Een machine selecteren op basis van belastingsvermogen, kabeldoorsnede en stroom: principes en formules voor berekeningen

Om een ​​probleemloze stroomvoorziening in huis te organiseren, is het noodzakelijk om aparte aftakkingen toe te wijzen. Elke lijn moet worden uitgerust met een eigen beveiligingsapparaat dat de kabelisolatie beschermt tegen smelten. Niet iedereen weet echter welk apparaat hij moet kopen. Bent u het eens?

In het artikel dat we presenteerden, leert u alles over het kiezen van automatische machines op basis van laadvermogen. We zullen u vertellen hoe u de beoordeling kunt bepalen om een ​​schakelaar van de vereiste klasse te vinden. Rekening houdend met onze aanbevelingen garandeert u de aanschaf van de benodigde apparaten die gevaarlijke situaties tijdens de werking van de bedrading kunnen elimineren.

Automatische schakelaars voor huishoudelijke netwerken

Elektriciteitsleveranciers verbinden huizen en appartementen door werkzaamheden uit te voeren aan het aansluiten van de kabel op het schakelbord. Alle bedradingsinstallaties in het pand worden uitgevoerd door de eigenaren of ingehuurde specialisten.

Om een ​​stroomonderbreker te selecteren om elk afzonderlijk circuit te beschermen, moet u de classificatie, klasse en enkele andere kenmerken kennen.

Basisparameters en classificatie

Huishoudelijke machines worden geïnstalleerd bij de ingang van een elektrisch laagspanningscircuit en zijn ontworpen om de volgende problemen op te lossen:

• handmatige of elektronische activering of spanningsloos maken van een elektrisch circuit;
• circuitbeveiliging: stroomonderbreking bij kleine, langdurige overbelasting;
• Circuitbeveiliging: onmiddellijke uitschakeling van de stroom in geval van kortsluiting.

Elke schakelaar heeft een karakteristiek, uitgedrukt in ampère, die wordt genoemd nominale stroom (I_N) of "nominale waarde".

De essentie van deze waarde is gemakkelijker te begrijpen met behulp van de overschrijdingscoëfficiënt van de nominale waarde:

K = ik / ik_N,

waarbij I de werkelijke huidige sterkte is.

• K < 1,13: er zal niet binnen 1 uur worden uitgeschakeld;
• K > 1,45: uitschakeling vindt plaats binnen 1 uur.

Deze parameters zijn vastgelegd in artikel 8.6.2. GOST R 50345-2010. Om erachter te komen hoe lang het duurt voordat een uitschakeling plaatsvindt bij K>1,45, moet u een grafiek gebruiken die de tijd-stroomkarakteristiek van een specifiek machinemodel weergeeft.

Als de stroom gedurende lange tijd de nominale waarde van de schakelaar twee keer overschrijdt, zal de opening plaatsvinden binnen een periode van 8 seconden tot 4 minuten. De reactiesnelheid is afhankelijk van de modelinstellingen en de omgevingstemperatuur

Bovendien heeft elk type stroomonderbreker een gedefinieerd stroombereik (I_A), waarbij het onmiddellijke vrijgavemechanisme wordt geactiveerd:

• klasse "B": I_A = (3 * ik_N ..5*Ik_N];
• klasse "C": I_A = (5 * ik_N ..10*I_N];
• klasse "D": I_A = (10 * ik_N .. 20 * ik_N].

Apparaten van het type “B” worden voornamelijk gebruikt voor lijnen met een aanzienlijke lengte. In woon- en kantoorgebouwen worden stroomonderbrekers van klasse "C" gebruikt en apparaten gemarkeerd met "D" beschermen circuits waar apparatuur aanwezig is met een hoge startstroomcoëfficiënt.

De standaardlijn huishoudelijke machines omvat apparaten met een vermogen van 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 en 63 A.

Structureel ontwerp van releases

In het moderne zekering Er zijn twee soorten emissies: thermische en elektromagnetische emissies.

Een bimetaal-release heeft de vorm van een plaat gemaakt van twee geleidende metalen met verschillende thermische uitzetting.Dit ontwerp leidt, wanneer de nominale waarde gedurende lange tijd wordt overschreden, tot verwarming van het onderdeel, het buigen ervan en de activering van het circuitonderbrekingsmechanisme.

Bij sommige machines kunt u de stelschroef gebruiken om de parameters van de stroom waarbij de uitschakeling plaatsvindt te wijzigen. In het verleden werd deze techniek vaak gebruikt om een ​​apparaat te ‘fine-tunen’, maar deze procedure vereist diepgaande specialistische kennis en verschillende tests.

Door de stelschroef (gemarkeerd met een rode rechthoek) tegen de klok in te draaien, kunt u een langere responstijd voor de thermische vrijgave bereiken

Nu op de markt kun je veel modellen met standaardbeoordelingen van verschillende fabrikanten vinden, waarvan de tijdstroomkenmerken enigszins verschillen (maar tegelijkertijd voldoen aan de wettelijke vereisten). Daarom is het mogelijk om een ​​machine te selecteren met de vereiste “fabrieksinstellingen”, waardoor het risico op onjuiste kalibratie wordt geëlimineerd.

De elektromagnetische ontlading voorkomt oververhitting van de lijn als gevolg van kortsluiting. Het reageert vrijwel onmiddellijk, maar de huidige waarde moet meerdere keren hoger zijn dan de nominale waarde. Structureel gezien is dit onderdeel een solenoïde. De overstroom genereert een magnetisch veld dat de kern beweegt, waardoor het circuit wordt verbroken.

Naleving van de selectiviteitsbeginselen

Als er sprake is van een vertakt elektrisch circuit, is het mogelijk de beveiliging zo te organiseren dat bij kortsluiting alleen de tak waarop de noodsituatie zich voordoet, wordt losgekoppeld. Hiervoor wordt het principe van schakelselectiviteit gebruikt.

Een visueel diagram dat het werkingsprincipe toont van een stroomonderbrekersysteem met een geïmplementeerde functie van selectiviteit (selectiviteit) van werking wanneer er kortsluiting optreedt

Om een ​​selectieve uitschakeling te garanderen, zijn er op de lagere trappen stroomonderbrekers met onmiddellijke uitschakeling geïnstalleerd, waardoor het circuit binnen 0,02 - 0,2 seconden wordt verbroken. De schakelaar op een hogere trap heeft een werkingsvertraging van 0,25 - 0,6 s of is gemaakt volgens een speciaal "selectief" circuit in overeenstemming met de norm DIN VDE 0641-21.

Voor gegarandeerde veiligheid selectieve bediening van machines Het is beter om machines van één fabrikant te gebruiken. Voor schakelaars van één modelreeks zijn er selectiviteitstabellen die mogelijke combinaties aangeven.

De eenvoudigste installatieregels

Het gedeelte van het circuit dat moet worden beschermd door een schakelaar kan eenfasig of driefasig zijn, een nulleider en een PE (aarde) draad hebben. Daarom hebben de machines 1 tot 4 polen, waarop de geleider is aangesloten. Wanneer er voorwaarden voor uitschakeling zijn gecreëerd, worden alle contacten tegelijkertijd verbroken.

De machines in het paneel zijn gemonteerd op een speciaal daarvoor bestemde DIN-rail. Het biedt een compacte en veilige verbinding, evenals gemakkelijke toegang tot de schakelaar

De machines zijn als volgt geïnstalleerd:

• enkelpolig per fase;
• bipolair voor fase en neutraal;
• driepolig voor 3 fasen;
• vierpolig voor 3 fasen en neutraal.

Het is echter verboden om het volgende te doen:

• installeer enkelpolige stroomonderbrekers op neutraal;
• steek PE-draad in de machine;
• installeer drie enkelpolige stroomonderbrekers in plaats van één driepolige stroomonderbreker, als er minstens één driefasige verbruiker op het circuit is aangesloten.

Al deze vereisten zijn gespecificeerd in de PUE en moeten worden nageleefd.

In elk huis of elke kamer waar elektriciteit wordt geleverd, wordt een introductiemachine geïnstalleerd.De nominale waarde ervan wordt bepaald door de leverancier en deze waarde wordt vastgelegd in de elektriciteitsaansluitingsovereenkomst. Het doel van een dergelijke schakelaar is om het gebied van de transformator naar de consument te beschermen.

Na de inleidende machine wordt een meter (enkel- of driefasig) op de lijn aangesloten en reststroomapparaat, waarvan de functies verschillen van de werking van de automatische en differentieelschakelaar.

Als de kamer op meerdere circuits is aangesloten, wordt elk ervan beschermd door een afzonderlijke stroomonderbreker, waarvan de kracht aangegeven op het etiket. Hun beoordelingen en klassen worden bepaald door de eigenaar van het pand, rekening houdend met de bestaande bedrading of stroom van aangesloten apparaten.

De elektriciteitsmeter en stroomonderbrekers zijn geïnstalleerd in een verdeelbord dat aan alle veiligheidseisen voldoet en eenvoudig in het interieur van de ruimte kan worden geïntegreerd

Bij het kiezen van een locatie schakelbord Er moet aan worden herinnerd dat de eigenschappen van de thermische afgifte worden beïnvloed door de luchttemperatuur. Daarom is het raadzaam om de rail met machines in de ruimte zelf te plaatsen.

Berekening van de vereiste denominatie

De belangrijkste beschermende functie van de stroomonderbreker strekt zich uit tot de bedrading, dus de classificatie wordt geselecteerd op basis van de kabeldoorsnede. In dit geval moet het hele circuit de normale werking van de aangesloten apparaten garanderen. Het berekenen van systeemparameters is eenvoudig, maar er moet met veel nuances rekening worden gehouden om fouten en problemen te voorkomen.

Bepaling van de totale macht van consumenten

Een van de belangrijkste parameters van het elektrische circuit is het maximaal mogelijke vermogen van de elektriciteitsverbruikers die erop zijn aangesloten. Bij het berekenen van deze indicator kunt u de paspoortgegevens van apparaten niet eenvoudigweg samenvatten.

Actieve en nominale component

Voor elk apparaat dat door elektriciteit wordt aangedreven, is de fabrikant verplicht het actieve vermogen aan te geven (P). Deze waarde bepaalt de hoeveelheid energie die als gevolg van de werking van het apparaat onherroepelijk wordt omgezet en waarvoor de gebruiker op de meter gaat betalen.

Maar voor apparaten met condensatoren of een inductor is er nog een andere kracht met een waarde die niet nul is, die reactief wordt genoemd (Q). Het bereikt het apparaat en keert vrijwel onmiddellijk terug.

De reactieve component neemt niet deel aan de berekening van de gebruikte elektriciteit, maar vormt samen met de actieve component het zogenaamde “totale” of “nominale” vermogen (S), waardoor de ketting wordt belast.

cos(f) – parameter waarmee je uit het actieve (verbruikte) vermogen het totale (nominale) vermogen kunt bepalen. Als het niet gelijk is aan één, wordt dit aangegeven in de technische documentatie van het elektrische apparaat

Het is noodzakelijk om de bijdrage van een individueel apparaat aan de totale belasting van de geleiders en de stroomonderbreker te berekenen op basis van het totale vermogen: S = P /cos(F).

Verhoogde startstromen

Het volgende kenmerk van sommige soorten huishoudelijke apparaten is de aanwezigheid van transformatoren, elektromotoren of compressoren. Dergelijke apparaten verbruiken inschakelstroom (startstroom) bij het opstarten.

De waarde kan meerdere malen hoger zijn dan de standaardwaarden, maar de bedrijfstijd bij verhoogd vermogen is kort en varieert meestal van 0,1 tot 3 seconden. Een dergelijke kortetermijnpiek zal de thermische vrijgave niet activeren, maar de elektromagnetische component van de schakelaar, die verantwoordelijk is voor de overstroom bij kortsluiting, kan reageren.

Deze situatie is vooral relevant voor speciale lijnen waarop apparatuur zoals houtbewerkingsmachines is aangesloten.In dit geval moet u de stroomsterkte berekenen en misschien is het zinvol om een ​​klasse "D" -machine te gebruiken.

Rekening houdend met de vraagcoëfficiënt

Voor circuits waarop een grote hoeveelheid apparatuur is aangesloten en geen apparaat dat het grootste deel van de stroom verbruikt, gebruikt u de vraagfactor (ks). Het punt van het gebruik ervan is dat niet alle apparaten tegelijkertijd zullen werken, dus het optellen van de nominale vermogens zal tot een overschat cijfer leiden.

De vraagcoëfficiënt voor groepen elektriciteitsverbruikers is vastgelegd in clausule 7 van SP 256.1325800.2016. U kunt ook op deze indicatoren vertrouwen bij het zelfstandig berekenen van het maximale vermogen.

Deze coëfficiënt kan een waarde aannemen die gelijk is aan of kleiner is dan één. Ontwerpvermogenberekeningen (P_R) van elk apparaat vindt plaats volgens de formule:

P_R = ks * S

Het totale nominale vermogen van alle apparaten wordt gebruikt om de circuitparameters te berekenen. Het gebruik van de vraagcoëfficiënt is raadzaam voor kantoren en kleine winkelpanden met een groot aantal computers, kantoorapparatuur en andere apparatuur die via één circuit wordt gevoed.

Voor lijnen met een klein aantal verbruikers wordt deze coëfficiënt niet in zuivere vorm gebruikt. Apparaten waarvan het onwaarschijnlijk is dat ze gelijktijdig worden ingeschakeld met apparaten die meer energie verbruiken, worden uit de vermogensberekening verwijderd.

Zo is de kans bijvoorbeeld klein dat je in een woonkamer tegelijk met een strijkijzer en een stofzuiger werkt. En voor werkplaatsen met een klein aantal personeelsleden worden slechts 2-4 van de krachtigste elektrische gereedschappen in aanmerking genomen.

Huidige berekening

De machine wordt geselecteerd op basis van de maximale stroomwaarde die is toegestaan ​​in het circuitgedeelte. Het is noodzakelijk om deze indicator te verkrijgen, waarbij u het totale vermogen van elektrische verbruikers en de spanning in het netwerk kent.

Volgens GOST 29322-2014 moet de spanningswaarde vanaf oktober 2015 gelijk zijn aan 230 V voor een regulier netwerk en 400 V voor een driefasig netwerk. In de meeste gevallen zijn de oude parameters echter nog steeds van kracht: respectievelijk 220 en 380 V. Daarom is het voor nauwkeurige berekeningen noodzakelijk om metingen uit te voeren met een voltmeter.

Met een voltmeter of multimeter kunt u de spanning in uw thuisnetwerk meten. Om dit te doen, sluit u gewoon de contacten aan op een stopcontact.

Een ander probleem, vooral relevant voor elektrische bedrading in de particuliere sector, is het leveren van stroomvoorziening met onvoldoende spanning. Metingen aan dergelijke problematische objecten kunnen waarden vertonen die buiten het door GOST gedefinieerde bereik liggen.

Bovendien kan de spanningswaarde, afhankelijk van het elektriciteitsverbruik van uw buren, binnen korte tijd sterk variëren.

Dit creëert niet alleen een probleem voor het functioneren van de apparaten, maar ook voor huidige berekening. Wanneer de spanning daalt, verliezen sommige apparaten eenvoudigweg stroom, en sommige met een ingangsstabilisator verhogen hun elektriciteitsverbruik.

Onder dergelijke omstandigheden is het moeilijk om kwalitatieve berekeningen van de vereiste circuitparameters uit te voeren. Daarom zul je ofwel kabels moeten leggen met een opzettelijk grote doorsnede (wat duur is), ofwel het probleem moeten oplossen door een ingangsstabilisator te installeren of het huis op een andere lijn aan te sluiten.

De stabilisator wordt naast het schakelbord geïnstalleerd. Vaak komt het voor dat dit de enige manier is om standaard spanningswaarden in huis te verkrijgen

Nadat het totale vermogen van elektrische apparaten is gevonden (S) en ontdekte de spanningswaarde (U), huidige berekening (I) worden uitgevoerd volgens formules die een gevolg zijn van de wet van Ohm:

I_F = S/U_F voor eenfasig netwerk

I_l = S / (1,73 * U_l) voor een driefasig netwerk

Hier de index"F" betekent faseparameters, en "l" - lineair.

De meeste driefasige apparaten gebruiken het "ster" -verbindingstype, en het is ook volgens dit circuit dat de transformator werkt en stroom levert aan de consument. Bij een symmetrische belasting zullen de lineaire en fasekrachten identiek zijn (I_l = I_F), en de spanning wordt berekend met behulp van de formule:

U_l = 1,73 * St_F

Nuances bij het selecteren van kabeldoorsnede

De kwaliteit en parameters van draden en kabels worden geregeld door GOST 31996-2012. Volgens dit document worden specificaties ontwikkeld voor gefabriceerde producten, waarbij een bepaald bereik van waarden van basiskenmerken is toegestaan. De fabrikant is verplicht een tabel te verstrekken met de overeenkomst tussen de doorsnede van de kernen en de maximale veilige stroom.

De maximaal toegestane stroom is afhankelijk van de doorsnede van de draden en de installatiemethode. Ze kunnen verborgen (in de muur) of open (in een buis of doos) worden gelegd

Het is noodzakelijk om een ​​kabel zo te selecteren dat een veilige stroomstroom wordt gegarandeerd die overeenkomt met het berekende totale vermogen van elektrische apparaten. Volgens de PUE (elektrische installatieregels) het minimum berekende draaddoorsnedegebruikt in woongebouwen moet minimaal 1,5 mm zijn².

Standaardmaten hebben de volgende waarden: 1,5; 2,5; 4; 6 en 10 mm².

Soms is er een reden om draden te gebruiken met een doorsnede die één stap groter is dan het minimaal toegestane. In dit geval is het mogelijk om extra apparaten aan te sluiten of bestaande te vervangen door krachtigere apparaten zonder dure en tijdrovende werkzaamheden aan het leggen van nieuwe kabels.

Berekening van machineparameters

Voor elk circuit moet aan de volgende ongelijkheid worden voldaan:

I_N <=Ik_P / 1.45

Hier I_N – nominale stroom van de machine, en I_P – toegestane stroom voor bedrading. Deze regel zorgt voor een gegarandeerde vrijgave wanneer de toegestane belasting langdurig wordt overschreden.

De ongelijkheid “In <= Ip / 1,45” is de belangrijkste voorwaarde bij het voltooien van het “machine-kabel”-paar. Het niet naleven van deze regel kan leiden tot brand in de bedrading.

De beoordeling van de machine kan zowel worden berekend op basis van de totale belasting als op basis van de dwarsdoorsnede van de draden van de reeds geïnstalleerde bedrading. Laten we zeggen dat er een diagram is voor het aansluiten van elektrische apparaten, maar dat de bedrading nog niet is aangelegd.

In dit geval is de volgorde van acties als volgt:

1. Berekening van de totale stroomsterkte van elektrische apparaten die op het netwerk zijn aangesloten.
2. Selecteer een machine met een waarde die niet kleiner is dan de berekende waarde.
3. Keuze van de kabeldoorsnede volgens de classificatie van de machine.

Voorbeeld:

1. S = 4 kW; ik = 4000 / 220 = 18 EEN;
2. I_N = 20 A;
3. I_P >= ik_N * 1,45 = 29 A; D = 4 mm².

Als de bedrading al is aangelegd, is de volgorde van acties anders:

1. Bepaling van de toegestane stroom voor een bekende doorsnede en bedradingsmethode volgens de door de fabrikant verstrekte tabel.
2. Selectie van stroomonderbreker.
3. Berekening van het vermogen van aangesloten apparaten. Een groep apparaten zo uitrusten dat de totale belasting op het circuit kleiner is dan de nominale waarde.

Voorbeeld. Laat twee eenaderige kabels open leggen, D = 6 mm², Dan:

1. I_P = 46 EEN;
2. I_N <=Ik_P / 1,45 = 32A;
3. S = ik_N * 220 = 7,0 kW.

In punt 2 van het laatste voorbeeld is er een enigszins aanvaardbare benadering. Exacte waarde van I_N =Ik_P / 1,45 = 31,7 A afgerond naar 32 A.

Keuze uit meerdere coupures

Soms ontstaat er een situatie waarin u meerdere machines met verschillende classificaties kunt selecteren om het circuit te beschermen.Met een totaal vermogen van elektrische apparaten van 4 kW (18 A) werd bijvoorbeeld met een reserve gekozen voor bedrading met een koperen kerndoorsnede van 4 mm². Voor deze combinatie kunt u schakelaars van 20 en 25 A installeren.

Als het elektrische bedradingsschema uitgaat van de aanwezigheid van meerlaagse bescherming, moet u stroomonderbrekers zo selecteren dat de waarde van de classificatie van de hogere (in de afbeelding rechts - 25 A) groter is dan die van schakelaars van lagere niveaus

Het voordeel van het kiezen van een schakelaar met de hoogste classificatie is de mogelijkheid om extra apparaten aan te sluiten zonder de circuitelementen te veranderen. Meestal is dit wat ze doen.

De keuze voor een machine met een lagere beoordeling wordt ondersteund door het feit dat de thermische afgifte ervan sneller zal reageren op een verhoogde stroom. Feit is dat sommige apparaten mogelijk een storing hebben, wat zal leiden tot een toename van het energieverbruik, maar niet tot kortsluiting.

Een defect aan een motorlager van een wasmachine zal bijvoorbeeld leiden tot een sterke toename van de stroom in de wikkeling. Als de machine snel reageert op het overschrijden van de toegestane waarden en uitschakelt, zal de motor niet doorbranden.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Ontwerp van een stroomonderbreker en zijn classificatie. Het concept van tijdstroomkarakteristieken en selectie van classificatie op basis van de kabeldoorsnede:

Berekening van het vermogen van apparaten en selectie van een machine met behulp van de bepalingen van de PUE:

De keuze van de stroomonderbreker moet op verantwoorde wijze worden genomen, omdat de veiligheid van het elektrische systeem thuis ervan afhangt. Met al de vele invoerparameters en berekeningsnuances is het noodzakelijk om te onthouden dat de belangrijkste beschermende functie van de machine van toepassing is op de bedrading.

Schrijf opmerkingen, stel vragen en plaats foto's die verband houden met het onderwerp van het artikel in het onderstaande blok. Deel nuttige informatie die nuttig kan zijn voor sitebezoekers. Vertel ons over uw eigen ervaring met het kiezen van stroomonderbrekers om de elektrische bedrading in uw land of thuis te beschermen.