjenjuje u čistom obliku. Iz izračuna snage uklanjaju se uređaji čije je istovremeno uključivanje s energetski zahtjevnijim uređajima malo vjerojatno.

Tako je, na primjer, mala vjerojatnost istovremenog rada glačala i usisavača u stambenoj sobi. A za radionice s malim brojem osoblja u obzir se uzimaju samo 2-4 najsnažnija električna alata.

Izračun jakosti struje

Izbor prekidača vrši se prema maksimalnoj vrijednosti jakosti struje dopuštenoj na dionici kruga. Potrebno je dobiti ovaj pokazatelj poznavajući ukupnu snagu električnih potrošača i napon u mreži.

Prema GOST 29322-2014 od listopada 2015. godine vrijednost napona trebala bi biti 230 V za običnu mrežu i 400 V za trofaznu. Međutim, u većini slučajeva još uvijek vrijede stari parametri: 220 odnosno 380 V. Stoga je za točnost proračuna potrebno provjesti mjerenja primjenom voltmetra.

Napon u kućnoj mreži možete izmjeriti voltmetrom ili multimetrom. Dovoljno je umetnuti njegove kontakte u utičnicu.

Još jedan problem, posebno aktualan za elektroinstalacije u privatnom sektoru, jest pružanje opskrbe električnom energijom s nedovoljnim naponom. Mjerenja na takvim problematičnim objektima mogu pokazivati vrijednosti koje izlaze izvan raspona određenog GOST-om.

Štoviše, ovisno o razini potrošnje električne energije od strane susjeda, vrijednost napona može se jako mijenjati u kratkom vremenu.

To stvara problem ne samo za funkcioniranje uređaja, već i za izračun jakosti struje. Pri padu napona neki uređaji jednostavno gube snagu, a neki koji imaju ulazni stabilizator povećavaju potrošnju električne energije.

Kvalitetno provesti izračune potrebnih parametara kruga u takvim uvjetima teško je. Stoga ćete morati ili polagati kabele s unaprijed većim presjekom (što je skupo), ili riješiti problem ugradnjom ulaznog stabilizatora ili priključkom kuće na drugu liniju.

Stabilizator se postavlja pored razvodne ploče. Često se događa da je to jedini način za dobivanje normativnih vrijednosti napona u kući.

Nakon što su pronađena ukupna snaga električnih uređaja (S) i utvrđena vrijednost napona (U), izračun jakosti struje (I) provodi se formulama koje su posljedica Ohmovog zakona:

I_f = S / U_f za jednofaznu mrežu

I_l = S / (1.73 * U_l) za trofaznu mrežu

Ovdje indeks “f” označava fazne parametre, a “l” – linijske.

Većina trofaznih uređaja koristi tip priključka “zvijezda”, a također upravo po toj shemi funkcionira transformator koji daje struju za potrošača. Pri simetričnom opterećenju linijska i fazna jakost bit će identične (I_l = I_f), a napon se izračunava po formuli:

U_l = 1.73 * U_f

Nijanse odabira presjeka kabela

Kvalitetu i parametre žica i kabela regulira GOST 31996-2012. Prema ovom dokumentu za proizvedene proizvode razvijaju se TU (tehnički uvjeti), gdje je dopušten određeni raspon vrijednosti osnovnih karakteristika. Proizvođač je obavezan pružiti tablicu podudarnosti presjeka vodiča i maksimalne sigurne jakosti struje.

Maksimalno dopuštena jakost struje ovisi o presjeku vodiča i načinu montaže. Mogu biti položene skriveno (u zidu) ili otvoreno (u cijevi ili kutiji).

Kabel treba odabrati tako da se osigura siguran protok struje koji odgovara izračunatoj ukupnoj snazi električnih uređaja. Prema PUE (pravila za uređenje električnih instalacija), minimalni izračunati presjek vodiča koji se koriste u stambenim prostorijama mora biti najmanje 1,5 mm².

Standardne veličine imaju sljedeće vrijednosti: 1,5; 2,5; 4; 6 i 10 mm².

Ponekad je razumno koristiti vodiče s presjekom za jedan korak većim od minimalno dopuštenog. U tom slučaju postoji mogućnost priključivanja dodatnih uređaja ili zamjene postojećih snažnijima bez skupih i dugotrajnih radova na polaganju novih kabela.

Izračun parametara prekidača

Za bilo koji krug mora biti ispunjena sljedeća nejednakost:

I_n <= I_p / 1.45

Ovdje I_n – nazivna struja automatskog osigurača, a I_p – dopuštena struja za instalaciju. Ovo pravilo osigurava zajamčeno isklapanje pri dugotrajnom prekoračenju dopuštenog opterećenja.

Nejednakost “In <= Ip / 1.45” osnovni je uvjet pri odabiru para “automatski osigurač – kabel”. Zanemarivanje ovog pravila može dovesti do požara instalacije.

Nazivnu struju automatskog osigurača moguće je izračunati prema ukupnom opterećenju ili prema presjeku žila već položene instalacije. Pretpostavimo da postoji shema spajanja elekričnih uredaja, ali instalacija još nije položena.

U tom slučaju slijed radnji je sljedeći:

1. Izračun ukupne jakosti struje električnih uređaja priključenih na mrežu.
2. Odabir automatskog osigurača s nazivnom strujom ne manjom od izračunate vrijednosti.
3. Odabir presjeka kabela prema nazivnoj struji automatskog osigurača.

Primjer:

1. S = 4 kW; I = 4000 / 220 = 18 A;
2. I_n = 20 A;
3. I_p >= I_n * 1.45 = 29 A; D = 4 mm².

Ako je instalacija već položena, slijed radnji je drugačiji:

1. Određivanje dopuštene struje prema poznatom presjeku i načinu polaganja instalacije prema tablici koju je dostavio proizvođač.
2. Odabir automatskog prekidača.
3. Izračun snage uređaja koji se priključuju. Formiranje grupe uređaja tako da ukupno opterećenje na krugu bude manje od nazivne struje.

Primjer. Neka su položena dva jednožilna kabela otvorenim načinom, D = 6 mm², tada:

1. I_p = 46 A;
2. I_n <= I_p / 1.45 = 32 A;
3. S = I_n * 220 = 7.0 kW.

U točki 2 posljednjeg primjera postoji neznatno dopušteno približenje. Točna vrijednost I_n = I_p / 1.45 = 31.7 A zaokružena je na vrijednost 32 A.

Odabir između više nazivnih vrijednosti

Ponekad se javlja situacija kada se može odabrati više automatskih osigurača s različitim nazivnim strujama za zaštitu kruga. Na primjer, pri ukupnoj snazi električnih uređaja od 4 kW (18 A) s rezervom je odabrana instalacija s presjekom bakrenih vodiča od 4 mm². Za takvu kombinaciju mogu se postaviti automatski osigurači od 20 i 25 A.

Ako shema električnog ožičenja predviđa višerazinsku zaštitu, tada je potrebno odabrati automate tako da vrijednost nazivne struje nadređenog (na slici desno – 25 A) bude veća od one prekidača nižih razina.

Prednost odabira prekidača s najvišom nazivnom strujom je mogućnost povezivanja dodatnih uređaja bez mijenjanja elemenata kruga. Najčešće se tako i postupa.

U prilog odabiru automata s manjom nazivnom strujom govori činjenica da će njegov toplinski okidač brže reagirati na povećanu vrijednost jakosti struje. Naime, kod nekih uređaja može doći do kvara koji će dovesti do povećanja potrošnje energije, ali ne do vrijednosti kratkog spoja.

Na primjer, kvar ležaja motora perilice rublja dovest će do naglog povećanja struje u namotu. Ako automat brzo reagira na prekoračenje dopuštenih vrijednosti i isključi se, motor neće izgorjeti.

Zaključci i koristan video na temu

Konstrukcija automatskog prekidača i njegova klasifikacija. Pojam vremensko-strujne karakteristike i odabir nazivne struje prema presjeku kabela:

Proračun snage uređaja i odabir automata prema odredbama PUE:

Odabiru automatskog prekidača treba pristupiti odgovorno jer o tome ovisi sigurnost rada električnog sustava kuće. Unatoč brojnim ulaznim parametrima i nijansama proračuna, potrebno je zapamtiti da se glavna zaštitna funkcija automata odnosi na ožičenje.

Molimo pišite komentare, postavljajte pitanja, objavljujte fotografije na temu članka u bloku ispod. Podijelite korisne informacije koje bi mogle biti od koristi posjetiteljima stranice. Ispričajte o vlastitom iskustvu u odabiru automatskih prekidača za zaštitu vikendice ili kućne električne instalacije.