Nazivne vrednosti avtomatskih odklopnikov po toku: kako pravilno izbrati odklopnik

Naprave za izklop elektrike pri preobremenitvah in kratkih stikih so nameščene na vhodu vsakega domačega omrežja. Treba je pravilno izračunati nazivne vrednosti toka za avtomatske odklopnike, sicer njihovo delovanje ne bo učinkovito. Se strinjate?

Povedali vam bomo, kako poteka izračun parametrov odklopnika, na podlagi katerih izberejo to zaščitno napravo. Iz članka, ki smo ga pripravili, boste izvedeli, kako izbrati napravo, potrebno za zaščito električnega omrežja. Ob upoštevanju naših nasvetov boste kupili različico, ki se jasno odzove v trenutku, nevarnem za napeljavo.

Parametri avtomatskih odklopnikov

Za zagotovitev pravilne izbire nazivne vrednosti izklopnih naprav je potrebno razumevanje načel njihovega delovanja, pogojev in časa odziva.

Delovni parametri avtomatskih odklopnikov so standardizirani z ruskimi in mednarodnimi normativnimi dokumenti.

Glavni elementi in označevanje

V konstrukcijo odklopnika vključujeta dva elementa, ki se odzivata na preseganje toka izven nastavljenega območja vrednosti:

• Bimetalna plošča se pod vplivom prehajajočega toka segreje in se upogne ter pritisne na potiskalo, ki razdvoji kontakte. To je “toplotna zaščita” pred preobremenitvijo.
• Solenoid pod vplivom močnega toka v navitju ustvari magnetno polje, ki pritiska na jedro, to pa deluje na potiskalo. To je “tokovna zaščita” pred kratkim stikom, ki se na tak dogodek odzove precej hitreje kot plošča.

Vrste naprav za električno zaščito imajo oznake, po katerih je mogoče določiti njihove glavne parametre.

Na vsakem avtomatskem odklopniku so označene njegove glavne značilnosti. To omogoča, da naprav ne zamenjate, ko so nameščene v omarici.

Tip časovno-tokovne karakteristike je odvisen od območja nastavitve (vrednosti toka, pri kateri pride do sprožitve) solenoida. Za zaščito napeljave in naprav v stanovanjih, hišah in pisarnah uporabljamo odklopnike tipa “C” ali, precej manj pogoste, tipa “B”. Posebne razlike med njimi pri domači uporabi ni.

Tip “D” se uporablja v pomožnih prostorih ali stolarskih delavnicah, kjer je oprema z elektromotorji, ki imajo visoke zagonske moči.

Obstajata dva standarda za odklopne naprave: stanovanjski (EN 60898-1 ali GOST R 50345) in strožji industrijski (EN 60947-2 ali GOST R 50030.2). Razlikujeta se neznatno in avtomate obeh standardov je mogoče uporabljati v stanovanjskih prostorih.

Glede na nazivni tok standardna serija avtomatov za uporabo v gospodinjstvu vključuje naprave z naslednjimi vrednostmi: 6, 8, 10, 13 (redko se pojavlja), 16, 20, 25, 32, 40, 50 in 63 A.

Časovno-tokovne karakteristike delovanja

Za določitev hitrosti sprožitve avtomata pri preobremenitvi obstajajo posebne tabele odvisnosti časa izklopa od koeficienta prekoračitve nazivne vrednosti, ki je enak razmerju med dejanskim tokom in nazivnim tokom:

K = I / I_n.

Oster padec grafa navzdol, ko vrednost koeficienta doseže območje od 5 do 10 enot, je posledica sprožitve elektromagnetnega sprožilca. Pri odklopnikih tipa “B” se to zgodi pri vrednosti od 3 do 5 enot, pri tipu “D” pa od 10 do 20.

Graf prikazuje odvisnost območja časa sprožitve avtomatov tipa “C” od razmerja med tokom in vrednostjo, ki je določena za ta odklopnik.

Pri K = 1,13 avtomat zagotovo ne bo izklopil linije v 1 uri, pri K = 1,45 pa jo zagotovo izklopi v istem času. Te vrednosti so potrjene v točki 8.6.2. standarda GOST R 50345-2010.

Da bi razumeli, v kolikšnem času bo zaščita sprožila, na primer pri K = 2, je treba od te vrednosti potegniti navpično črto. Kot rezultat bomo ugotovili, da bo v skladu s prikazanim grafom izklop potekal v območju od 12 do 100 sekund.

Tako velik razpon časa je posledica dejstva, da segrevanje plošče ni odvisno le od moči toka, ki teče skozi njo, ampak tudi od parametrov zunanjega okolja. Višja kot je temperatura, hitreje sproži avtomat.

Pravila za izbiro nazivne vrednosti

Geometrija notranjih stanovanjskih in hišnih električnih omrežij je individualna, zato tipičnih rešitev za namestitev odklopnikov določene nazivne vrednosti ni. Splošna pravila za izračun dovoljenih parametrov avtomatov so precej zapletena in so odvisna od številnih dejavnikov. Upoštevati je treba vse, sicer je možno nastajanje izredne situacije.

Načelo naprave notranje napeljave v stanovanju

Notranja električna omrežja imajo razvejano strukturo v obliki “drevesa” – grafa brez ciklov. Upoštevanje takega načela gradnje se imenuje selektivnost avtomatov, v skladu s katero so vse vrste električnih tokokrogov opremljene z zaščitnimi napravami.

To izboljša stabilnost sistema ob izrednem dogodku in poenostavi odpravo težave. Prav tako je porazdelitev obremenitve, priključitev energetsko potratnih naprav in sprememba konfiguracije napeljave veliko lažja.

Na dnu diagrama se nahaja glavni odklopnik, takoj za razvejitvijo pa so za vsako posamezno električno vezje nameščeni skupinski odklopniki. To je z leti preverjena standardna shema.

Funkcija glavnega odklopnika je nadzor nad skupno preobremenitvijo – preprečevanje, da bi jakost toka presegla dovoljeno vrednost za objekt. Če do tega pride, obstaja tveganje za poškodbo zunanje napeljave. Poleg tega lahko pride do delovanja zaščitnih naprav zunaj stanovanja, ki so že del skupne lastnine stavbe ali pripadajo lokalnim energetskim omrežjem.

Funkcija skupinskih odklopnikov je nadzor jakosti toka na posameznih linijah. Ščitijo kabel na določenem odseku in priključeno skupino porabnikov električne energije pred preobremenitvijo. Če se takšna naprava ob kratkem stiku ne sproži, jo zavaruje glavni odklopnik.

Tudi v stanovanjih z majhnim številom porabnikov električne energije je priporočljivo izvesti ločeno linijo za razsvetljavo. Ob izklopu odklopnika drugega vezja luč ne bo ugasnila, kar bo omogočilo udobnejše odpravljanje nastale težave. V skoraj vsaki razdelilni omarici je vrednost nazivnega toka glavnega odklopnika manjša od vsote nazivnih tokov skupinskih odklopnikov.

Skupna moč električnih naprav

Največja obremenitev vezja nastane ob hkratnem vklopu vseh električnih naprav. Zato običajno izračunamo skupno moč s preprostim seštevanjem. Vendar bo v nekaterih primerih ta vrednost manjša.

Za nekatere linije je malo verjetno, da bi vse priključene električne naprave delovale hkrati, včasih je to celo nemogoče. V hišah so včasih namerno uvedene omejitve delovanja močnih naprav. V ta namen se je treba izogibati hkratnemu vklopu ali uporabiti omejeno število vtičnic.

Verjetnost hkratnega delovanja vse pisarniške opreme, razsvetljave in pomožne opreme (kuhalniki vode, hladilniki, ventilatorji, grelniki itd.) je zelo nizka, zato se pri izračunu največje moči uporablja korekcijski faktor.

Pri elektrifikaciji pisarniških stavb se za izračune pogosto uporablja empirični koeficient hkratnosti, katerega vrednost je v območju od 0,6 do 0,8. Največja obremenitev se izračuna tako, da se vsota moči vseh električnih naprav pomnoži s koeficientom.

Pri izračunih obstaja ena podrobnost – upoštevati je treba razliko med nazivno (navidezno) močjo in porabljeno (dejansko) močjo, ki sta povezani s koeficientom (cos (f)).

To pomeni, da je za delovanje naprave potreben tok z močjo, ki je enaka porabljeni, deljeni s tem koeficientom:

I_p = I / cos (f)

Kjer je:

• I_p – nazivni tok, ki se uporablja pri izračunih obremenitve;
• I – tok, ki ga porabi naprava;
• cos (f) <= 1.

Običajno je nazivni tok naveden neposredno ali preko vrednosti cos (f) v tehničnem listu električne naprave.

Tako je na primer vrednost koeficienta za fluorescenčne svetlobne vire 0,9; za LED svetilke okoli 0,6; za navadne žarnice z žarilno nitko pa 1. Če je dokumentacija izgubljena, a je znana porabljena moč gospodinjskih naprav, se za zagotovilo vzame cos (f) = 0,75.

Priporočene vrednosti faktorja moči, navedene v tabeli, se lahko uporabijo pri izračunu električnih obremenitev, če ni podatkov o nazivnem toku.

O tem, kako izbrati odklopnik glede na moč obremenitve, je zapisano v naslednjem članku, s katerim se vam svetujemo, da se seznanite.

Izbira preseka žil

Preden napeljete napajalni kabel od razdelilne omarice do skupine porabnikov, je treba izračunati moč električnih naprav pri njihovem sočasnem delovanju. Presek vsake veje se izbere glede na tabele izračuna, odvisno od vrste kovine napeljave: bakra ali aluminija.

Proizvajalci žic svoje izdelke spremljajo s podobnimi referenčnimi materiali. Če ti niso na voljo, se orientirajo po podatkih iz priročnika “Pravila za naprave električne opreme” ali pa izvedejo izračun preseka kabla.

Vendar se potrošniki pogosto preveč zavarujejo in izberejo ne minimalno dovoljen presek, temveč za en korak večjega. Tako na primer pri nakupu bakrenega kabla za linijo 5 kW izberejo presek žil 6 mm², čeprav je po tabeli dovolj vrednost 4 mm².

Referenčna tabela, predstavljena v PUE, omogoča izbiro potrebnega preseka iz standardnega niza za različne pogoje delovanja bakrenega kabla

To je upravičeno iz naslednjih razlogov:

• Daljša življenjska doba debelega kabla, ki je redko izpostavljen največji dovoljeni obremenitvi za njegov presek. Ponovno napeljati električno napeljavo je zahtevno in drago delo, zlasti če je prostor že prenovljen.
• Rezerva pretočne zmogljivosti omogoča brezhibno priključitev novih električnih naprav na vejo omrežja. Tako lahko v kuhinjo dodate dodatno zamrzovalno skrinjo ali vanjo prestavite pralni stroj iz kopalnice.
• Zagon naprav, ki vsebujejo elektromotorje, povzroča močne zagonske tokove. V tem primeru opazimo padec napetosti, ki se ne kaže le v utripanju svetlobnih žarnic, ampak lahko povzroči tudi okvaro elektronskega dela računalnika, klimatske naprave ali pralnega stroja. Debelejši kot je kabel, manjši bo napetostni sunek.

Na žalost je na trgu veliko kablov, ki niso izdelani v skladu z GOST, ampak po zahtevah različnih tehničnih pogojev (TU).

Pogosto prerez njihovih vodnikov ne ustreza zahtevam ali pa so izdelani iz prevodnega materiala z večjim uporom, kot je predpisano. Zato je dejanska mejna moč, pri kateri pride do dovoljenega segrevanja kabla, pogosto manjša, kot je navedeno v normativnih tabelah.

Ta fotografija prikazuje razlike med kabli, izdelanimi po GOST (levo) in v skladu s TU (desno). Očitna je razlika v prerezu vodnikov in tesnosti prileganja izolacijskega materiala.

Izračun nazivne vrednosti odklopnika za zaščito kabla

Odklopnik, nameščen v omarici, mora zagotoviti izklop voda, ko moč toka preseže območje, dovoljeno za električni kabel. Zato je treba za odklopnik izračunati največjo dovoljeno nazivno vrednost.

V skladu s PUE se dovoljena trajna obremenitev bakrenih kablov, položenih v korita ali po zraku (npr. nad napetim stropom), vzame iz zgornje tabele. Te vrednosti so namenjene izrednim primerom, ko pride do preobremenitve moči.

Nekatere težave se začnejo pri povezovanju nazivne moči odklopnika z dovoljenim trajnim tokom, če se to izvaja v skladu z veljavnim GOST R 50571.4.43-2012.

Prikazan je odlomek iz točke 433.1 GOST R 50571.4.43-2012. V formuli “2” je netočnost, za pravilno razumevanje opredelitve spremenljivke In pa je treba upoštevati prilogo “1”.

Prvič, v zmoto zavaja razlaga spremenljivke I_n kot nazivne moči, če ne upoštevamo priloge “1” k tej točki GOST. Drugič, v formuli “2” je tiskarska napaka: koeficient 1,45 je dodan napačno in to dejstvo ugotavlja veliko strokovnjakov.

V skladu s točko 8.6.2.1 GOST R 50345-2010 je za gospodinjske odklopnike z nazivno vrednostjo do 63 A pogojni čas enak 1 uri. Nastavljeni izklopni tok je enak nazivni vrednosti, pomnoženi s koeficientom 1,45.

Tako je treba v skladu s prvo in spremenjeno drugo formulo nazivni tok odklopnika izračunati po naslednji formuli:

I_n <= I_Z / 1,45

Kjer je:

• I_n – nazivni tok odklopnika;
• I_Z – dovoljeni trajni tok kabla.

Izračunamo nazivne vrednosti odklopnikov za standardne preseke kablov pri enofazni priključitvi z dvema bakrenima žilama (220 V). V ta namen delimo trajni dovoljeni tok (pri polaganju po zraku) s faktorjem sproščanja 1,45.

Izberemo odklopnik tako, da je njegova nazivna vrednost manjša od te vrednosti:

• Presek 1,5 mm²: 19 / 1,45 = 13,1. Nazivna vrednost: 13 A;
• Presek 2,5 mm²: 27 / 1,45 = 18,6. Nazivna vrednost: 16 A;
• Presek 4,0 mm²: 38 / 1,45 = 26,2. Nazivna vrednost: 25 A;
• Presek 6,0 mm²: 50 / 1,45 = 34,5. Nazivna vrednost: 32 A;
• Presek 10,0 mm²: 70 / 1,45 = 48,3. Nazivna vrednost: 40 A;
• Presek 16,0 mm²: 90 / 1,45 = 62,1. Nazivna vrednost: 50 A;
• Presek 25,0 mm²: 115 / 1,45 = 79,3. Nazivna vrednost: 63 A.

Odklopniki s 13 A so redko v prodaji, zato se namesto njih pogosteje uporabljajo naprave z nazivno močjo 10 A.

Kable na osnovi aluminijastih žil zdaj redko uporabljajo pri montaži notranje napeljave. Za njih prav tako obstaja tabela, ki omogoča izbiro preseka glede na obremenitev.

Na podoben način za aluminijaste kable izračunamo nazivne vrednosti odklopnikov:

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

Če proizvajalec energetskih kablov navaja drugačno odvisnost dopustne moči od površine preseka, je treba preračunati vrednost za odklopnike.

Formule odvisnosti toka od moči za enofazno in trifazno omrežje se razlikujejo. Veliko ljudi, ki imajo naprave, zasnovane za napetost 380 voltov, na tej stopnji naredi napako.

Kako določiti tehnične parametre odklopnika po oznaki, je podrobno opisano tukaj. Priporočamo, da si ogledate poučno gradivo.

Preprečevanje preobremenitve zaradi delovanja porabnikov

Včasih na linijo namestijo odklopnik z nazivno močjo, ki je bistveno nižja, kot je potrebna za zajamčeno ohranitev delovanja električnega kabla.

Znižanje nazivne vrednosti odklopnika je smiselno, če je skupna moč vseh naprav v tokokrogu bistveno manjša, kot lahko prenese kabel. To se zgodi, če je bila iz varnostnih razlogov po montaži napeljave del naprav odstranjen iz linije.

Takrat je zmanjšanje nazivne moči odklopnika upravičeno z vidika njegovega hitrejšega odzivanja na nastale preobremenitve.

Na primer, pri zaskočenju ležaja elektromotorja tok v navitju močno naraste, vendar ne do vrednosti kratkega stika. Če odklopnik hitro odreagira, se navitje ne bo uspelo staliti, kar bo motor rešilo dragega postopka previjanja.

Prav tako se uporablja nazivna vrednost, nižja od izračunane, zaradi strogih omejitev na vsako vezje. Na primer, za enofazno omrežje na vhodu v stanovanje z električnim štedilnikom je nameščeno stikalo 32 A, kar daje 32 * 1,13 * 220 = 8,0 kW dovoljene moči. Recimo, da so bile med izvedbo razvoda po stanovanju organizirane 3 linije z namestitvijo skupinskih odklopnikov nazivne vrednosti 25 A.

Če je število skupinskih odklopnikov, nameščenih v razdelilno ploščo, veliko, jih je treba označiti in oštevilčiti. V nasprotnem primeru se lahko zmedete.

Recimo, da na eni od linij prihaja do počasnega naraščanja obremenitve. Ko dosežena porabljena moč vrednost, enako zajamčenemu izklopu skupinskega stikala, bo za preostala dva odseka ostalo le (32 – 25) * 1,45 * 220 = 2,2 kW.

To je zelo malo glede na skupno porabo. Pri takšni shemi razdelilne ploščice se bo vhodni odklopnik pogosteje izklapljal kot naprave na linijah.

Zato je za ohranitev načela selektivnosti treba na odseke namestiti stikala z nazivno vrednostjo 20 ali 16 amperov. Potem bo ob enakem neravnovesju porabljene moči na drugi dve povezavi skupaj prišlo 3,8 ali 5,1 kW, kar je sprejemljivo.

Razmislimo o možnosti namestitve stikala z nazivno vrednostjo 20A na primeru ločene linije, namenjene kuhinji.

Nanjo so priključene in se lahko hkrati vklopijo naslednje električne naprave:

• Hladilnik, nazivne moči 400 W in zagonskega toka 1,2 kW;
• Dve zamrzovalni omari, moči 200 W;
• Pečica, moči 3,5 kW;
• Med delovanjem električne pečice je dovoljeno dodatno vklopiti samo eno napravo, najmočnejša med njimi je električni kotliček, ki porabi 2,0 kW.

Dvajsetamperni odklopnik omogoča več kot eno uro prepuščanje toka z močjo 20 * 220 * 1,13 = 5,0 kW. Zajamčen izklop v manj kot eni uri se zgodi pri prepuščanju toka 20 * 220 * 1,45 = 6,4 kW.

V kuhinji mora biti stalna priključitev na elektriko za hladilno opremo in štedilnik. Če obstaja tveganje prekoračitve toka, je mogoče sočasno delovanje drugih naprav izključiti tako, da se jim dodelita le dve vtičnici.

Ob hkratnem vklopu pečice in električnega kotlička bo skupna moč 5,5 kW ali 1,25-kratnik nazivne vrednosti odklopnika. Ker kotliček deluje kratek čas, do izklopa ne bo prišlo. Če se v tem trenutku vklopita še hladilnik in oba zamrzovalnika, bo moč znašala 6,3 kW ali 1,43-kratnik nazivne vrednosti.

Ta vrednost je že blizu parametra zajamčene sprožitve. Vendar je verjetnost pojava takšne situacije zelo majhna in trajanje obdobja bo zanemarljivo, saj je čas delovanja motorjev in kotlička kratek.

Začetni tok, ki nastane ob zagonu hladilnika, niti v seštevku z vsemi delujočimi napravami ne bo zadostoval za sprožitev elektromagnetnega sprožilca. Tako v danih pogojih lahko uporabite odklopnik 20 A.

Edina niansa je možnost povečanja napetosti na 230 V, kar dovoljujejo normativni dokumenti. Zlasti GOST 29322-2014 (IEC 60038:2009) določa standardno napetost 230 V z možnostjo uporabe 220 V.

Trenutno večina omrežij dobavlja elektriko z napetostjo 220 V. Če je parameter toka prilagojen mednarodnemu standardu 230 V, je možno preračunati nazivne vrednosti v skladu s to vrednostjo.

Zaključki in koristen video na to temo

Zgradba odklopnika. Izbira glavnega odklopnika glede na priključno moč. Pravila za razdelitev napajanja:

Izbira odklopnika glede na prepustnost kabla:

Izračun nazivnega toka odklopnika je zahtevna naloga, za rešitev katere je treba upoštevati številne pogoje. Od nameščenega odklopnika sta odvisna udobje vzdrževanja in varnost delovanja lokalnega električnega omrežja.

V primeru dvoma o sposobnosti pravilne izbire se je treba obrniti na izkušene električarje.

Prosimo, napišite komentarje v spodnjem bloku. Povejte o svojih izkušnjah pri izbiri odklopnikov. Delite koristne informacije in fotografije na temo članka, postavljajte vprašanja.