Izbira odklopnika glede na moč obremenitve, presek kabla in tok: načela in formule za izračune

Za organizacijo zanesljivega notranjega električnega napajanja je treba ločiti posamezne veje. Vsako linijo je treba opremiti z lastno zaščitno napravo, ki ščiti izolacijo kabla pred taljenjem. Vendar vsi ne vedo, katero napravo kupiti. Se strinjate?

Vse o izbiri odklopnikov glede na moč obremenitve boste izvedeli iz našega članka. Povedali vam bomo, kako določiti nazivno vrednost za iskanje odklopnika potrebnega razreda. Upoštevanje naših priporočil zagotavlja nakup potrebnih naprav, ki lahko preprečijo nevarne situacije pri uporabi napeljave.

Avtomatski odklopniki za gospodinjska omrežja

Elektrodobavna podjetja izvajajo priključitev hiš in stanovanj, pri čemer opravljajo dela za napeljavo kabla do razdelilne omarice. Vsa dela za montažo napeljave v prostoru izvajajo lastniki ali najeti strokovnjaki.

Da bi izbrali odklopnik za zaščito vsakega posameznega tokokroga, je treba poznati njegovo nazivno vrednost, razred in nekatere druge značilnosti.

Osnovni parametri in klasifikacija

Gospodinjski odklopniki se nameščajo na vhodu v nizkonapetostno električno vezje in so namenjeni reševanju naslednjih nalog:

• ročno ali elektronsko vklapljanje ali izklapljanje električnega vezja;
• zaščita tokokroga: izklop toka pri neznatni dolgotrajni preobremenitvi;
• zaščita tokokroga: takojšen izklop toka pri kratkem stiku.

Vsak odklopnik ima značilnost, izraženo v amperih, ki jo imenujemo nazivna jakost toka (I_n) ali “nazivna vrednost”.

Bistvo te vrednosti je lažje razumeti z uporabo koeficienta preseganja nazivne vrednosti:

K = I / I_n,

kjer je I – dejanska jakost toka.

• K < 1.13: do izklopa (sprostitve) ne bo prišlo v 1 uri;
• K > 1.45: do izklopa bo prišlo v 1 uri.

Ti parametri so določeni v točki 8.6.2. GOST R 50345-2010. Da bi izvedeli, v kolikšnem času bo prišlo do izklopa pri K>1.45, je treba uporabiti graf, ki prikazuje časovno-tokovno karakteristiko določenega modela odklopnika.

Ob daljšem preseganju toka za dvakratnik nazivne vrednosti odklopnika se izklop zgodi v obdobju od 8 sekund do 4 minut. Hitrost delovanja je odvisna od nastavitve modela in temperature okolja.

Prav tako ima vsak tip odklopnika določen tokovni razpon (I_a), pri katerem se sproži mehanizem trenutnega izklopa:

• 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].

Naprave tipa “B” se uporabljajo predvsem za daljše vode. V stanovanjskih in pisarniških prostorih se uporabljajo odklopniki razreda “C”, naprave z oznako “D” pa ščitijo tokokroge, kjer je oprema z visokim zagonskim tokom.

Standardna linija gospodinjskih odklopnikov vključuje naprave z nazivnimi tokovi 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 in 63 A.

Konstrukcijska zgradba sprožilnikov

V sodobnem odklopniku sta dve vrsti sprožilnikov: toplotni in elektromagnetni.

Bimetalni sprožilnik ima obliko plošče, izdelane iz dveh prevodnih kovin z različnim toplotnim raztezkom. Takšna konstrukcija ob daljšem preseganju nazivne vrednosti povzroči segrevanje dela, njegovo upogibanje in sprožitev mehanizma za odpiranje tokokroga.

Pri nekaterih odklopnikih je mogoče z nastavitvenim vijakom spremeniti tokovne parametre, pri katerih pride do izklopa. Prej so to metodo pogosto uporabljali za “natančno” nastavitev naprave, vendar ta postopek zahteva poglobljeno strokovno znanje in izvedbo več testov.

Z vrtenjem nastavitvenega vijaka (označen z rdečim pravokotnikom) v nasprotni smeri urinega kazalca lahko dosežemo daljši čas sprožitve toplotnega sprožilnika.

Danes je na trgu na voljo veliko modelov standardnih nazivnih vrednosti različnih proizvajalcev, katerih časovno-tokovne karakteristike se nekoliko razlikujejo (vendar so v skladu z normativnimi zahtevami). Zato obstaja možnost izbire odklopnika z želenimi “tovarniškimi” nastavitvami, kar odpravlja tveganje nepravilne kalibracije.

Elektromagnetni sprožilnik preprečuje pregrevanje voda zaradi kratkega stika. Odzove se skoraj takoj, vendar mora biti vrednost toka večkrat višja od nazivne. Konstrukcijsko je ta del solenoid. Nadgradni tok ustvari magnetno polje, ki premakne jedro in s tem odpre tokokrog.

Spoštovanje načel selektivnosti

Ob razvejani električni napeljavi lahko organiziramo zaščito tako, da ob kratkem stiku pride do izklopa samo tiste veje, kjer je nastala izredna situacija. Za to uporabljamo princip selektivnosti odklopnikov.

Nazorna shema, ki prikazuje princip delovanja sistema avtomatskih odklopnikov z realizirano funkcijo selektivnosti (izbirnosti) ob pojavu kratkega stika

Za zagotovitev izbirnega izklopa na nižjih stopnjah se nameščajo odklopniki s trenutnim odklopom, ki prekinejo tokokrog v 0,02–0,2 sekunde. Odklopnik na višji stopnji ima bodisi zakasnitev sprožitve 0,25–0,6 s ali pa je izdelan po posebni “selektivni” shemi v skladu s standardom DIN VDE 0641-21.

Za zagotovljeno zagotavljanje selektivnega delovanja odklopnikov je bolje uporabljati odklopnike istega proizvajalca. Za odklopnike enotne modelne serije obstajajo tabele selektivnosti, ki navajajo možne kombinacije.

Najenostavnejša pravila namestitve

Del tokokroga, ki ga je treba zaščititi z odklopnikom, je lahko enofazni ali trifazni, ima lahko nevtralni vodnik ter tudi vodnik PE (“ozemljitev”). Zato imajo odklopniki od 1 do 4 polov, na katere se priključi tokovodni vodnik. Ob izpolnitvi pogojev za sprostitev pride do hkratnega izklopa vseh kontaktov.

Odklopnike v omarici pritrdimo na posebej za to namenjeno DIN letev. Ta zagotavlja kompaktnost in varnost priključitve ter udoben dostop do odklopnika.

Odklopnike namestimo na naslednji način:

• enopolne na fazo;
• dvopolne na fazo in nevtralni vodnik;
• tripolne na 3 faze;
• štiripolne na 3 faze in nevtralni vodnik.

Pri tem je prepovedano storiti naslednje:

• nameščati enopolne odklopnike na nevtralni vodnik;
• voditi vodnik PE v odklopnik;
• nameščati namesto enega tripolnega odklopnika tri enopolne, če je v tokokrogu priključen vsaj en trifazni porabnik.

Vse te zahteve so zapisane v Pravilniku o električnih napeljavah (PEN) in jih je treba upoštevati.

V vsaki hiši ali prostoru, ki je priključen na elektriko, se namesti dovodni odklopnik. Njegovo nazivno vrednost določi dobavitelj in ta vrednost je zapisana v pogodbi za priklop električne energije. Namen takega odklopnika je zaščita odseka od transformatorja do porabnika.

Po dovodnem odklopniku se na linijo priključi števec (enofazni ali trifazni) in napravo za zaščitno odklop, katere funkcije se razlikujejo od delovanja avtomatskega in diferencijalnega odklopnika.

Če je v prostoru napeljava za več tokokrogov, potem vsakega od njih zaščitimo z ločenim odklopnikom, katerega moč je navedena na oznaki. Njihove nazivne vrednosti in razrede določi lastnik prostora glede na obstoječo napeljavo ali moč priključenih naprav.

Števec električne energije in avtomatske odklopnike namestimo v razdelilno omarico, ki ustreza vsem varnostnim zahtevam in se zlahka vključi v notranjost prostora.

Pri izbiri mesta za namestitev razdelilne omarice je treba upoštevati, da na lastnosti toplotnega sprožilca vpliva temperatura zraka. Zato je priporočljivo namestiti letev z odklopniki znotraj samega prostora.

Izračun potrebne nazivne vrednosti

Osnovna zaščitna funkcija avtomatskega odklopnika se nanaša na napeljavo, zato izbiro nazivne vrednosti izvedemo glede na presek kabla. Pri tem mora celotno vezje zagotavljati normalno delovanje nanj priključenih naprav. Izračun parametrov sistema ni zapleten, vendar je treba upoštevati številne podrobnosti, da bi se izognili napakam in težavam.

Določitev skupne moči porabnikov

Eden glavnih parametrov električnega tokokroga je največja možna moč nanj priključenih porabnikov električne energije. Pri izračunu tega kazalnika ni dovolj preprosto sešteti podatkov iz tehničnih listov naprav.

Aktivna in nazivna komponenta

Za vsako napravo, ki deluje na elektriko, mora proizvajalec navesti aktivno moč (P). Ta vrednost določa količino energije, ki bo nepovratno pretvorjena kot rezultat delovanja naprave in za katero bo uporabnik plačal po števcu.

Toda za naprave s kondenzatorji ali induktivnostjo obstaja še ena moč z neničelno vrednostjo, ki se imenuje jalova moč (Q). Ta doseže napravo in se praktično takoj vrne nazaj.

Jalova komponenta ne sodeluje pri izračunu porabljene električne energije, vendar skupaj z aktivno tvori tako imenovano “navidezno” ali “nazivno” moč (S), ki obremenjuje vezje.

cos(f) – parameter, s pomočjo katerega lahko določimo navidezno (nazivno) moč iz aktivne (porabljene). Če ni enak ena, ga navedejo v tehnični dokumentaciji električne naprave.

Prispevek posamezne naprave k skupni obremenitvi tokovodnih žil in odklopnika je treba izračunati glede na njeno navidezno moč: S = P / cos(f).

Povišani zagonski toki

Naslednja značilnost nekaterih vrst gospodinjskih aparatov je prisotnost transformatorjev, elektromotorjev ali kompresorjev. Takšne naprave ob zagonu porabijo zagonski (startni) tok.

Njegova vrednost lahko večkrat presega standardne vrednosti, vendar je čas delovanja pri povečani moči kratek in običajno znaša od 0,1 do 3 sekund. Takšen kratkotrajen sunek ne bo povzročil sprožitve termičnega sprožilca, lahko pa se odzove elektromagnetni del odklopnika, ki je odgovoren za prekomerni tok kratkega stika.

Ta situacija je še posebej pomembna za posebne vode, na katere so priključene naprave, kot so lesnoobdelovalni stroji. V tem primeru je treba izračunati amperažo in morda je smiselno uporabiti odklopnik razreda “D”.

Upoštevanje koeficienta povpraševanja

Za tokokroge, na katere je priključena velika količina opreme in ni naprave, ki porabi največji del toka, se uporablja koeficient povpraševanja (ks). Smisel njegove uporabe je v tem, da vse naprave ne bodo delovale hkrati, zato bi seštevek nazivnih moči povzročil precenjen kazalnik.

Koeficient povpraševanja za skupine električnih porabnikov je določen v točki 7 SP 256.1325800.2016. Na te vrednosti se lahko zanesete tudi pri samostojnem izračunu največje moči.

Ta koeficient ima lahko vrednost, enako ali manjšo od ena. Izračun načrtovane moči (P_r) vsake naprave poteka po formuli:

P_r = ks * S

Skupno načrtovano moč vseh naprav se uporabi za izračun parametrov tokokroga. Uporaba koeficienta povpraševanja je smiselna za pisarniške in manjše poslovne prostore z velikim številom računalnikov, pisarniške opreme in drugih naprav, ki so napajane iz enega vezja.

Za vode z majhnim številom porabnikov se ta koeficient ne uporablja v čisti obliki. Iz izračuna moči se odstranijo tiste naprave, katerih vklop hkrati z bolj energijsko potratnimi napravami je malo verjeten.

Tako je na primer malo možnosti za hkratno delovanje v stanovanjski sobi z likalnikom in sesalnikom. Za delavnice z majhnim številom osebja pa se v izračun vzamejo le 2-4 najmočnejših električnih orodij.

Izračun jakosti toka

Izbira odklopnika se izvede glede na največjo vrednost jakosti toka, dovoljeno v odseku tokokroga. Ta kazalnik je treba pridobiti ob poznavanju skupne moči električnih porabnikov in napetosti v omrežju.

V skladu z GOST 29322-2014 mora biti od oktobra 2015 vrednost napetosti enaka 230 V za običajno omrežje in 400 V za trifazno. Vendar v večini primerov še vedno veljajo stari parametri: 220 oziroma 380 V. Zato je za natančnost izračunov treba opraviti meritve z uporabo voltmetra.

Napetost v domačem omrežju lahko izmerite z voltmetrom ali multimetrom. Za to je dovolj, da njegove kontakte vtaknete v vtičnico.

Druga težava, še posebej aktualna za električne napeljave v zasebnem sektorju, je zagotavljanje oskrbe z električno energijo s prenizko napetostjo. Meritve na takšnih problematičnih objektih lahko kažejo vrednosti, ki presegajo območje, določeno z GOST-om.

Poleg tega se lahko vrednost napetosti v kratkem času močno spreminja, odvisno od ravni porabe električne energije sosedov.

To ustvarja težavo ne le za delovanje naprav, ampak tudi za izračun jakosti toka. Pri padcu napetosti nekatere naprave preprosto izgubijo moč, nekatere, ki imajo vhodni stabilizator, pa povečajo porabo električne energije.

Kakovosten izračun potrebnih parametrov vezja v takih pogojih je težaven. Zato boste morali bodisi položiti kable z vnaprej večjim presekom (kar je drago) bodisi rešiti težavo z namestitvijo vhodnega stabilizatorja ali priključitvijo hiše na drugo linijo.

Stabilizator namestijo v bližini razdelilne omarice. Pogosto je to edini način za dosego normativnih vrednosti napetosti v hiši.

Ko so ugotovili skupno moč električnih naprav (S) in vrednost napetosti (U), izračun jakosti toka (I) izvedejo po formulah, ki izhajajo iz Ohmovega zakona:

I_f = S / U_f za enofazno omrežje

I_l = S / (1.73 * U_l) za trifazno omrežje

Tukaj indeks “f” pomeni fazne parametre, “l” pa linearne parametre.

Večina trifaznih naprav uporablja način priključitve “zvezda”, in prav po tej shemi deluje transformator, ki dovaja tok porabniku. Pri simetrični obremenitvi bosta linearna in fazna jakost identični (I_l = I_f), napetost pa izračunamo po formuli:

U_l = 1.73 * U_f

Nianse izbire preseka kabla

Kakovost in parametre žic ter kablov ureja GOST 31996-2012. Na podlagi tega dokumenta se za proizvedene izdelke razvijejo tehnične specifikacije, ki dopuščajo določen razpon vrednosti osnovnih značilnosti. Proizvajalec mora zagotoviti tabelo za ujemanje preseka žil in največje varne jakosti toka.

Največja dopustna jakost toka je odvisna od preseka žil vodnikov in načina montaže. Lahko so položeni na skrit način (v steni) ali na odprti način (v cevi ali koritu).

Kabel je treba izbrati tako, da zagotovi varen pretok toka, ki ustreza izračunani skupni moči električnih naprav. V skladu s PUE (pravila za naprave električnih inštalacij) mora biti minimalni izračunani presek žic, uporabljenih v bivalnih prostorih, vsaj 1,5 mm².

Standardske velikosti imajo naslednje vrednosti: 1,5; 2,5; 4; 6 in 10 mm².

Včasih je smiselno uporabiti žice s presekom za en korak večjim od minimalno dovoljenega. V tem primeru obstaja možnost priključitve dodatnih naprav ali zamenjave obstoječih z močnejšimi brez dragih in dolgotrajnih del za polaganje novih kablov.

Izračun parametrov odklopnika

Za vsako vezje mora veljati naslednja neenakost:

I_n <= I_p / 1.45

Tukaj je I_n nazivni tok odklopnika, I_p pa je dovoljeni tok za napeljavo. To pravilo zagotavlja zajamčeno sprožitev ob dolgotrajnem prekoračenju dovoljene obremenitve.

Neenakost “In <= Ip / 1,45” je osnovni pogoj pri sestavljanju para “odklopnik – kabel”. Zanemarjanje tega pravila lahko povzroči vžig napeljave.

Nazivno vrednost odklopnika lahko izračunamo tako po skupni obremenitvi kot po preseku žil že položene napeljave. Recimo, da obstaja shema priključitve električnih naprav, vendar napeljava še ni položena.

V tem primeru je zaporedje dejanj naslednje:

1. Izračun skupne jakosti toka električnih naprav, priključenih na omrežje.
2. Izbira odklopnika z nazivno vrednostjo, ki ni manjša od izračunane vrednosti.
3. Izbira preseka kabla glede na nazivno vrednost odklopnika.

Primer:

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.

Če je napeljava že položena, je zaporedje dejanj drugačno:

1. Določitev dovoljenega toka pri znanem preseku in načinu polaganja napeljave po tabeli, ki jo zagotovi proizvajalec.
2. Izbira avtomatskega odklopnika.
3. Izračun moči priključenih naprav. Sestavljanje skupine naprav tako, da je skupna obremenitev vezja manjša od nazivne vrednosti.

Primer. Denimo, da sta položena dva enožilna kabla na odprt način, D = 6 mm², potem:

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

V točki 2 zadnjega primera je manjše dopustno približanje. Natančna vrednost I_n = I_p / 1,45 = 31,7 A je zaokrožena na vrednost 32 A.

Izbira med več nazivnimi vrednostmi

Včasih nastane situacija, ko lahko izberemo več odklopnikov z različnimi nazivnimi vrednostmi za zaščito vezja. Na primer, pri skupni moči električnih naprav 4 kW (18 A) je bila z rezervo izbrana napeljava s presekom bakrenih žil 4 mm². Za takšno kombinacijo lahko namestimo odklopnika na 20 in 25 A.

Če shema električne napeljave predvideva večnivojsko zaščito, je treba izbrati avtomate tako, da je vrednost nazivnega toka višjega (na sliki je desno – 25 A) večja kot pri odklopnikih nižjih nivojev.

Prednost izbire odklopnika z najvišjim nazivnim tokom je možnost priključitve dodatnih naprav brez spreminjanja elementov tokokroga. Najpogosteje se ravna tako.

V prid izbiri avtomata z manjšim nazivnim tokom govori dejstvo, da se bo njegov toplotni sprožilec hitreje odzval na povečano vrednost toka. Gre za to, da lahko pri nekaterih napravah pride do okvare, ki povzroči povečanje porabe energije, vendar ne do vrednosti kratkega stika.

Na primer, okvara ležaja motorja pralnega stroja bo povzročila naglo povečanje toka v navitju. Če se avmat hitro odzove na prekoračitev dovoljenih vrednosti in izklopi, motor ne bo pregorel.

Zaključki in koristen video na to temo

Konstrukcija avtomatskega odklopnika in njegova klasifikacija. Pojem časovno-tokovne karakteristike in izbira nazivnega toka glede na presek kabla:

Izračun moči naprav in izbira avtomata z uporabo določil PUE:

K izbiri avtomatskega odklopnika je treba pristopiti odgovorno, saj je od tega odvisna varnost delovanja električnega sistema hiše. Pri vsem bogastvu vhodnih parametrov in nians izračuna se je treba spomniti, da se glavna zaščitna funkcija avtomata nanaša na napeljavo.

Prosimo, pišite komentarje, postavljajte vprašanja, objavljajte fotografije na temo članka v spodnjem bloku. Delite koristne informacije, ki bi lahko prišle prav obiskovalcem spletnega mesta. Povejte o svojih lastnih izkušnjah pri izbiri avtomatskih odklopnikov za zaščito vikend ali domače električne napeljave.