Selezione di una macchina in base alla potenza del carico, alla sezione del cavo e alla corrente: principi e formule per i calcoli

Per organizzare un'alimentazione elettrica interna senza problemi, è necessario allocare filiali separate. Ogni linea deve essere dotata di un proprio dispositivo di protezione che protegga l'isolamento del cavo dalla fusione. Non tutti però sanno quale dispositivo acquistare. Sei d'accordo?

Imparerai tutto sulla scelta delle macchine automatiche in base alla potenza di carico dall'articolo che abbiamo presentato. Ti diremo come determinare la valutazione per trovare un cambio della classe richiesta. La presa in considerazione delle nostre raccomandazioni garantisce l'acquisto dei dispositivi richiesti in grado di eliminare situazioni pericolose durante il funzionamento del cablaggio.

Interruttori automatici per reti domestiche

Le organizzazioni di fornitura di energia elettrica collegano case e appartamenti eseguendo lavori di collegamento del cavo al centralino. Tutte le installazioni di cablaggio nei locali vengono eseguite dai proprietari o da specialisti assunti.

Per selezionare un interruttore automatico per proteggere ogni singolo circuito, è necessario conoscerne il valore nominale, la classe e alcune altre caratteristiche.

Parametri fondamentali e classificazione

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

• attivazione o diseccitazione manuale o elettronica di un circuito elettrico;
• protezione del circuito: interruzione della corrente in caso di sovraccarico lieve a lungo termine;
• Protezione del circuito: interruzione istantanea della corrente in caso di cortocircuito.

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 comprendere utilizzando il coefficiente di eccesso del valore nominale:

K = io/io_N,

dove I è la forza attuale effettiva.

• K < 1,13: l'intervento non avverrà entro 1 ora;
• K > 1,45: lo spegnimento avverrà entro 1 ora.

Questi parametri sono fissati nella clausola 8.6.2. GOST R50345-2010. Per sapere quanto tempo occorrerà affinché si verifichi uno spegnimento a K>1,45, è necessario utilizzare un grafico che rifletta la caratteristica tempo-corrente di uno specifico modello di macchina.

Se la corrente supera il valore nominale dell'interruttore di 2 volte per un lungo periodo, l'apertura avverrà entro un periodo compreso tra 8 secondi e 4 minuti. La velocità di risposta dipende dalle impostazioni del modello e dalla temperatura ambiente

Inoltre, ogni tipo di interruttore ha un intervallo di corrente definito (IO_UN), al quale si attiva il meccanismo di sgancio 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” vengono utilizzati principalmente per linee di notevole lunghezza. Nei locali residenziali e negli uffici vengono utilizzati interruttori automatici di classe “C” e i dispositivi contrassegnati con “D” proteggono i circuiti in cui sono presenti apparecchiature con un elevato coefficiente di corrente di avviamento.

La linea standard di elettrodomestici comprende dispositivi con potenze di 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 e 63 A.

Progettazione strutturale dei rilasci

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

Un rilascio bimetallico ha la forma di una piastra creata da due metalli conduttivi con diversa dilatazione termica.Questo disegno, quando si supera il valore nominale per lungo tempo, porta al riscaldamento della parte, alla sua flessione e all'attivazione del meccanismo di interruzione del circuito.

Per alcune macchine, è possibile utilizzare la vite di regolazione per modificare i parametri della corrente alla quale avviene lo spegnimento. In passato questa tecnica veniva spesso utilizzata per “mettere a punto” un dispositivo, ma questa procedura richiede conoscenze specialistiche approfondite e numerosi test.

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

Ora sul mercato è possibile 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 selezionare una macchina con le impostazioni “di fabbrica” richieste, eliminando il rischio di una calibrazione errata.

Lo sgancio elettromagnetico impedisce il surriscaldamento della linea a causa di un cortocircuito. Reagisce quasi istantaneamente, ma il valore corrente deve essere molte volte superiore al valore nominale. Strutturalmente, questa parte è un solenoide. La sovracorrente genera un campo magnetico che muove il nucleo, interrompendo il circuito.

Rispetto dei principi di selettività

Se è presente un circuito elettrico ramificato, è possibile organizzare la protezione in modo tale che in caso di cortocircuito venga disconnesso solo il ramo su cui si verifica la situazione di emergenza. A questo scopo viene utilizzato il principio della selettività dell'interruttore.

Un diagramma visivo che mostra il principio di funzionamento di un sistema di interruttori con una funzione implementata di selettività (selettività) di funzionamento quando si verifica un cortocircuito

Per garantire uno spegnimento selettivo, negli stadi inferiori sono installati interruttori automatici di interruzione istantanea, che interrompono il circuito in 0,02 - 0,2 secondi. L'interruttore situato sullo stadio più alto ha un ritardo di intervento di 0,25 - 0,6 s oppure è realizzato secondo uno speciale circuito "selettivo" secondo la norma DIN VDE 0641-21.

Per una sicurezza garantita funzionamento selettivo delle macchine È meglio utilizzare macchine di un produttore. Per gli interruttori di una stessa gamma di modelli sono presenti tabelle di selettività che indicano le possibili combinazioni.

Le regole di installazione più semplici

La sezione del circuito che deve essere protetta da un interruttore può essere monofase o trifase, avere un neutro e un filo PE (terra). Pertanto le macchine hanno da 1 a 4 poli, ai quali è collegato il conduttore. Quando si creano le condizioni per l'intervento, tutti i contatti vengono disconnessi contemporaneamente.

Le macchine nel quadro sono montate su una guida DIN appositamente predisposta. Fornisce una connessione compatta e sicura, nonché un comodo accesso all'interruttore

Le macchine sono così installate:

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

È tuttavia vietato:

• installare interruttori automatici unipolari sul neutro;
• inserire il filo PE nella macchina;
• installare tre interruttori unipolari invece di uno tripolare, se al circuito è collegato almeno un utilizzatore trifase.

Tutti questi requisiti sono specificati nel PUE e devono essere rispettati.

In ogni casa o stanza a cui viene fornita l'elettricità, è installata una macchina introduttiva.Il suo valore nominale è determinato dal fornitore e questo valore è specificato nel contratto di connessione elettrica. Lo scopo di tale interruttore è proteggere l'area dal trasformatore al consumatore.

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

Se la stanza è collegata a più circuiti, ciascuno di essi è protetto da un interruttore automatico separato, la cui potenza indicato in etichetta. Le loro classificazioni e classi sono determinate dal proprietario dei locali, tenendo conto del cablaggio esistente o della potenza dei dispositivi collegati.

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

Quando si sceglie una posizione centralino Va ricordato che le proprietà del rilascio termico sono influenzate dalla temperatura dell'aria. Si consiglia pertanto di posizionare la rotaia con le macchine all'interno del locale stesso.

Calcolo del taglio richiesto

La principale funzione protettiva dell'interruttore si estende al cablaggio, quindi la classificazione viene selezionata in base alla sezione del cavo. In questo caso l'intero circuito deve garantire il normale funzionamento dei dispositivi ad esso collegati. Il calcolo dei parametri di sistema è semplice, ma è necessario tenere conto di molte sfumature per evitare errori e problemi.

Determinazione della potenza totale dei consumatori

Uno dei parametri principali del circuito elettrico è la massima potenza possibile dei consumatori di elettricità ad esso collegati. Quando si calcola questo indicatore, non è possibile semplicemente riassumere i dati del passaporto dei dispositivi.

Componente attiva e nominale

Per qualsiasi dispositivo alimentato tramite energia elettrica, il produttore è tenuto ad indicare la potenza attiva (P). Questo valore determina la quantità di energia che verrà irrevocabilmente convertita a seguito del funzionamento del dispositivo e per la quale l'utente pagherà sul contatore.

Ma per i dispositivi con condensatori o induttori, esiste un'altra potenza con un valore diverso da zero, chiamata reattiva (Q). Raggiunge il dispositivo e ritorna indietro quasi istantaneamente.

La componente reattiva non partecipa al calcolo dell’energia elettrica utilizzata, ma insieme alla componente attiva costituisce la cosiddetta potenza “totale” o “nominale” (S), che mette un carico sulla catena.

cos(f) – parametro con il quale è possibile determinare la potenza totale (nominale) dalla potenza attiva (consumata). Se non è uguale a uno, è indicato nella documentazione tecnica del dispositivo elettrico

È necessario calcolare il contributo di un singolo dispositivo al carico totale sui conduttori e sull'interruttore in base alla sua potenza totale: S = P /cos(F).

Correnti di avviamento aumentate

La caratteristica successiva di alcuni tipi di elettrodomestici è la presenza di trasformatori, motori elettrici o compressori. Tali dispositivi consumano corrente di spunto (avvio) all'avvio.

Il suo valore può essere molte volte superiore ai valori standard, ma il tempo di funzionamento a potenza aumentata è breve e solitamente varia da 0,1 a 3 secondi. Un picco così breve non attiverà il rilascio termico, ma il componente elettromagnetico dell'interruttore, responsabile della sovracorrente di cortocircuito, potrebbe reagire.

Questa situazione è particolarmente rilevante per le linee dedicate a cui sono collegate apparecchiature come le macchine per la lavorazione del legno.In questo caso è necessario calcolare l'amperaggio e, forse, ha senso utilizzare una macchina di classe “D”.

Tenendo conto del coefficiente di domanda

Per i circuiti che hanno una grande quantità di apparecchiature collegate e nessun dispositivo che consuma la maggior parte della corrente, utilizzare il fattore di domanda (ks). Lo scopo del suo utilizzo è che non tutti i dispositivi funzioneranno contemporaneamente, quindi sommare le potenze nominali porterà a una cifra sovrastimata.

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

Questo coefficiente può assumere un valore uguale o inferiore a uno. Calcoli della potenza di progetto (P_R) di ciascun dispositivo avviene secondo la formula:

P_R = ks * S

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

Per le linee con un numero ridotto di consumatori questo coefficiente non viene utilizzato nella sua forma pura. I dispositivi che difficilmente verranno accesi contemporaneamente a dispositivi che consumano più energia vengono rimossi dal calcolo della potenza.

Quindi, ad esempio, ci sono poche possibilità di lavorare in un soggiorno con un ferro da stiro e un aspirapolvere contemporaneamente. E per le officine con poco personale, vengono presi in considerazione solo 2-4 degli elettroutensili più potenti.

Calcolo attuale

La macchina viene selezionata in base al valore massimo di corrente consentito 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 normale e 400 V per una rete trifase. Tuttavia, nella maggior parte dei casi, sono ancora in vigore i vecchi parametri: rispettivamente 220 e 380 V. Pertanto, per calcoli accurati, è necessario effettuare misurazioni utilizzando un voltmetro.

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

Un altro problema, particolarmente rilevante per cablaggi elettrici nel settore privato, è la fornitura di energia elettrica con tensione insufficiente. Le misurazioni su tali oggetti problematici possono mostrare valori al di fuori dell'intervallo definito da GOST.

Inoltre, a seconda del consumo elettrico dei vostri vicini, il valore della tensione può variare notevolmente in breve tempo.

Ciò crea un problema non solo per il funzionamento dei dispositivi, ma anche per calcolo corrente. Quando la tensione diminuisce, alcuni dispositivi semplicemente perdono potenza e alcuni che dispongono di uno stabilizzatore di ingresso aumentano il consumo di elettricità.

È difficile eseguire calcoli qualitativi dei parametri del circuito richiesti in tali condizioni. Dovrai quindi o posare cavi con una sezione volutamente grande (che è costosa), oppure risolvere il problema installando uno stabilizzatore di ingresso o collegando la casa ad un'altra linea.

Lo stabilizzatore è installato accanto al quadro elettrico. Capita spesso che questo sia l'unico modo per ottenere valori di tensione standard in casa

Dopo aver trovato la potenza totale degli apparecchi elettrici (S) e ho scoperto il valore della tensione (U), calcolo corrente (IO) si effettuano secondo formule che sono conseguenza della legge di Ohm:

IO_F = S/U_F per rete monofase

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

Qui l'indice"F" significa parametri di fase e "l» – lineare.

La maggior parte dei dispositivi trifase utilizza il tipo di connessione "a stella", ed è anche secondo questo circuito che funziona il trasformatore, fornendo corrente al consumatore. Con un carico simmetrico, le forze lineari e di fase saranno identiche (IO_l = IO_F) e la tensione viene calcolata utilizzando la formula:

U_l = 1,73 *U_F

Sfumature nella scelta della sezione trasversale del cavo

La qualità e i parametri di fili e cavi sono regolati da GOST 31996-2012. Secondo questo documento, vengono sviluppate le specifiche per i prodotti fabbricati, in cui è consentito un certo intervallo di valori delle caratteristiche di base. Il produttore è tenuto a fornire una tabella di corrispondenza tra la sezione dei conduttori e la corrente massima di sicurezza.

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

È necessario selezionare un cavo in modo tale da garantire un flusso di corrente sicuro corrispondente alla potenza totale calcolata degli apparecchi elettrici. Secondo il PUE (regole di installazione elettrica), il minimo sezione del filo calcolatautilizzato in locali residenziali deve essere di almeno 1,5 mm².

Le taglie standard hanno i seguenti valori: 1,5; 2,5; 4; 6 e 10 mm².

A volte c'è un motivo per utilizzare fili con una sezione trasversale maggiore di un passo rispetto al minimo consentito. In questo caso è possibile collegare dispositivi aggiuntivi o sostituire quelli esistenti con altri più potenti senza lavori costosi e dispendiosi in termini di tempo per la posa di nuovi cavi.

Calcolo dei parametri macchina

Per ogni circuito deve essere soddisfatta la seguente disuguaglianza:

IO_N <= Io_P / 1.45

Qui IO_N – corrente nominale della macchina, e IO_P – corrente consentita per il cablaggio. Questa regola garantisce uno sgancio garantito quando il carico consentito viene superato per un lungo periodo.

La disuguaglianza “In <= Ip / 1,45” è la condizione principale per completare la coppia “macchina-cavo”. Il mancato rispetto di questa regola può provocare un incendio nel cablaggio.

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

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

1. Calcolo dell'intensità di corrente totale degli apparecchi elettrici collegati alla rete.
2. Seleziona una macchina con un valore nominale non inferiore al valore calcolato.
3. Scelta della sezione del cavo in base alla taglia della macchina.

Esempio:

1. S = 4kW; io = 4000 / 220 = 18 A;
2. IO_N = 20A;
3. IO_P >= Io_N * 1,45 = 29 A; D = 4mm².

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

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

Esempio. Posare apertamente due cavi unipolari D = 6 mm², Poi:

1. IO_P = 46 A;
2. IO_N <= Io_P / 1,45 = 32 A;
3. S = io_N *220 = 7,0 kW.

Nel punto 2 dell'ultimo esempio c'è una leggera approssimazione accettabile. Valore esatto di I_N = Io_P / 1,45 = 31,7 A arrotondato a 32 A.

Scelta tra diversi tagli

A volte si verifica una situazione in cui è possibile selezionare più macchine con valori diversi per proteggere il circuito.Ad esempio, con una potenza totale di apparecchi elettrici di 4 kW (18 A), è stato scelto il cablaggio con una sezione del nucleo in rame di 4 mm con una riserva². Per questa combinazione è possibile installare interruttori da 20 e 25 A.

Se lo schema elettrico presuppone la presenza di protezione multilivello, è necessario selezionare gli interruttori automatici in modo che il valore del valore nominale più alto (nella figura a destra - 25 A) sia maggiore di quello degli interruttori di livelli più bassi

Il vantaggio di scegliere un interruttore con la valutazione più alta è la possibilità di collegare dispositivi aggiuntivi senza modificare gli elementi del circuito. Molto spesso questo è quello che fanno.

La scelta di una macchina di potenza inferiore è supportata dal fatto che il suo rilascio termico risponderà più velocemente all'aumento della corrente. Il fatto è che alcuni dispositivi potrebbero presentare un malfunzionamento, che porterà ad un aumento del consumo di energia, ma non fino al cortocircuito.

Ad esempio, il guasto del cuscinetto del motore della lavatrice comporterà un forte aumento della corrente nell'avvolgimento. Se la macchina reagisce rapidamente al superamento dei valori consentiti e si spegne, il motore non si brucerà.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Progettazione di un interruttore e sua classificazione. Il concetto di caratteristiche tempo-corrente e selezione della potenza in base alla sezione del cavo:

Calcolo della potenza dei dispositivi e selezione di una macchina utilizzando le disposizioni del PUE:

La scelta dell'interruttore deve essere presa in modo responsabile, poiché da esso dipende la sicurezza dell'impianto elettrico di casa. Con tutti i numerosi parametri di input e le sfumature di calcolo, è necessario ricordare che la principale funzione protettiva della macchina si applica al cablaggio.

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