Corrente nominale degli interruttori automatici: come scegliere la macchina giusta

I dispositivi per l'interruzione dell'elettricità in caso di sovraccarichi e cortocircuiti sono installati all'ingresso di qualsiasi rete domestica.È necessario calcolare correttamente la corrente nominale degli interruttori automatici, altrimenti il ​​loro funzionamento sarà inefficace. Sei d'accordo?

Ti diremo come calcolare i parametri della macchina in base ai quali viene selezionato questo dispositivo di protezione. Dal nostro articolo imparerai come scegliere il dispositivo necessario per proteggere la rete elettrica. Tenendo conto del nostro consiglio, acquisterai un'opzione che funzionerà chiaramente in un momento pericoloso per il cablaggio.

Parametri dell'interruttore

Per garantire la corretta selezione dei valori nominali dei dispositivi di sgancio, è necessaria la comprensione dei loro principi di funzionamento, condizioni e tempi di risposta.

I parametri operativi degli interruttori automatici sono standardizzati da documenti normativi russi e internazionali.

Elementi di base e marcature

Il design dell'interruttore comprende due elementi che reagiscono quando la corrente supera l'intervallo di valori stabilito:

• La piastra bimetallica, sotto l'influenza della corrente che passa, si riscalda e, piegandosi, preme sullo spintore, che disconnette i contatti. Questa è la "protezione termica" contro il sovraccarico.
• Il solenoide, sotto l'influenza di una forte corrente nell'avvolgimento, genera un campo magnetico che preme sul nucleo, che poi agisce sullo spintore. Questa è una "protezione corrente" contro il cortocircuito, che reagisce a tale evento molto più velocemente della piastra.

I tipi di dispositivi di protezione elettrica presentano contrassegni che possono essere utilizzati per determinarne i parametri principali.

Ogni interruttore è contrassegnato con le sue caratteristiche principali. Ciò consente di evitare di confondere i dispositivi quando vengono installati nel pannello

Il tipo di caratteristica tempo-corrente dipende dal campo di impostazione (l'entità della corrente alla quale avviene il funzionamento) del solenoide. Per proteggere i cavi e i dispositivi negli appartamenti, nelle case e negli uffici vengono utilizzati interruttori di tipo “C” o, molto meno comuni, “B”. Non c'è alcuna differenza particolare tra loro per l'uso quotidiano.

Il tipo “D” viene utilizzato nei locali tecnici o in carpenteria in presenza di apparecchiature con motori elettrici ad elevata potenza di avviamento.

Esistono due standard per i dispositivi di disconnessione: residenziale (EN 60898-1 o GOST R 50345) e uno industriale più severo (EN 60947-2 o GOST R 50030.2). Differiscono leggermente e le macchine di entrambi gli standard possono essere utilizzate per locali residenziali.

In termini di corrente nominale, la gamma standard di macchine automatiche per uso domestico contiene dispositivi con i seguenti valori: 6, 8, 10, 13 (raro), 16, 20, 25, 32, 40, 50 e 63 A.

Caratteristiche di risposta tempo-corrente

Per determinare la velocità di funzionamento della macchina durante un sovraccarico, esistono tabelle speciali che dipendono dal tempo di spegnimento sul coefficiente di eccesso del valore nominale, che è uguale al rapporto tra la corrente esistente e quella nominale:

K = io/io_N.

Un forte calo nel grafico quando il valore del coefficiente di portata arriva da 5 a 10 unità è dovuto al funzionamento dello sganciatore elettromagnetico. Per gli interruttori di tipo “B” ciò avviene con un valore compreso tra 3 e 5 unità, e per il tipo “D” – da 10 a 20.

Il grafico mostra la dipendenza dell'intervallo di tempi di risposta degli interruttori automatici di tipo "C" dal rapporto tra l'intensità di corrente e il valore impostato per questo interruttore

Con K = 1,13 si garantisce alla macchina di non staccare la linea entro 1 ora, mentre con K = 1,45 si garantisce di staccare la linea entro lo stesso tempo. Questi valori sono approvati nella clausola 8.6.2. GOST R50345-2010.

Per capire quanto tempo impiega la protezione ad intervenire, ad esempio a K = 2, è necessario tracciare una linea verticale da questo valore. Di conseguenza, otteniamo che, secondo il grafico sopra, lo spegnimento avverrà nell'intervallo da 12 a 100 secondi.

Un così ampio intervallo di tempo è dovuto al fatto che il riscaldamento della piastra dipende non solo dalla potenza della corrente che la attraversa, ma anche dai parametri dell'ambiente esterno. Maggiore è la temperatura, più veloce sarà il funzionamento della macchina.

Regole per la scelta della denominazione

La geometria delle reti elettriche intra-appartamento e domestiche è individuale, quindi non esistono soluzioni standard per l'installazione di interruttori di una certa potenza. Le regole generali per il calcolo dei parametri consentiti delle macchine sono piuttosto complesse e dipendono da molti fattori. È necessario tenerne conto tutti, altrimenti si rischia di creare una situazione di emergenza.

Il principio del cablaggio interno

Le reti elettriche interne hanno una struttura ramificata sotto forma di un "albero" - un grafico senza cicli. Viene chiamato il rispetto di questo principio di costruzione selettività delle macchine, secondo il quale tutti i tipi di circuiti elettrici sono dotati di dispositivi di protezione.

Ciò migliora la stabilità del sistema in caso di emergenza e semplifica il lavoro per eliminarlo. È anche molto più semplice distribuire il carico, collegare dispositivi ad alto consumo energetico e modificare la configurazione del cablaggio.

Alla base del grafico è presente una macchina di ingresso e, subito dopo la diramazione, sono posizionati gli interruttori di gruppo per ogni singolo circuito elettrico. Questo è uno schema standard collaudato nel corso degli anni

Le funzioni dell'interruttore automatico di ingresso includono il monitoraggio del sovraccarico generale, impedendo che la corrente superi il valore consentito per l'oggetto. Se ciò accade, esiste il rischio di danni al cablaggio esterno. Inoltre è probabile che intervengano i dispositivi di protezione esterni all'appartamento, che fanno già parte della proprietà comune o appartengono alla rete elettrica locale.

Le funzioni delle macchine di gruppo includono il controllo della corrente sulle singole linee. Proteggono dal sovraccarico il cavo in un'area dedicata e il gruppo di utenze elettriche ad esso collegate. Se un tale dispositivo non funziona durante un cortocircuito, è assicurato da un interruttore automatico di ingresso.

Anche per gli appartamenti con un numero ridotto di utenze elettriche è consigliabile installare una linea separata per l'illuminazione. Quando spegni l'interruttore di un altro circuito, la luce non si spegne, il che ti consentirà di eliminare il problema in condizioni più confortevoli. In quasi tutti i pannelli il valore nominale della macchina in ingresso è inferiore all'importo di quelli del gruppo.

Potenza totale degli elettrodomestici

Il carico massimo sul circuito si verifica quando tutti gli apparecchi elettrici sono accesi contemporaneamente. Pertanto, solitamente, la potenza totale viene calcolata mediante semplice addizione. Tuttavia, in alcuni casi questa cifra sarà inferiore.

Per alcune linee il funzionamento simultaneo di tutti gli apparecchi elettrici ad esse collegati è improbabile, e talvolta impossibile. A volte le case impongono restrizioni specifiche al funzionamento di dispositivi potenti. Per fare questo bisogna ricordarsi di non accenderli contemporaneamente o di utilizzare un numero limitato di prese.

La probabilità di funzionamento simultaneo di tutte le apparecchiature per ufficio, illuminazione e apparecchiature ausiliarie (bollitori, frigoriferi, ventilatori, riscaldatori, ecc.) è molto bassa, pertanto, nel calcolo della potenza massima, viene utilizzato un fattore di correzione

Quando si elettrificano gli edifici per uffici, per i calcoli viene spesso utilizzato il coefficiente di simultaneità empirica, il cui valore è compreso tra 0,6 e 0,8. Il carico massimo viene calcolato moltiplicando la somma delle potenze di tutti gli apparecchi elettrici per un fattore.

C'è una sottigliezza nei calcoli: è necessario tenere conto della differenza tra la potenza nominale (totale) e quella consumata (attiva), che sono correlate dal coefficiente (cos (F)).

Ciò significa che affinché il dispositivo possa funzionare è necessaria una corrente di alimentazione pari a quella consumata divisa per questo coefficiente:

IO_P =I/cos(f)

Dove:

• IO_P – intensità di corrente nominale, utilizzata nei calcoli del carico;
• I è la corrente consumata dal dispositivo;
• cos(f) <= 1.

Solitamente la corrente nominale viene indicata immediatamente oppure attraverso l'indicazione del valore cos(f) nella scheda tecnica dell'apparecchio elettrico.

Ad esempio, il valore del coefficiente per le sorgenti luminose fluorescenti è 0,9; per lampade a LED – circa 0,6; per le normali lampade a incandescenza - 1. Se la documentazione viene persa, ma è noto il consumo energetico degli elettrodomestici, per la garanzia prendere cos (f) = 0,75.

I valori del fattore di potenza consigliati riportati nella tabella possono essere utilizzati per il calcolo dei carichi elettrici quando non sono disponibili i dati sulla corrente nominale.

È scritto come selezionare un interruttore automatico in base alla potenza del carico prossimo articolo, i cui contenuti ti consigliamo di familiarizzare.

Selezione della sezione trasversale del nucleo

Prima di posare un cavo di alimentazione dal quadro di distribuzione a un gruppo di consumatori, è necessario calcolare la potenza degli apparecchi elettrici quando funzionano contemporaneamente. La sezione trasversale di qualsiasi ramo viene selezionata in base alle tabelle di calcolo in base al tipo di cablaggio metallico: rame o alluminio.

I produttori di fili forniscono materiali di riferimento simili ai loro prodotti. Se mancano, vengono guidati dai dati del libro di consultazione "Regole per la costruzione di apparecchiature elettriche" o producono calcolo della sezione del cavo.

Tuttavia, i consumatori spesso vanno sul sicuro e scelgono non la sezione trasversale minima accettabile, ma un livello più grande. Quindi, ad esempio, quando acquisti un cavo in rame per una linea da 5 kW, scegli una sezione del conduttore di 6 mm²quando secondo la tabella è sufficiente un valore di 4 mm².

La tabella di riferimento presentata nel PUE consente di selezionare la sezione richiesta dalla gamma standard per le diverse condizioni operative del cavo in rame

Ciò è giustificato per i seguenti motivi:

• Maggiore durata di un cavo spesso, che raramente è sottoposto al carico massimo consentito per la sua sezione. Il ricablaggio non è un lavoro facile e costoso, soprattutto se la stanza è stata rinnovata.
• La riserva di larghezza di banda consente di collegare senza soluzione di continuità nuovi elettrodomestici al ramo di rete. Quindi, puoi aggiungere un ulteriore congelatore in cucina o spostare lì la lavatrice dal bagno.
• L'avvio del funzionamento di dispositivi contenenti motori elettrici produce forti correnti di avviamento. In questo caso si osserva una caduta di tensione, che si esprime non solo nel lampeggiamento delle lampade di illuminazione, ma può anche portare alla rottura della parte elettronica del computer, del condizionatore d'aria o della lavatrice. Più spesso è il cavo, minore sarà il picco di tensione.

Sfortunatamente, sul mercato sono presenti molti cavi che non sono realizzati secondo GOST, ma secondo i requisiti di varie specifiche.

Spesso la sezione dei loro nuclei non soddisfa i requisiti oppure sono realizzati in materiale conduttivo con una resistenza maggiore di quella richiesta. Pertanto, la potenza massima effettiva alla quale avviene il riscaldamento consentito del cavo è inferiore a quella indicata nelle tabelle standard.

Questa foto mostra le differenze tra i cavi realizzati secondo GOST (a sinistra) e secondo TU (a destra). Esiste un'evidente differenza nella sezione trasversale dei conduttori e nella tenuta del materiale isolante.

Calcolo del valore nominale dell'interruttore automatico per la protezione dei cavi

La macchina installata nel quadro deve garantire che la linea venga scollegata quando la potenza attuale esce dal range consentito per il cavo elettrico. Pertanto, è necessario calcolare la potenza massima consentita per l'interruttore.

Secondo il PUE, il carico ammissibile a lungo termine dei cavi in ​​rame posati in scatole o in aria (ad esempio sopra un controsoffitto) è ricavato dalla tabella sopra. Questi valori sono destinati a situazioni di emergenza in caso di sovraccarico di potenza.

Alcuni problemi iniziano quando si mette in relazione la potenza nominale dell'interruttore con la corrente consentita a lungo termine, se ciò viene fatto in conformità con l'attuale GOST R 50571.4.43-2012.

Viene fornito un frammento della clausola 433.1 di GOST R 50571.4.43-2012. C'è un'inesattezza nella formula “2” e per una corretta comprensione della definizione della variabile In è necessario tenere conto dell'Appendice “1”

Innanzitutto la decodifica della variabile I è fuorviante_N, come potenza nominale, se non si presta attenzione all'appendice “1” di questo paragrafo di GOST. In secondo luogo, c'è un errore di battitura nella formula “2”: il coefficiente 1,45 è stato aggiunto in modo errato, e questo fatto è affermato da molti esperti.

Secondo la clausola 8.6.2.1.GOST R 50345-2010 per interruttori domestici fino a 63 A, il tempo condizionale è di 1 ora. La corrente di intervento impostata è pari al valore nominale moltiplicato per un fattore 1,45.

Pertanto, sia secondo la prima formula che secondo la seconda formula modificata, la corrente nominale dell'interruttore deve essere calcolata utilizzando la seguente formula:

IO_N <= Io_Z / 1,45

Dove:

• IO_N – corrente nominale della macchina;
• IO_Z – Corrente di cavo ammissibile a lungo termine.

Calcoliamo i valori degli interruttori per sezioni di cavo standard per una connessione monofase con due conduttori in rame (220 V). A tale scopo dividiamo la corrente ammissibile a lungo termine (durante la posa in aria) per un coefficiente di intervento di 1,45.

Scegliamo una macchina in modo che il suo valore nominale sia inferiore a questo valore:

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

Gli interruttori automatici da 13A sono raramente in vendita, quindi spesso vengono utilizzati dispositivi con una potenza nominale di 10A.

I cavi basati su nuclei in alluminio vengono ora utilizzati raramente durante l'installazione del cablaggio interno. C'è anche una tabella per loro che ti consente di selezionare una sezione in base al carico

In modo simile, per i cavi in ​​alluminio calcoliamo le prestazioni delle macchine:

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

Se il produttore del cavo di alimentazione dichiara una diversa dipendenza della potenza consentita dalla sezione trasversale, è necessario ricalcolare il valore per gli interruttori.

Le formule per la dipendenza della corrente dalla potenza per le reti monofase e trifase sono diverse. Molte persone che possiedono dispositivi progettati per 380 Volt commettono un errore in questa fase

Come determinare i parametri tecnici di un interruttore automatico mediante marcatura, in dettaglio dichiarato qui. Ti consigliamo di leggere il materiale didattico.

Prevenzione del sovraccarico dovuto al lavoro dei consumatori

A volte sulla linea viene installata una macchina con una potenza nominale notevolmente inferiore a quella necessaria per garantire che il cavo elettrico rimanga operativo.

Si consiglia di ridurre la potenza dell'interruttore se la potenza totale di tutti i dispositivi nel circuito è significativamente inferiore a quella che il cavo può sopportare. Ciò accade se, per motivi di sicurezza, alcuni dispositivi vengono rimossi dalla linea dopo l'installazione del cablaggio.

Quindi la riduzione della potenza nominale della macchina è giustificata dalla sua risposta più rapida ai sovraccarichi emergenti.

Ad esempio, quando il cuscinetto di un motore elettrico si inceppa, la corrente nell'avvolgimento aumenta notevolmente, ma non fino a valori di cortocircuito. Se la macchina reagisce rapidamente, l'avvolgimento non avrà il tempo di sciogliersi, risparmiando così al motore una costosa procedura di riavvolgimento.

Utilizzano inoltre un valore inferiore a quello calcolato a causa delle rigide restrizioni su ciascun circuito. Ad esempio, per una rete monofase, all'ingresso di un appartamento con stufa elettrica è installato un interruttore da 32 A, che fornisce 32 * 1,13 * 220 = 8,0 kW di potenza consentita.Supponiamo che durante il cablaggio dell'appartamento siano state organizzate 3 linee con l'installazione di interruttori automatici di gruppo con un valore nominale di 25 A.

Se il numero di interruttori automatici di gruppo installati nel quadro di distribuzione è elevato, è necessario firmarli e numerarli. Altrimenti potresti confonderti

Supponiamo che si verifichi un lento aumento del carico su una delle linee. Quando l'assorbimento raggiunge un valore pari all'intervento garantito dell'interruttore di gruppo, per le restanti due sezioni rimarranno solo (32 - 25) * 1,45 * 220 = 2,2 kW.

Questo è molto poco rispetto al consumo totale. Con un tale design del pannello di distribuzione, l'interruttore automatico di ingresso si spegnerà più spesso dei dispositivi sulle linee.

Pertanto, per mantenere il principio di selettività, è necessario installare nelle zone interruttori da 20 o 16 ampere. Quindi, con lo stesso squilibrio nel consumo energetico, gli altri due collegamenti rappresenteranno un totale di 3,8 o 5,1 kW, il che è accettabile.

Consideriamo la possibilità installazione dell'interruttore con portata di 20A utilizzando l'esempio di una linea separata dedicata alla cucina.

Ad esso sono collegati e possono essere accesi contemporaneamente i seguenti apparecchi elettrici:

• Frigorifero con potenza nominale di 400 W e corrente di avviamento di 1,2 kW;
• Due congelatori, potenza 200 W;
• Forno, potenza 3,5 kW;
• Quando si utilizza un forno elettrico, è consentito accendere ulteriormente un solo dispositivo aggiuntivo, il più potente dei quali è un bollitore elettrico, che consuma 2,0 kW.

Una macchina da venti A consente di far passare corrente per più di un'ora con una potenza di 20 * 220 * 1,13 = 5,0 kW. Si verificherà uno spegnimento garantito in meno di un'ora con un flusso di corrente di 20 * 220 * 1,45 = 6,4 kW.

In cucina, gli impianti di refrigerazione e il fornello devono avere un collegamento permanente all'elettricità.Se esiste il rischio di corrente in eccesso, è possibile eliminare il funzionamento simultaneo di altri dispositivi assegnando loro solo due prese

Quando il forno e il bollitore elettrico vengono accesi contemporaneamente, la potenza totale sarà di 5,5 kW ovvero 1,25 parti del valore nominale della macchina. Poiché il bollitore non funziona a lungo, non si spegne. Se in questo momento si accendono il frigorifero ed entrambi i congelatori, la potenza sarà di 6,3 kW ovvero 1,43 parti del valore nominale.

Questo valore è già prossimo al parametro di intervento garantito. Tuttavia, la probabilità che si verifichi una situazione del genere è estremamente bassa e la durata del periodo sarà insignificante, poiché il tempo di funzionamento dei motori e del bollitore è breve.

La corrente di spunto che si genera all'avvio del frigorifero, anche sommando tutti i dispositivi in ​​funzione, non sarà sufficiente per attivare l'attivazione elettromagnetica. Pertanto, nelle condizioni indicate, è possibile utilizzare un interruttore automatico da 20 A.

L'unico avvertimento è la possibilità di aumentare la tensione a 230 V, consentita dai documenti normativi. In particolare la norma GOST 29322-2014 (IEC 60038:2009) definisce la tensione standard a 230 V con la possibilità di utilizzare 220 V.

Ora la maggior parte delle reti fornisce elettricità con una tensione di 220 V. Se il parametro corrente viene adattato allo standard internazionale di 230 V, i valori possono essere ricalcolati in base a questo valore.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Cambia dispositivo. Selezione di una macchina in ingresso in base alla potenza collegata. Regole di distribuzione dell'energia:

Selezione di un interruttore in base alla capacità del cavo:

Calcolare la corrente nominale di un interruttore è un compito complesso, per il quale è necessario tenere conto di numerose condizioni.La facilità di manutenzione e la sicurezza della rete elettrica locale dipende dalla macchina installata.

Se hai dubbi sulla capacità di fare la scelta giusta, dovresti contattare elettricisti esperti.

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