Cтраница 2
Номинальной силой тока плавкого предохранителя считается та наибольшая сила тока, которую предохранитель может выдерживать неопределенно долгое время, не разрушаясь. Она указывается на вставке предохранителя. Но сила тока плавления вставки предохранителя зависит от ряда причин и в первую очередь от длительности нагрузки током и условий охлаждения предохранителя.
Для номинальных сил тока принята следующая нормальная шкала: 200, 400, 600, 1 000, 1 500, 2 000, 3 000 и 4 000 А.
Блок рассчитан на номинальную силу тока 10 А, максимальную - 30 А, масса его 2 кг. Контрольно-измерительные пункты на кабеле связи размещают на кабельных соединительных муфтах с шагом 800 - 1000 м, что соответствует строительной длине кабеля. На газопроводах устанавливают самостоятельные контрольно-измерительные пункты. Броню и оболочку кабеля в соединительных муфтах не перемыкают, а выводят проводники в КИП, имеющий пять клемм, раздельно от брони и оболочки и маркируют их.
Если генератор будет отдавать номинальную силу тока и его напряжение при этом будет не менее 12 5 в для 12-вольтовых и 25 в для 24-вольтовых генераторов, то его следует считать исправным. В случае уменьшения отдачи тока замкнуть проводником зажимы Я и Ш генератора; если при этом напряжение и сила тока генератора повысятся, то следует считать неисправным реле-регулятор.
В рассчитаны соответственно на номинальную силу тока 200 и 400 А.
Командоконтроллеры серии КА-5000 на номинальную силу тока до 15 А имеют до 12 рабочих цепей и кроме нулевого положения по семь положений рукоятки в каждую сторону. Рукоятка может фиксироваться в каждом положении либо иметь самовозврат в нулевое положение.
Обмотки электродвигателя рассчитаны на определенную номинальную силу тока. С увеличением потребляемой мощности сила тока возрастает. Кроме того, возрастание силы тока происходит при уменьшении напряжения в сети и при отключении одной фазы. Если обрыв фазы произошел во время стоянки компрессора, то при включении электродвигателя мощность его оказывается недостаточной для разгона компрессора. Сила тока в обмотках примерно в 4 раза превышает номинальное значение. Двигатель не раскручивается и сильно перегревается.
Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».
Решил написать статью о расчете номинального тока для трехфазного электродвигателя.
Этот вопрос является актуальным и кажется на первый взгляд не таким и сложным, но почему-то в расчетах зачастую возникают ошибки.
В качестве примера для расчета я возьму трехфазный асинхронный двигатель АИР71А4 мощностью 0,55 (кВт).
Вот его внешний вид и бирка с техническими данными.
Если двигатель Вы планируете подключать в трехфазную сеть 380 (В), то значит его обмотки нужно соединить по схеме «звезда», т.е. на клеммнике необходимо соединить выводы V2, U2 и W2 между собой с помощью специальных перемычек.
При подключении этого двигателя в трехфазную сеть напряжением 220 (В) его обмотки необходимо соединить треугольником, т.е. установить три перемычки: U1-W2, V1-U2 и W1-V2.
Итак, приступим.
Внимание! Мощность на шильдике двигателя указывается не электрическая, а механическая, т.е. полезная механическая мощность на валу двигателя. Об этом отчетливо говорится в действующем ГОСТ Р 52776-2007, п.5.5.3:
Полезную механическую мощность обозначают, как Р2.
Еще реже, на бирке указывают мощность в лошадиных силах (л.с.), но такого я ни разу еще не встречал на своей практике. Для информации: 1 (л.с.) = 745,7 (Ватт).
Но нас интересует именно электрическая мощность, т.е. мощность, потребляемая двигателем из сети. Активная электрическая мощность обозначается, как Р1 и она всегда будет больше механической мощности Р2, т.к. в ней учтены все потери двигателя.
1. Механические потери (Рмех.)
К механическим потерям относятся трение в подшипниках и вентиляция. Их величина напрямую зависит от оборотов двигателя, т.е. чем выше скорость, тем больше механические потери.
У асинхронных трехфазных двигателей с фазным ротором еще учитываются потери между щетками и контактными кольцами. Более подробно об устройстве асинхронных двигателей Вы можете .
2. Магнитные потери (Рмагн.)
Магнитные потери возникают в «железе» магнитопровода. К ним относятся потери на гистерезис и вихревые токи при перемагничивании сердечника.
Величина магнитных потерь в статоре зависит от частоты перемагничивания его сердечника. Частота всегда постоянная и составляет 50 (Гц).
Магнитные потери в роторе зависят от частоты перемагничивания ротора. Эта частота составляет 2-4 (Гц) и напрямую зависит от величины скольжения двигателя. Но магнитные потери в роторе имеют малую величину, поэтому в расчетах чаще всего не учитываются.
3. Электрические потери в статорной обмотке (Рэ1)
Электрические потери в обмотке статора вызваны их нагревом от проходящих по ним токам. Чем больше ток, чем больше нагружен двигатель, тем больше электрические потери — все логично.
4. Электрические потери в роторе (Рэ2)
Электрические потери в роторе аналогичны потерям в статорной обмотке.
5. Прочие добавочные потери (Рдоб.)
К добавочным потерям можно отнести высшие гармоники магнитодвижущей силы, пульсацию магнитной индукции в зубцах и прочее. Эти потери очень трудно учесть, поэтому их принимают обычно, как 0,5% от потребляемой активной мощности Р1.
Все Вы знаете, что в двигателе электрическая энергия преобразуется в механическую. Если объяснить чуть подробнее, то при подведенной к двигателю электрической активной мощности Р1, некоторая ее часть затрачивается на электрические потери в обмотке статора и магнитные потери в магнитопроводе. Затем остаточная электромагнитная мощность передается на ротор, где она расходуется на электрические потери в роторе и преобразуется в механическую мощность. Часть механической мощности уменьшается за счет механических и добавочных потерь. В итоге, оставшаяся механическая мощность — это и есть полезная мощность Р2 на валу двигателя.
Все эти потери и заложены в единственный параметр — коэффициент полезного действия (КПД) двигателя, который обозначается символом «η» и определяется по формуле:
Кстати, КПД примерно равен 0,75-0,88 для двигателей мощностью до 10 (кВт) и 0,9-0,94 для двигателей свыше 10 (кВт).
Еще раз обратимся к данным, рассматриваемого в этой статье двигателя АИР71А4.
На его шильдике указаны следующие данные:
- тип двигателя АИР71А4
- заводской номер № ХХХХХ
- род тока — переменный
- количество фаз — трехфазный
- частота питающей сети 50 (Гц)
- схема соединения обмоток ∆/Y
- номинальное напряжение 220/380 (В)
- номинальный ток при треугольнике 2,7 (А) / при звезде 1,6 (А)
- номинальная полезная мощность на валу Р2 = 0,55 (кВт) = 550 (Вт)
- частота вращения 1360 (об/мин)
- КПД 75% (η = 0,75)
- коэффициент мощности cosφ = 0,71
- режим работы S1
- класс изоляции F
- класс защиты IP54
- название предприятия и страны изготовителя
- год выпуска 2007
Расчет номинального тока электродвигателя
В первую очередь необходимо найти электрическую активную потребляемую мощность Р1 из сети по формуле:
Р1 = Р2/η = 550/0,75 = 733,33 (Вт)
Величины мощностей подставляются в формулы в ваттах, а напряжение — в вольтах. КПД (η) и коэффициент мощности (cosφ) — являются безразмерными величинами.
Но этого не достаточно, потому что мы не учли коэффициент мощности (cosφ) , а ведь двигатель — это активно-индуктивная нагрузка, поэтому для определения полной потребляемой мощности двигателя из сети воспользуемся формулой:
S = P1/cosφ = 733,33/0,71 = 1032,85 (ВА)
Найдем номинальный ток двигателя при соединении обмоток в звезду:
Iном = S/(1,73·U) = 1032,85/(1,73·380) = 1,57 (А)
Найдем номинальный ток двигателя при соединении обмоток в треугольник:
Iном = S/(1,73·U) = 1032,85/(1,73·220) = 2,71 (А)
Как видите, получившиеся значения равны токам, указанным на бирке двигателя.
Для упрощения, выше приведенные формулы можно объединить в одну общую. В итоге получится:
Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η)
Поэтому, чтобы определить номинальный ток двигателя, необходимо в данную формулу подставлять механическую мощность Р2, взятую с бирки, с учетом КПД и коэффициента мощности (cosφ), которые указаны на той же бирке или в паспорте на электродвигатель.
Перепроверим формулу.
Ток двигателя при соединении обмоток в звезду:
Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 550/(1,73·380·0,71·0,75) = 1,57 (А)
Ток двигателя при соединении обмоток в треугольник:
Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 550/(1,73·220·0,71·0,75) = 2,71 (А)
Надеюсь, что все понятно.
Примеры
Решил привести еще несколько примеров с разными типами двигателей и мощностями. Рассчитаем их номинальные токи и сравним с токами, указанными на их бирках.
Как видите, этот двигатель можно подключить только в трехфазную сеть напряжением 380 (В), т.к. его обмотки собраны в звезду внутри двигателя, а в клеммник выведено всего три конца, поэтому:
Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 1500/(1,73·380·0,85·0,82) = 3,27 (А)
Полученный ток 3,27 (А) соответствует номинальному току 3,26 (А), указанному на бирке.
Данный двигатель можно подключать в трехфазную сеть напряжением, как на 380 (В) звездой, так и на 220 (В) треугольником, т.к. в клеммник у него выведено 6 концов:
Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 3000/(1,73·380·0,83·0,83) = 6,62 (А) — звезда
Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 3000/(1,73·220·0,83·0,83) = 11,44 (А) — треугольник
Полученные значения токов при разных схемах соединения обмоток соответствуют номинальным токам, указанных на бирке.
3. Асинхронный двигатель АИРС100А4 мощностью 4,25 (кВт)
Аналогично, предыдущему.
Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 4250/(1,73·380·0,78·0,82) = 10,1 (А) — звезда
Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 4250/(1,73·220·0,78·0,82) = 17,45 (А) — треугольник
Расчетные значения токов при разных схемах соединения обмоток соответствуют номинальным токам, указанных на шильдике двигателя.
Этот двигатель можно подключить только в трехфазную сеть напряжением 6 (кВ). Схема соединения его обмоток — звезда.
Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 630000/(1,73·6000·0,86·0,947) = 74,52 (А)
Расчетный ток 74,52 (А) соответствует номинальному току 74,5 (А), указанному на бирке.
Дополнение
Представленные выше формулы это конечно хорошо и по ним расчет получается более точным, но есть в простонародье более упрощенная и приблизительная формула для расчета номинального тока двигателя, которая наибольшее распространение получила среди домашних умельцев и мастеров.
Все просто. Берете мощность двигателя в киловаттах, указанную на бирке и умножаете ее на 2 — вот Вам и готовый результат. Только данное тождество уместно для двигателей 380 (В), собранных в звезду. Можете проверить и поумножать мощности приведенных выше двигателей. Но лично я же настаиваю Вам использовать более точные методы расчета.
P.S. А вот теперь, как мы уже определились с токами, можно приступать к выбору автоматического выключателя, предохранителей, тепловой защиты двигателя и контакторов для его управления. Об этом я расскажу Вам в следующих своих публикациях. Чтобы не пропустить выход новых статей — подписывайтесь на рассылку сайта «Заметки электрика». До новых встреч.
Для обеспечения надежной защиты кабеля с помощью автоматического выключателя нужно учитывать некоторые особенности работы этого устройства и провести правильный подбор. Дело в том, что ток (I n), который указан в маркировке автомата, на самом деле является рабочим током, и его превышение в определенном диапазоне не вызывает немедленного отключения сети.
Номиналы автоматов для защиты кабеля электропроводки
Например, если маркировка С25, то это означает, что ток силой 25А может течь по этой цепи неограниченное время. Если превышение будет до 13% (28,5А), то отключение может наступить более чем через час работы, до 45% (36,25А) – менее часа. Для гарантированной защиты сети важно, чтобы повышенный ток не превышал допустимый ток в кабеле.
Такой алгоритм работы автомата, с одной стороны, снизит вероятность ложного срабатывания, но с другой – требует более обдуманно подойти к выбору автомата.
Правильный выбор автоматического выключателя – задача не простая, но от ее решения зависит безопасная эксплуатация дома или квартиры и уменьшение материальных затрат.
Параметры
Номинальный ток (I n)
Автоматические выключатели имеют стандартизованный ряд номинальных токов, это отражено в ГОСТ Р 50345–99, данные сведены в таблицу. Это длительные токи, текущие через автомат и не вызывающие его отключения. По таблице можно подобрать номинальный ток автоматического выключателя. В ней приведен стандартный ряд номинальных токов (I n) для автоматов, применяемых в России.
Стандартизированный ряд номинальных токов (In) для автоматов
| Номинальный ток А | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.5 | 1 | 1.6 | 2 | 2.5 | 3 | 4 | 5 | 6,3 (или 6) | |
| 8 | 10 | 16 | 25 | 31,5 (или 32) | 40 | 50 | 63 | ||
| 80 | 100 | 125 | 160 | 200 | 250 | 320 | 400 | 500 | 630 |
| 800 | 1000 | 1600 | 2000 | 2500 | 4000 | 5000 | 6300 |
Однако на время отключения оказывает влияние температура окружающей среды и способ монтажа выключателя. Так, повышение температуры воздуха в месте установки автомата вызывает сокращение этого периода, понижение – удлиняет. Одиночно установленный выключатель имеет более длительный период, а установленный в группе – сокращенный, из-за влияния соседних автоматов.
Приведенная ниже таблица отражает информацию о токах, приводящих к отключению в длительной перспективе, она позволит выбрать необходимый номинал. Это нормируемые токи по ГОСТУ.
Нормируемые токи по ГОСТУ для выбора номинала автомата
| Характе- ристика срабаты- вания автоматов типа B, C, D | Номинал автомата | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6A | 10A | 13A | 16A | 20A | 25A | 32A | 40A | 50A | |
| Отклю- чение НЕ РАНЬШЕ, чем 1 час (1,13*In) | 6,78 A | 11,3 A | 14,69 A | 18,08 A | 22,6 A | 28,25 A | 36,16 A | 45,2 A | 56,5 A |
| Отклю- чение НЕ БОЛЬШЕ, чем 1 час (1,45*In) | 8,7 A | 14,5 A | 18,85 A | 23,2 A | 29 A | 36,25 A | 46,4 A | 58 A | 72,5 A |
По приведенной таблице можно сделать выбор автомата по току отключения. Например, известно, что кабель в открытой проводке с медной жилой сечением 4 мм 2 имеет допустимый ток 30А (т. 1.3.4-1.3.8. ПУЭ). Находим в таблице ближайший меньший ток отключения, это – 29А, значит, нам нужен автомат С20. Если выбрать автомат с номинальным током С25, то длительно протекающий ток в кабеле составит 36,25А, время отключение автомата может достигать 1 часа. За это время кабель может нагреться до значительной температуры, что вызовет оплавление изоляции. Если повторение такой ситуации не исключено, то это обязательно приведет к аварии.
Также невозможно без сложных измерений точно определить, при каком токе нагрузки сработает тот или иной конкретный экземпляр, но существует коридор, в котором гарантированно сработает любой экземпляр этого номинала.
Время-токовые характеристики
Эти характеристики представлены в виде графика, по которому можно довольно точно определить ток и время, когда произойдет гарантированное отключение устройства.
Графики для определения времени отключения автомата
Например, можно узнать, через какой промежуток времени произойдет отключение автомата типа С, если через него протекает ток в полтора раза больше номинального, т. е. I/I n =1,5. Проводим на графике вертикальную линию так, чтобы она пересекла область значений и от точек пересечения этой прямой с голубой зоной проводим горизонтальные линии до оси Y.
На оси Y видим время: минимальное – 50 сек., максимальное – в районе 6 мин. Значит, при двойном превышении тока этот кабель будет работать под такой нагрузкой до 6 мин.
Для определения токов отключения для других типов, B или D, следует провести горизонтальные линии до оси Y от соответствующих областей.
При коротком замыкании автоматы работают очень надежно, отключая сеть менее чем через 0,1 сек, за такой промежуток времени кабель не успевает заметно нагреться.
Если произошло аварийное отключение, не спешите включать автомат, сначала отключите мощные приборы, особенно нагревательные: утюг, кипятильник, электроплиту, микроволновку и т. д. Включайте автомат спустя 5–10 мин., если произошло повторное отключение, то лучше вызвать специалиста.
Кабели ГОСТ 31996–2012
При выборе автомата необходимо учитывать характеристики кабелей. Важнейшей является допустимый ток (I доп). Она показывает, при каком максимальном токе кабель может работать на протяжении всего срока службы. Данная таблица из ПУЭ содержит сведения о допустимых токах кабеля в зависимости от материала и условий прокладки кабелей.
Допустимые токи для кабеля в зависимости от материалов
| Открытая проводка | Сече- ние кабе- ля, мм2 | Закрытая проводка | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Медь | Алюминий | Медь | Алюминий | |||||||||
| Ток А | Мощ- ность, квт | Ток А | Мощ- ность, квт | Ток А | Мощ- ность, квт | Ток А | Мощ- ность, квт |
|||||
| 220 В | 380 В | 220 В | 380 В | 220 В | 380 В | 220 В | 380 В | |||||
| 11 | 2.4 | - | - | - | - | 0.5 | - | - | - | - | - | - |
| 15 | 3.3 | - | - | - | - | 0.75 | - | - | - | - | - | - |
| 17 | 3.7 | 6.4 | - | - | - | 1 | 14 | 3 | 5.3 | - | - | - |
| 23 | 5 | 8.7 | - | - | - | 1.5 | 15 | 3.3 | 5.7 | - | - | - |
| 26 | 5.7 | 9.8 | 21 | 4.6 | 7.9 | 2 | 19 | 4.1 | 7.2 | 14 | 3 | 5.3 |
| 30 | 6.6 | 11 | 24 | 5.2 | 9.1 | 2.5 | 21 | 4.6 | 7.9 | 16 | 3.5 | 6 |
| 41 | 9 | 15 | 32 | 7 | 12 | 4 | 27 | 5.9 | 10 | 21 | 4.6 | 7.9 |
| 50 | 11 | 19 | 39 | 8.5 | 14 | 6 | 34 | 7.4 | 12 | 26 | 5.7 | 9.8 |
| 80 | 17 | 30 | 60 | 13 | 22 | 10 | 50 | 11 | 19 | 38 | 8.3 | 14 |
| 100 | 22 | 38 | 75 | 16 | 28 | 16 | 80 | 17 | 30 | 55 | 12 | 20 |
| 140 | 30 | 53 | 105 | 23 | 39 | 25 | 100 | 22 | 38 | 65 | 14 | 24 |
| 170 | 37 | 64 | 130 | 28 | 49 | 35 | 130 | 29 | 51 | 75 | 16 | 28 |
Из этой таблицы можно найти необходимое сечение кабеля и допустимый ток в зависимости от условий прокладки проводки, открытая или зарытая. Например, мощность всех приборов в квартире 9 квт. Для открытой однофазной медной проводки сечение провода 4 мм 2 , ток 41А, для закрытой – ближайшее большее значение мощности 11 квт, сечение 10 мм 2 , ток 50А. Ближайший меньший номинал автоматического выключателя –32А.
Если существует сомнение в качестве электропроводки, то лучше проявить осторожность и выбрать автомат номиналом меньше, чем значение в таблице.
Квартирная сеть имеет разветвленную структуру: в каждой ветви будет протекать ток разной силы, поэтому провода имеют различное сечение. Если поставить один автомат только на входе, то он не сможет защитить отдельные участки проводки от перегрузки. Если всю сеть проложить кабелем одного сечения, то это неоправданные денежные затраты. Лучшим выходом будет установка на каждом участке автомата на соответствующий ток. На рисунке приведена примерная структура.
Установка автоматов на соответствующий ток
На рисунке четко видно нагрузку на каждом участке и сечение провода. Установив соответствующие автоматы, можно надежно защитить всю сеть от короткого замыкания или перегрузки. Кроме того, в любой момент имеется возможность выбрать и отключить тот или иной участок, сохранив работоспособность остальной сети.
При использовании в быту мощных асинхронных двигателей, особенно 3-фазных, например, электроинструментов, желательно их включать через отдельный автомат, так как они имеют большой пусковой ток, и при работе через общий автомат может произойти отключение сети даже при штатной работе оборудования.
Выбор сечения. Видео
Про выбор сечения кабеля и номинала автомата подробно можно узнать из этого видео.
Если выбор автоматического выключателя проводится для существующей сети, то в первую очередь надо знать сечение проводки, и уже по ней делать выбор. Если сеть еще не прокладывалась, то надо начинать с подсчета возможной нагрузки с учетом всех бытовых приборов, которые планируется подключать. Проводка служит при правильной эксплуатации 20-30 лет, за это время, скорее всего, в быту появятся новые приборы, поэтому следует предусмотреть запас по мощности процентов 20.
Толковый словарь русского языка академика Ожегова объясняет значение слова «номинальный», как обозначенный, называющийся, но не исполняющий своих обязанностей, назначения, то есть фиктивный.
Это определение довольно точно поясняет электротехнические термины номинального напряжения, тока и мощности. Они вроде бы есть, назначены и определены, но на самом деле служат только как ориентиры для электриков. Действительные численные выражения этих параметров в реальности отличаются от назначенных величин.
К примеру, всем нам хорошо знакома переменная однофазная сеть с напряжением 220 вольт, которое считается номинальным. На самом деле его величина по ГОСТ может достигать только до верхнего предела 252 вольта. Так действует государственный стандарт.
Такая же картина просматривается и с номинальным током.
Принцип определения номинального тока
За основу выбора его величины взят максимально возможный тепловой нагрев электрических проводников, включая их изоляцию, которые должны неограниченно долгое время надежно работать под нагрузкой.
При номинальном токе поддерживается тепловой баланс между:
нагревом проводников от температурного воздействия электрических зарядов, описанным действием закона Джоуля-Ленца;
охлаждением за счет отвода части тепла в окружающую среду.
При этом тепло Q1 не должно оказывать влияние на механические и прочностные характеристики металла, а Q2 - на изменение химических и диэлектрических свойств слоя изоляции.
Даже при небольшом превышении номинального значения тока через какой-то промежуток времени потребуется снимать напряжение с электрооборудования для охлаждения металла токовода и изоляции. В противном случае их электротехнические свойства нарушатся и возникнет пробой диэлектрического слоя или деформация металла.
Любое электрическое оборудование (включая источники тока, его потребители, соединительные провода и системы, защитные устройства) рассчитывается, проектируется и изготавливается под работу при определенном номинальном токе.
Его величина указывается не только в технической заводской документации, но и на корпусе или шильдиках электрооборудования.
На приведенной фотографии четко видны величины номинального тока 2,5 и 10 ампер, которые выполнены методом штамповки при изготовлении электрической вилки.
С целью стандартизации оборудования ГОСТом 6827-76 введен в действие целый ряд значений номинальных токов, при которых должны работать практически все электроустановки.
Как подбирается защитное устройство по номинальному току
Поскольку номинальный ток определяет возможность длительной работы электрооборудования без каких-либо повреждений, то все защитные устройства по току настраиваются на срабатывание по его превышению.
На практике довольно часто встречаются ситуации, когда на непродолжительный период в схеме питания возникает перегрузка по различным причинам. При этом температура металла проводника и слоя изоляции не успевают достичь того предела, когда возникает нарушение их электротехнических свойств.
По этим причинам зона перегруза выделена в отдельную область, которая ограничивается не только величиной, но и продолжительностью действия. При достижении критических температурных значений слоя изоляции и металла проводника напряжения с электроустановки должно сниматься для ее охлаждения.
Эти функции выполняют защиты от перегруза, работающие по термическому принципу:
предохранители;
тепловые расцепители.
Они воспринимают тепловую нагрузку и настраиваются на ее отключение с определенной выдержкой времени. Уставка защит, выполняющих «мгновенную» отсечку нагрузки, лежит чуть выше тока перегрузки. Термин «мгновенная» на самом деле определяет действие за минимально возможный промежуток времени. Для современных самых быстрых токовых защит отсечка выполняется за время, чуть меньшее 0,02 секунды.
Рабочий ток в обычном режиме питания чаще всего по своей величине меньше номинального.
В приведенном примере разобран случай для схем переменного тока. В цепях постоянного напряжения принципиального отличия соотношений между рабочим, номинальным током и выбором уставок для работы защит нет.
Как настроен автоматический выключатель для работы по номинальному току
В защитах промышленных устройств и бытовых электросетей наибольшее распространение получили автоматические выключатели, которые совмещают в своей конструкции:
тепловые расцепители, работающие с выдержкой времени;
токовую отсечку, очень быстро отключающую аварийный режим.
При этом автоматические выключатели изготавливаются на номинальное напряжение и ток. По их величине выбирают защитные устройства для работы в конкретных условиях определенной схемы.
Для этого стандартами определены 4 типа времятоковых характеристик для разных конструкций автоматов. Они обозначаются латинскими буквами А, В, С, D и созданы для гарантированного отключения аварий с кратностью тока номинального режима от 1,3 до 14.
Автоматический выключатель по времятоковой характеристике с учетом температуры окружающей его среды подбирается под определенный вид нагрузки, например:
полупроводниковые приборы;
системы освещения;
схемы со смешанными нагрузками и умеренными пусковыми токами;
цепи с большой перегрузочной способностью.
Времятоковая характеристика может состоять из трех зон действия, как показано на картинке, или двух (без средней).
Обозначение номинального тока можно найти на корпусе автомата. На картинке показан выключатель на котором обозначена величина 100 ампер.
Это означает, что он сработает (отключится) не от номинального тока (100 А), а от его превышения. Допустим, если отсечка автомата настроена на кратность 3,5, то ток величиной 100х3,5=350 ампер и более будет ею остановлен без выдержки времени.
Когда же тепловой расцепитель настроен на кратность 1,25, то при достижении значения 100х1,25=125 ампер отключение произойдет через какое-то время, например, один час. При этом схема этот период будет работать с перегрузом.
Следует учитывать, что на время отключения автомата влияют и другие факторы, связанные с поддержанием температурного режима защиты:
условия окружающей среды;
степень заполнения распределительного щитка аппаратурой;
возможности нагрева или охлаждения от посторонних источников.
Как подбирается электропроводка и автоматический выключатель по номинальному току
Для определения основных электротехнических параметров защит и проводов в обязательном порядке учитывается приложенная к ним нагрузка. Для этого проводят ее расчет по номинальной мощности подключенных в работу приборов с учетом коэффициента их занятости.
Например, к розеточной группе, расположенной на кухне, подключены в работу посудомоечная машина, мультиварка, электродуховка и микроволновая печь которые потребляют суммарную мощность в обычном режиме 5660 ватт (с учетом периодичности включений).
Номинальное напряжение бытовой сети 220 вольт. Определим ток нагрузки, который будет проходить через провода и защитные устройства делением мощности на напряжение. I=5660/220=25,7 А.
Далее смотрим таблицу ряда номинальных токов для электрооборудования. В ней автоматического выключателя на такой ток нет. Но, производители выпускают автоматы на 25 ампер. Его величина ближе всего соответствует нашим задачам. Поэтому его и выбираем за основу защитного устройства для электропроводки потребителей розеточной группы.
После этого нам необходимо определиться с материалом проводов и поперечным сечением. Возьмем за основу медь, поскольку алюминиевая проводка даже в бытовых целях уже не пользуется популярностью из-за своих эксплуатационных характеристик.
В справочниках электриков приводятся таблицы подбора проводов из разных материалов по токовой нагрузке. Возьмем наш случай с учетом того, что проводка выполняется отдельным кабелем с полиэтиленовой изоляцией, спрятанным в штробу стен. Температурные пределы примем соответствующими комнатным условиям.
Таблица нам представит сведения, что минимально допустимое поперечное сечение стандартного медного провода для нашего случая - 4 мм квадратных. Меньше брать нельзя, но лучше его увеличить.
Иногда возникает задача подбора номинала защит под уже работающую проводку. В этом случае вполне оправданно определить электроизмерительным инструментом ток нагрузки сети потребителей и сравнить его с тем, который рассчитан вышеприведенным теоретическим методом.
Таким способом термин «номинальный ток» помогает электрикам ориентироваться в технических характеристиках электрооборудования.
В предыдущей серии статей мы подробно изучили назначение, конструкцию и принцип действия автоматического выключателя, разобрали его основные характеристики и схемы подключения, теперь, используя эти знания, вплотную приступим к вопросу выбора автоматических выключателей. В этой публикации мы рассмотрим, как рассчитать номинальный ток автоматического выключателя.
Эта статья продолжает цикл публикаций . В следующих публикациях планирую подробно разобрать, как выбрать сечение кабеля, рассмотреть расчет электропроводки квартиры на конкретном примере с расчетом сечения кабеля, выбором номиналов и типов автоматов, разбивкой проводки на группы. В завершении серии статей по автоматическим выключателям будет подробный пошаговый комплексный алгоритм их выбора.
Хотите не пропустить выхода этих материалов? Тогда подписывайтесь на новости сайта, форма подписки справа и в конце этой статьи.
Итак, приступим.
Электропроводка в квартире или доме обычно разделена на несколько групп.
Групповая линия питает несколько однотипных потребителей и имеет общий аппарат защиты. Другими словами — это несколько потребителей, которые подключены параллельно к одному питающему кабелю от и для этих потребителей установлен общий автоматический выключатель.
Проводка каждой группы выполняется электрическим кабелем определенного сечения и защищается отдельным автоматическим выключателем.
Для расчета номинального тока автомата необходимо знать максимальный рабочий ток линии, который допускается для ее нормальной и безопасной работы.
Максимальный ток, который кабель может выдержать не перегреваясь, зависит от площади сечения и материала токопроводящей жилы кабеля (медь или алюминий), а так же от способа прокладки проводки (открытая или скрытая).
Также необходимо помнить, что автоматический выключатель служит для защиты от сверхтоков электропроводки, а не электрических приборов. То есть автомат защищает кабель, который проложен в стене от автомата в электрическом щите к розетке, а не телевизор, электроплиту, утюг или стиральную машину, которые подключены к этой розетке.
Поэтому номинальный ток автоматического выключателя выбирается, прежде всего, исходя из сечения применяемго кабеля, а затем уже берется в расчет подключаемая электрическая нагрузка. Номинальный ток автомата должен быть меньше максимально допустимого тока для кабеля данного сечения и материала.
Расчет для группы потребителей отличается от расчета сети одиночного потребителя.
Начнем с расчета для одиночного потребителя.
1.А. Расчет токовой нагрузки для одиночного потребителя
В паспорте на прибор (или на табличке на корпусе) смотрим его потребляемую мощность и определяем расчетный ток:
В цепи переменного тока существует два разных типа сопротивления – активное и реактивное. Поэтому мощность нагрузки характеризуется двумя параметрами: активной мощностью и реактивной мощностью .
Коэффициент мощности cos φ характеризует количество реактивной энергии, потребляемой устройством. Большинство бытовой и офисной техники имеет активный характер нагрузки (реактивное сопротивление у них отсутствует или мало), для них cos φ=1.
Холодильники, кондиционеры, электродвигатели (например, погружной насос), люминисцентные лампы и др. вместе с активной составляющей имеют также и реактивную, поэтому для них необходимо учитывать cos φ.
1.Б. Расчет токовой нагрузки для группы потребителей
Общая мощность нагрузки групповой линии определяется как сумма мощностей всех потребителей данной группы.
То есть для расчета мощности групповой линии необходимо сложить мощности всех приборов данной группы (все приборы, которые Вы планируете включать в этой группе).
Берем лист бумаги и выписываем все приборы, которые планируем подключать к этой группе (т.е. к этому проводу): утюг, фен, телевизор, DVD-проигрыватель, настольную лампу и т.д.):
При расчете группы потребителей вводится так называемый коэффициент спроса Кс , который определяет вероятность одновременного включения всех потребителей в группе в течение длительного промежутка времени. Если все электроприборы группы работают одновременно, то Кс=1.
На практике обычно все приборы одновременно не включаются. В общих расчетах для жилых помещений коэффициент спроса принимается в зависимости от количества потребителей из таблицы, приведенной на рисунке.
Мощности потребителей указываются на табличках электроприборов, в паспортах к ним, при отсутствии данных можно принимать согласно таблицы (РМ-2696-01, Приложение 7.2), или посмотреть на похожие потребители в интернете:
По расчетной мощности определяем полную расчетную мощность: Определяем расчетный ток нагрузки для группы потребителей:
Ток, рассчитанный по приведенным формулам, получаем в амперах.
2. Выбираем номинал автоматического выключателя.
Для внутреннего электроснабжения жилых квартир и домов в основном применяют модульные автоматические выключатели.
Номинальный ток автомата выбираем равным расчетному току или ближайший больший из стандартного ряда:
6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 А.
Если выбрать автомат меньшего , то возможно срабатывание автоматического выключателя при полной нагрузке в линии.
Если выбранный номинальный ток автомата больше величины максимально возможного тока автомата для данного сечения кабеля, то необходимо выбрать кабель большего сечения, что не всегда возможно, или такую линию необходимо разделить на две (если понадобится, то и более) части, и провести весь приведенный выше расчёт сначала.
Необходимо помнить, что для осветительной цепи домашней электропроводки используются кабели 3×1.5 мм 2 , а розеточной цепи — сечением 3×2.5 мм 2 . Это автоматически означает ограничение потребляемой мощности для нагрузки, питаемой через такие кабели.
Из этого также следует, что для линий освещения нельзя применять автоматы с номинальным током более 10А, а для розеточных линии - более 16А. Выключатели освещения выпускаются на максимальный ток 10А, а розетки на максимальный ток 16А.
Рекомендую материалы