Selezione della macchina per potenza di carico, sezione del cavo e corrente: principi e formule per i calcoli

Per l'organizzazione di un alimentatore interno perfettamente funzionante, è necessario allocare filiali separate. Ogni linea deve essere dotata di un proprio dispositivo di protezione che protegge l'isolamento del cavo dalla fusione. Tuttavia, non tutti sanno quale dispositivo acquistare. Sei d'accordo?

Imparerai tutto sulla scelta delle macchine in base alla potenza di carico dall'articolo che abbiamo presentato. Ti diremo come determinare la potenza nominale di un interruttore della classe richiesta. Tenendo conto delle nostre raccomandazioni, si garantisce l'acquisto dei dispositivi necessari in grado di eliminare situazioni di pericolo durante il funzionamento del cablaggio.

Interruttori automatici per reti domestiche

Le organizzazioni di fornitura di energia elettrica effettuano il collegamento di case e appartamenti, eseguendo lavori di collegamento del cavo al centralino. Tutte le attività per l'installazione del cablaggio nella stanza sono svolte dai proprietari o da specialisti assunti.

Per scegliere una macchina automatica per proteggere ogni singolo circuito, è necessario conoscerne la classificazione, la classe e alcune altre caratteristiche.

Parametri chiave e classificazione

Le macchine domestiche sono installate all'ingresso di un circuito elettrico a bassa tensione e sono progettate per risolvere i seguenti problemi:

• accensione o spegnimento manuale o elettronico del circuito elettrico;
• protezione del circuito: blackout con un leggero sovraccarico prolungato;
• protezione del circuito: interruzione di corrente istantanea durante il corto circuito.

Ogni interruttore ha una caratteristica espressa in ampere, che viene chiamata corrente nominale (io_n) o "valore nominale".

L'essenza di questo valore è più facile da capire usando il coefficiente in eccesso:

K = I / I_n,

dove sono la vera forza attuale.

• K <1.13: la disconnessione (scatto) non avverrà entro 1 ora;
• K> 1.45: l'arresto avverrà entro 1 ora.

Questi parametri sono fissati nella clausola 8.6.2. GOST R 50345-2010.Per scoprire per quanto tempo durerà un viaggio a K> 1.45, è necessario utilizzare un grafico che rifletta le caratteristiche tempo-corrente di un particolare modello di macchina.

Se la corrente supera il valore nominale dell'interruttore di 2 volte, l'apertura avverrà in un periodo da 8 secondi a 4 minuti. La velocità di risposta dipende dall'impostazione del modello e dalla temperatura ambiente.

Inoltre, ogni tipo di interruttore ha un intervallo di corrente (io_un), in cui viene attivato il meccanismo di scatto istantaneo:

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

I dispositivi di tipo "B" sono utilizzati principalmente per linee di notevole lunghezza. Gli interruttori di classe “C” sono utilizzati in locali residenziali e per ufficio e dispositivi contrassegnati con “D” proteggono i circuiti in cui sono presenti apparecchiature con un elevato coefficiente di corrente di avviamento.

La linea standard di macchine per la casa comprende dispositivi con valori nominali di 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 e 63 A.

Il design delle versioni

Nel moderno interruttore automatico Esistono due tipi di rilascio: termico ed elettromagnetico.

Il rilascio bimetallico ha la forma di una piastra composta da due metalli conduttivi con diversa espansione termica. Tale progetto, con un prolungato superamento del valore nominale, porta al riscaldamento del pezzo, alla sua flessione e attivazione del meccanismo di apertura del circuito.

In alcune macchine, utilizzando la vite di regolazione, è possibile modificare la corrente alla quale si verifica lo scatto. In precedenza, questa tecnica veniva spesso utilizzata per "mettere a punto" il dispositivo, ma questa procedura richiede conoscenze specialistiche approfondite e numerosi test.

Ruotando la vite di regolazione (evidenziata in un rettangolo rosso) in senso antiorario, è possibile ottenere un tempo di risposta più lungo per il rilascio termico

Ora sul mercato puoi trovare molti modelli di rating standard di diversi produttori, le cui caratteristiche tempo-corrente sono leggermente diverse (ma allo stesso tempo conformi ai requisiti normativi). Pertanto, è possibile scegliere una macchina con le impostazioni "di fabbrica" ​​necessarie, il che elimina il rischio di una calibrazione errata.

Un rilascio elettromagnetico impedisce il surriscaldamento della linea a causa di un corto circuito. Reagisce quasi istantaneamente, ma allo stesso tempo, il valore della forza corrente deve essere più volte superiore al valore nominale. Strutturalmente, questa parte è un solenoide. La sovracorrente genera un campo magnetico che sposta il nucleo, aprendo il circuito.

Rispetto dei principi di selettività

In presenza di un circuito elettrico ramificato, è possibile organizzare la protezione in modo tale che, in caso di corto circuito, venga disattivato solo il ramo su cui si verifica l'emergenza. Per questo, viene utilizzato il principio di selettività degli interruttori.

Diagramma visivo che mostra il principio di funzionamento di un sistema di interruttori con una funzione implementata di funzionamento della selettività (selettività) in caso di cortocircuito

Per garantire lo spegnimento selettivo, sui gradini inferiori sono installati dispositivi automatici con interruzione istantanea, aprendo il circuito in 0,02 - 0,2 secondi. L'interruttore, situato in uno stadio superiore, ha un ritardo di intervento di 0,25 - 0,6 se è realizzato secondo uno speciale circuito "selettivo" secondo DIN VDE 0641-21.

Per una sicurezza garantita funzionamento selettivo di macchine automatiche è meglio usare macchine di un produttore. Per gli interruttori di circuito di un singolo intervallo di modelli, esistono tabelle di selettività che indicano possibili combinazioni.

Regole di installazione semplici

La parte del circuito che deve essere protetta con un interruttore automatico può essere monofase o trifase, avere un neutro e un filo PE (terra). Pertanto, le macchine hanno da 1 a 4 poli, che conducono un nucleo conduttivo.Quando vengono create le condizioni per l'intervento, tutti i contatti vengono contemporaneamente disconnessi.

Le macchine nella schermatura sono montate su una guida DIN appositamente progettata. Fornisce una connessione compatta e sicura, nonché un comodo accesso allo switch.

Le macchine sono installate come segue:

• unipolare per fase;
• bipolare per fase e neutro;
• tripolare in 3 fasi;
• quadripolare in 3 fasi e neutro.

È vietato eseguire le seguenti operazioni:

• installare interruttori unipolari su neutro;
• inserire il filo PE nella macchina;
• installare tre dispositivi unipolari invece di un interruttore tripolare se al circuito è collegato almeno un utente trifase.

Tutti questi requisiti sono indicati nell'EMP e devono essere rispettati.

In ogni casa o stanza a cui è collegata l'elettricità, è installata una macchina introduttiva. Il suo valore è determinato dal fornitore e questo valore è indicato nel contratto per il collegamento dell'elettricità. Lo scopo di tale interruttore è proteggere la sezione dal trasformatore al consumatore.

Dopo la macchina introduttiva, un contatore è collegato alla linea (monofase o trifase) e dispositivo corrente residua, le cui funzioni differiscono dal funzionamento di un interruttore automatico e di un interruttore differenziale.

Se la stanza è cablata in più circuiti, ognuno di essi è protetto da una macchina separata, la cui potenza indicato sulla marcatura. Le loro classificazioni e classi sono determinate dal proprietario dei locali, tenendo conto del cablaggio esistente o della potenza dei dispositivi collegati.

Un contatore elettrico e interruttori automatici sono installati in un quadro che soddisfa tutti i requisiti di sicurezza e può essere facilmente integrato all'interno di una stanza

Quando si sceglie un posto per posto centralino si deve ricordare che la temperatura dell'aria influenza le proprietà del rilascio termico. Pertanto, si consiglia di avere una rotaia con macchine all'interno della stanza.

Calcolo del valore nominale richiesto

La principale funzione protettiva dell'interruttore si estende al cablaggio, quindi la valutazione viene eseguita lungo la sezione trasversale del cavo. In questo caso, l'intero circuito dovrebbe garantire il regolare funzionamento dei dispositivi ad esso collegati. Il calcolo dei parametri di sistema è semplice, ma molte sfumature devono essere prese in considerazione per evitare errori e problemi.

Determinare la capacità totale dei consumatori

Uno dei parametri principali del circuito elettrico è la massima potenza possibile dei consumatori di energia elettrica ad esso collegata. Nel calcolare questo indicatore, non puoi semplicemente riassumere i dati del passaporto dei dispositivi.

Componente attivo e valutato

Per qualsiasi dispositivo alimentato a energia elettrica, il produttore deve indicare la potenza attiva (P). Questo valore determina la quantità di energia che verrà irrevocabilmente convertita come risultato dell'apparato e per la quale l'utente pagherà sul contatore.

Ma per i dispositivi con condensatori o un induttore, esiste un'altra potenza con un valore diverso da zero, che si chiama reattivo (Q). Raggiunge il dispositivo e ritorna quasi immediatamente indietro.

La componente reattiva non partecipa al calcolo dell'elettricità utilizzata, ma insieme a quella attiva forma la cosiddetta potenza "piena" o "nominale" (S), che fornisce un carico al circuito.

cos (f) è un parametro con il quale è possibile determinare il totale (potenza nominale) da attivo (consumato). Se non è uguale all'unità, è indicato nella documentazione tecnica per l'apparecchio elettrico

È necessario considerare il contributo di un dispositivo separato al carico totale sui fili conduttivi e sulla macchina in base alla sua piena potenza: S = P / cos (f).

Aumento delle correnti iniziali

La prossima caratteristica di alcuni tipi di elettrodomestici è la presenza di trasformatori, motori elettrici o compressori. Tali dispositivi all'inizio dell'operazione consumano una corrente di avviamento (iniziale).

Il suo valore può essere più volte superiore rispetto agli indicatori standard, ma il tempo di funzionamento ad alta potenza è piccolo e di solito varia da 0,1 a 3 secondi. Un tale aumento a breve termine non porterà al funzionamento del rilascio termico, ma il componente elettromagnetico dell'interruttore, che è responsabile del corto circuito di sovracorrente, può reagire.

Questa situazione è particolarmente rilevante per le linee affittate a cui sono collegate attrezzature come le macchine per la lavorazione del legno. In questo caso, è necessario calcolare l'amperaggio e, forse, ha senso utilizzare un automa di classe "D".

Fattore di domanda

Per i circuiti ai quali è collegata una grande quantità di apparecchiature e non esiste alcun dispositivo che consuma la maggior parte della corrente, un coefficiente di domanda (ks). Il significato della sua applicazione è che tutti i dispositivi non funzioneranno contemporaneamente, quindi la somma della potenza nominale porterà a un tasso sopravvalutato.

Il coefficiente di domanda per gruppi di consumatori elettrici è stabilito nella clausola 7 della SP 256.1325800.2016. Puoi anche fare affidamento su questi indicatori quando calcoli in modo indipendente la massima potenza

Questo coefficiente può assumere un valore uguale o inferiore a uno. Calcoli stimati della potenza (P_r) di ciascun dispositivo si verifica secondo la formula:

P_r = ks * S

La potenza nominale totale di tutti i dispositivi viene utilizzata per calcolare i parametri del circuito. L'uso del coefficiente di domanda è consigliabile per uffici e piccoli negozi al dettaglio con un gran numero di computer, apparecchiature per ufficio e altre apparecchiature alimentate da un circuito.

Per le linee con un numero limitato di consumatori, questo coefficiente non viene utilizzato nella sua forma pura. Dal conteggio della potenza, tali dispositivi vengono rimossi la cui inclusione è improbabile contemporaneamente a più dispositivi che consumano energia.

Quindi, ad esempio, ci sono poche possibilità di un lavoro una tantum in un salotto con un ferro da stiro e un aspirapolvere. E per le officine con un numero ridotto di personale, vengono presi in considerazione solo 2-4 degli utensili elettrici più potenti.

Calcolo attuale

La scelta di un automa viene effettuata in base al valore massimo dell'intensità di corrente consentita nella sezione del circuito. È necessario ottenere questo indicatore, conoscendo la potenza totale dei consumatori elettrici e la tensione nella rete.

Secondo GOST 29322-2014, da ottobre 2015, il valore della tensione dovrebbe essere pari a 230 V per una rete ordinaria e 400 V per una trifase. Tuttavia, nella maggior parte dei casi, i vecchi parametri sono ancora validi: 220 e 380 V, rispettivamente. Pertanto, per l'accuratezza dei calcoli, è necessario eseguire misurazioni utilizzando un voltmetro.

Puoi misurare la tensione nella tua rete domestica usando un voltmetro o un multimetro. Per fare ciò, basta collegare i suoi contatti a una presa di corrente

Un altro problema particolarmente rilevante per cablaggio privato, è la fornitura di alimentazione con tensione insufficiente. Le misurazioni su tali oggetti problematici possono mostrare valori che non rientrano nell'intervallo specificato da GOST.

Inoltre, a seconda del livello di consumo di elettricità dei vicini, il valore della tensione può variare notevolmente in un breve periodo di tempo.

Questo crea un problema non solo per il funzionamento dei dispositivi, ma anche per calcolo corrente. Quando la tensione cala, alcuni dispositivi semplicemente perdono energia e alcuni, che hanno uno stabilizzatore di ingresso, aumentano il consumo di elettricità.

È difficile calcolare qualitativamente i parametri del circuito necessari in tali condizioni. Pertanto, dovrai posare i cavi con una grande sezione nota (che è costosa) o risolvere il problema installando uno stabilizzatore di ingresso o collegando la casa a un'altra linea.

Lo stabilizzatore è installato accanto al centralino. Accade spesso che questo sia l'unico modo per ottenere i valori di tensione standard in casa

Dopo che è stata rilevata la potenza totale degli apparecchi elettrici (S) e il valore di tensione (U), calcolo della forza attuale (io) eseguita secondo le formule risultanti dalla legge di Ohm:

io_f = S / U_f per rete monofase

io_l = S / (1,73 * U_l) per rete trifase

Ecco l'indice "f"Indica i parametri di fase e"l"- lineare.

La maggior parte dei dispositivi trifase utilizza il tipo di connessione "a stella" ed è precisamente secondo questo schema che sta funzionando un trasformatore che produce corrente per il consumatore. Con un carico simmetrico, le forze lineari e di fase saranno identiche (io_l = io_f) e la tensione è calcolata dalla formula:

U_l = 1,73 * U_f

Le sfumature della selezione di una sezione del cavo

La qualità e i parametri di fili e cavi sono regolati da GOST 31996-2012. Secondo questo documento, vengono sviluppate specifiche tecniche per i prodotti, in cui è consentita una determinata gamma di valori di caratteristiche di base. Il produttore deve fornire una tabella di corrispondenza della sezione trasversale dei nuclei e la massima resistenza di corrente sicura.

La massima corrente consentita dipende dalla sezione dei conduttori e dal metodo di installazione. Possono essere posati nascosti (nel muro) o aperti (in un tubo o condotto)

È necessario scegliere un cavo in modo tale da garantire il flusso sicuro di corrente corrispondente alla potenza totale calcolata degli apparecchi elettrici. Secondo il PUE (Electrical Installation Rules), il minimo sezione dei cavi di designutilizzato in locali residenziali deve essere di almeno 1,5 mm².

Le dimensioni standard hanno i seguenti significati: 1.5; 2,5; 4; 6 e 10 mm².

A volte c'è un motivo per usare fili con una sezione trasversale di un passo più grande del minimo consentito. In questo caso, esiste la possibilità di collegare dispositivi aggiuntivi o sostituire quelli esistenti con dispositivi più potenti senza costosi e lunghi lavori di posa di nuovi cavi.

Calcolo dei parametri della macchina

Per qualsiasi circuito, deve essere soddisfatta la seguente disuguaglianza:

io_n <= I_p / 1.45

qui io_n - corrente nominale della macchina e io_p - corrente consentita per il cablaggio. Questa regola garantisce lo sgancio garantito per un prolungato superamento del carico consentito.

La disuguaglianza "In <= Ip / 1.45" è la condizione principale per completare una coppia di "cavo automatico". La mancata osservanza di questa regola può provocare un incendio.

La valutazione della macchina può essere calcolata sia dal carico totale, sia dalla sezione trasversale dei fili del cablaggio già posato. Supponiamo che esista uno schema di collegamento per gli apparecchi elettrici, ma il cablaggio non è ancora stato posato.

In questo caso, la sequenza di azioni è la seguente:

1. Calcolo della potenza corrente totale degli apparecchi elettrici collegati alla rete.
2. La scelta di un automa con un valore nominale non inferiore al valore calcolato.
3. Selezione della sezione del cavo in base alla potenza nominale della macchina.

Un esempio:

1. S = 4 kW; I = 4000/220 = 18 A;
2. io_n = 20 A;
3. io_p > = I_n * 1,45 = 29 A; D = 4 mm².

Se il cablaggio è già stato posato, la sequenza di azioni è diversa:

1. Determinazione della corrente consentita con una sezione e un metodo di cablaggio noti secondo la tabella fornita dal produttore.
2. Selezione dell'interruttore.
3. Calcolo della potenza dei dispositivi collegati. Gestire un gruppo di dispositivi in ​​modo che il carico totale sul circuito sia inferiore al valore nominale.

Un esempio Lasciare due cavi unipolari aperti in modo aperto, D = 6 mm²poi:

1. io_p = 46 A;
2. io_n <= I_p / 1.45 = 32 A;
3. S = i_n * 220 = 7,0 kW.

Nel paragrafo 2 dell'ultimo esempio, vi è una leggera approssimazione ammissibile. Valore esatto di I._n = I_p / 1.45 = 31.7 A arrotondato a 32 A.

Scelta tra più valori

A volte si verifica una situazione in cui è possibile selezionare più macchine con valori nominali diversi per proteggere il circuito. Ad esempio, con una potenza totale di apparecchi elettrici 4 kW (18 A), è stato selezionato un cablaggio con una sezione trasversale di conduttori in rame di 4 mm con un margine². Per questa combinazione, puoi mettere gli interruttori su 20 e 25 A.

Se lo schema elettrico dell'elettricista presuppone la presenza di una protezione a più livelli, è necessario scegliere le macchine in modo che il valore della valutazione di livello superiore (nella figura a destra sia 25 A) sia maggiore di quello degli interruttori di livelli inferiori

Il vantaggio di scegliere l'interruttore con il punteggio più alto è la possibilità di collegare dispositivi aggiuntivi senza modificare gli elementi del circuito. Questo è più spesso fatto.

A favore della scelta di un automa con un valore nominale inferiore, è favorevole il fatto che il suo rilascio termico risponda più rapidamente a un indicatore di corrente maggiore.Il fatto è che alcuni dispositivi potrebbero avere un malfunzionamento, che porterà ad un aumento del consumo di energia, ma non a un valore di corto circuito.

Ad esempio, una rottura del cuscinetto del motore della lavatrice comporterà un forte aumento della corrente nell'avvolgimento. Se la macchina risponde rapidamente al superamento dei valori e degli scatti consentiti, il motore non brucerà.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Il design dell'interruttore e la sua classificazione. Il concetto di caratteristiche tempo-corrente e la selezione della sezione nominale del cavo:

Calcolo della potenza dei dispositivi e della scelta della macchina utilizzando le disposizioni del PUE:

La scelta di un interruttore automatico dovrebbe essere presa in modo responsabile, poiché la sicurezza del sistema elettrico in casa dipende da questo. Con tutti i numerosi parametri di input e sfumature del calcolo, è necessario ricordare che la principale funzione protettiva della macchina si estende al cablaggio.

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