Curenți nominali ai întrerupătoarelor automate: cum să alegeți corect un întrerupător automat

Dispozitivele pentru deconectarea electricității la suprasarcini și scurtcircuite se instalează la intrarea în orice rețea casnică. Este necesar să calculați corect curenții nominali ai întrerupătoarelor automate, altfel funcționarea lor va fi ineficientă. Sunteți de acord?

Vă vom spune cum se efectuează calculul parametrilor întrerupătorului, conform cărora se selectează acest dispozitiv de protecție. Din articolul propus de noi veți afla cum să alegeți aparatul necesar pentru protecția rețelei electrice. Ținând cont de sfaturile noastre, veți achiziționa varianta care acționează clar în momentul periculos pentru cablaj.

Parametrii întrerupătoarelor automate

Pentru a asigura alegerea corectă a valorii nominale a dispozitivelor de deconectare, este necesară înțelegerea principiilor de funcționare, a condițiilor și a timpului de declanșare.

Parametrii de funcționare ai întrerupătoarelor automate sunt standardizați de documentele normative rusești și internaționale.

Elementele principale și marcarea

În construcția întrerupătorului intră două elemente care reacționează la depășirea forței curentului în intervalul stabilit de valori:

• Placa bimetalică sub influența curentului care trece se încălzește și, îndoindu-se, apasă împingătorul, care desface contactele. Aceasta este “protecția termică” împotriva suprasarcinii.
• Solenoidul sub influența unui curent puternic în înfășurare generează un câmp magnetic care apasă miezul, iar acesta acționează asupra împingătorului. Aceasta este “protecția de curent” împotriva scurtcircuitului, care reacționează la un astfel de eveniment mult mai rapid decât placa.

Tipurile de dispozitive de protecție electrică au o marcare după care se pot determina parametrii lor principali.

Pe fiecare întrerupător automat sunt indicate caracteristicile sale principale. Acest lucru permite să nu se confunde dispozitivele atunci când sunt instalate în tablou.

Tipul caracteristicii timp-curent depinde de domeniul de reglaj (valoarea intensității curentului la care are loc declanșarea) al solenoidului. Pentru protecția cablajului și a aparatelor în apartamente, case și birouri se folosesc întrerupătoare de tip “C” sau, mult mai puțin răspândite – “B”. Nu există o diferență specială între ele în aplicațiile casnice.

Tipul “D” este utilizat în încăperi auxiliare sau ateliere de tâmplărie atunci când există echipamente cu motoare electrice care au valori mari ale puterii de pornire.

Există două standarde pentru dispozitivele de deconectare: cel rezidențial (EN 60898-1 sau GOST R 50345) și cel industrial mai strict (EN 60947-2 sau GOST R 50030.2). Acestea diferă ușor, iar întrerupătoarele automate ale ambelor standarde pot fi utilizate în încăperi rezidențiale.

Din punct de vedere al curentului nominal, seria standard de întrerupătoare automate pentru uz casnic include dispozitive cu următoarele valori: 6, 8, 10, 13 (rar întâlnit), 16, 20, 25, 32, 40, 50 și 63 A.

Caracteristicile timp-curent de declanșare

Pentru a determina viteza de declanșare a întrerupătorului automat la suprasarcină, există tabele speciale ale dependenței timpului de deconectare de coeficientul de depășire a valorii nominale, care este egal cu raportul dintre curentul existent și cel nominal:

K = I / I_n.

Căderea bruscă în jos a graficului la atingerea valorii coeficientului de interval de la 5 la 10 unități se datorează declanșării deconectorului electromagnetic. Pentru întrerupătoarele de tip “B”, aceasta are loc la o valoare între 3 și 5 unități, iar pentru tipul “D” – între 10 și 20.

Graficul arată dependența intervalului de timp de declanșare a întrerupătoarelor automate de tip “C” de raportul dintre curent și valoarea stabilită pentru acest întrerupător.

La K = 1,13, întrerupătorul automat nu va deconecta linia timp de 1 oră în mod garantat, iar la K = 1,45 – o va deconecta garantat în același timp. Aceste valori sunt aprobate în pct. 8.6.2. GOST R 50345-2010.

Pentru a înțelege în cât timp va acționa protecția, de exemplu, la K = 2, este necesar să trasați o linie verticală de la această valoare. Ca rezultat, obținem că, conform graficului prezentat, deconectarea va avea loc într-un interval de la 12 la 100 de secunde.

O astfel de variație mare a timpului se datorează faptului că încălzirea plăcii depinde nu numai de puterea curentului care trece prin ea, ci și de parametrii mediului extern. Cu cât temperatura este mai ridicată, cu atât întrerupătorul automat se declanșează mai repede.

Reguli de alegere a valorii nominale

Geometria rețelelor electrice intra-apartament și de locuință este individuală, prin urmare nu există soluții standard pentru instalarea întrerupătoarelor cu o anumită valoare nominală. Regulile generale de calcul al parametrilor admisibili ai întrerupătoarelor automate sunt destul de complexe și depind de mulți factori. Este necesar să se ia în considerare toți, altfel se poate crea o situație de urgență.

Principiul amenajării instalației electrice interioare

Rețelele electrice interioare au o structură ramificată sub forma unui “arbore” – un graf fără cicluri. Respectarea unui astfel de principiu de construcție se numește selectivitatea întrerupătoarelor automate, conform căreia toate tipurile de circuite electrice sunt dotate cu dispozitive de protecție.

Acest lucru îmbunătățește stabilitatea sistemului în cazul unei situații de urgență și simplifică lucrările de remediere. De asemenea, distribuirea sarcinii, conectarea aparatelor cu consum mare de energie și modificarea configurației cablajului se realizează mult mai ușor.

La baza schemei se află întrerupătorul principal, iar imediat după ramificare, pentru fiecare circuit electric separat, se plasează întrerupătoare de grup. Aceasta este o schemă standard verificată de-a lungul anilor.

Funcția întrerupătorului principal include controlul suprasarcinii generale – prevenirea depășirii valorii admise a curentului pentru obiect. Dacă acest lucru se întâmplă, există riscul de deteriorare a cablajului exterior. În plus, este posibilă declanșarea dispozitivelor de protecție din afara apartamentului, care aparțin deja proprietății comune a clădirii sau rețelelor energetice locale.

Funcția întrerupătoarelor de grup include controlul intensității curentului pe liniile individuale. Ele protejează împotriva suprasarcinii cablul pe tronsonul alocat și grupul de consumatori de energie electrică conectat la acesta. Dacă la un scurtcircuit un astfel de dispozitiv nu se declanșează, atunci întrerupătorul principal îl asigură.

Chiar și pentru apartamentele cu un număr mic de consumatori electrici, este de dorit să se realizeze o linie separată pentru iluminat. În cazul deconectării întrerupătorului unui alt circuit, lumina nu se va stinge, ceea ce va permite remedierea problemei apărute în condiții mai confortabile. Practic, în fiecare tablou, valoarea nominală a întrerupătorului principal este mai mică decât suma valorilor nominale ale întrerupătoarelor de grup.

Puterea totală a aparatelor electrice

Sarcina maximă pe circuit apare atunci când toate aparatele electrice sunt pornite simultan. Prin urmare, de obicei, puterea totală se calculează prin simpla adunare. Cu toate acestea, în unele cazuri, această valoare va fi mai mică.

Pentru unele linii, funcționarea simultană a tuturor aparatelor electrice conectate la ea este puțin probabilă și, uneori, imposibilă. În case, uneori se instalează în mod special restricții pentru funcționarea dispozitivelor puternice. Pentru aceasta, trebuie să se țină cont de evitarea pornirii lor simultane sau să se utilizeze un număr limitat de prize.

Probabilitatea funcționării simultane a tuturor echipamentelor de birou, a iluminatului și a echipamentelor auxiliare (fierbătoare, frigidere, ventilatoare, radiatoare etc.) este foarte scăzută, prin urmare, la calculul puterii maxime se utilizează un factor de corecție.

La electrificarea clădirilor de birouri, pentru calcule se utilizează adesea un coeficient empiric de simultaneitate, a cărui valoare se ia în intervalul de la 0,6 la 0,8. Sarcina maximă se calculează prin înmulțirea sumei puterilor tuturor aparatelor electrice cu coeficientul.

În calcule există o subtilitate – trebuie să se țină cont de diferența dintre puterea nominală (aparentă) și puterea consumată (activă), care sunt legate printr-un factor (cos (f)).

Aceasta înseamnă că pentru funcționarea dispozitivului este necesar un curent de putere egal cu puterea consumată împărțită la acest coeficient:

I_p = I / cos (f)

Unde:

• I_p – curentul nominal, care se utilizează în calculele de sarcină;
• I – curentul consumat de aparat;
• cos (f) <= 1.

De obicei, curentul nominal este indicat direct sau prin specificarea valorii cos (f) în fișa tehnică a aparatului electric.

De exemplu, valoarea coeficientului pentru sursele de lumină fluorescentă este 0,9; pentru lămpile LED – aproximativ 0,6; pentru lămpile incandescente obișnuite – 1. Dacă documentația s-a pierdut, dar se cunoaște puterea consumată a aparatelor casnice, atunci, pentru siguranță, se ia cos (f) = 0,75.

Valorile recomandate ale factorului de putere indicate în tabel pot fi utilizate la calcularea sarcinilor electrice atunci când lipsesc datele privind curentul nominal.

Despre cum se alege un întrerupător automat în funcție de puterea sarcinii, este scris în articolul următor, al cărui conținut vă recomandăm să îl consultați.

Alegerea secțiunii conductoarelor

Înainte de a trasa cablul de alimentare de la tabloul de distribuție la un grup de consumatori, este necesar să se calculeze puterea aparatelor electrice în timpul funcționării lor simultane. Secțiunea oricărei ramuri se alege conform tabelelor de calcul în funcție de tipul metalului cablajului: cupru sau aluminiu.

Producătorii de cabluri însoțesc produsele livrate cu astfel de materiale de referință. Dacă acestea lipsesc, atunci se consultă datele din manualul “Reguli pentru instalații electrice” sau se efectuează calculul secțiunii cablului.

Cu toate acestea, consumatorii se asigură adesea și aleg nu secțiunea minim admisă, ci una cu un pas mai mare. De exemplu, la achiziționarea unui cablu de cupru pentru o linie de 5 kW, se alege o secțiune a conductoarelor de 6 mm², când conform tabelului este suficientă valoarea de 4 mm².

Tabelul de referință prezentat în PUE permite alegerea secțiunii necesare dintr-un șir standard pentru diferite condiții de exploatare a cablului de cupru.

Acest lucru este justificat din următoarele motive:

• Funcționarea mai îndelungată a unui cablu gros, care este rareori supus sarcinii maxime admise pentru secțiunea sa. Refacerea cablajului electric este o lucrare dificilă și costisitoare, mai ales dacă în încăpere s-a făcut o renovare.
• Rezerva de capacitate de transport permite conectarea fără probleme a unor noi aparate electrice la ramura rețelei. Astfel, în bucătărie se poate adăuga un congelator suplimentar sau se poate muta mașina de spălat din baie.
• Pornirea funcționării dispozitivelor care conțin motoare electrice generează curenți de pornire puternici. În acest caz, se observă o cădere de tensiune, care se manifestă nu numai prin pâlpâirea lămpilor de iluminat, dar poate duce și la defectarea părții electronice a computerului, a aerului condiționat sau a mașinii de spălat. Cu cât cablul este mai gros, cu atât saltul de tensiune va fi mai mic.

Din păcate, pe piață există multe cabluri fabricate nu conform GOST, ci conform cerințelor diverselor TU.

Adesea, secțiunea conductorilor lor nu corespunde cerințelor sau sunt fabricați dintr-un material conductor cu o rezistență mai mare decât cea prevăzută. Prin urmare, puterea limită reală la care are loc încălzirea admisibilă a cablului este mai mică decât în tabelele normative.

Această fotografie arată diferențele dintre cablurile fabricate conform GOST (stânga) și conform TU (dreapta). Diferența în secțiunea conductorilor și în densitatea de aderență a materialului izolator este evidentă.

Calculul valorii nominale a întrerupătorului pentru protecția cablului

Întrerupătorul instalat în tablou trebuie să asigure deconectarea liniei atunci când puterea curentului depășește limitele intervalului permis pentru cablul electric. Prin urmare, pentru întrerupător este necesar să se calculeze valoarea nominală maximă admisibilă.

Conform PUE, sarcina continuă admisibilă a cablurilor de cupru instalate în cutii sau pe aer (de exemplu, deasupra unui tavan întins) se ia din tabelul de mai sus. Aceste valori sunt destinate cazurilor de urgență când are loc o suprasarcină de putere.

Unele probleme încep atunci când se corelează puterea nominală a întrerupătorului cu curentul admisibil de durată, dacă se face aceasta în conformitate cu GOST R 50571.4.43-2012 în vigoare.

Este prezentat un fragment din pct. 433.1 al GOST R 50571.4.43-2012. În formula “2” există o inexactitate, iar pentru înțelegerea corectă a definiției variabilei In, trebuie să se țină cont de Anexa “1”.

În primul rând, interpretarea variabilei I_n ca putere nominală induce în eroare dacă nu se acordă atenție Anexei “1” la acest punct al GOST. În al doilea rând, în formula “2” există o greșeală de tipar: coeficientul 1,45 a fost adăugat incorect și acest fapt este constatat de mulți specialiști.

Conform pct. 8.6.2.1. al GOST R 50345-2010, pentru întrerupătoarele de uz casnic cu valoare nominală de până la 63 A, timpul condiționat este de 1 oră. Curentul de declanșare stabilit este egal cu valoarea nominală înmulțită cu coeficientul 1,45.

Astfel, conform atât primei, cât și celei de-a doua formule modificate, curentul nominal al întrerupătorului trebuie calculat după următoarea formulă:

I_n <= I_Z / 1,45

Unde:

• I_n – curentul nominal al întrerupătorului;
• I_Z – curentul admisibil de durată al cablului.

Vom efectua calculul nominalelor întrerupătoarelor pentru secțiunile standard ale cablurilor la o conexiune monofazată cu două conductoare de cupru (220 V). Pentru aceasta, vom împărți curentul admisibil de lungă durată (la montajul în aer) la coeficientul de declanșare 1,45.

Vom selecta întrerupătorul astfel încât nominalul acestuia să fie mai mic decât această valoare:

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

Întrerupătoarele automate de 13 A se găsesc rar în vânzare, prin urmare, în locul lor se folosesc mai des dispozitive cu o putere nominală de 10 A.

Cablurile pe bază de conductoare de aluminiu se folosesc acum rar la montajul cablajului interior. Pentru ele există, de asemenea, un tabel care permite selectarea secțiunii în funcție de sarcină.

În mod similar, pentru cablurile de aluminiu vom calcula nominalele întrerupătoarelor:

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

Dacă producătorul cablurilor de putere declară o altă dependență a puterii admisibile de aria secțiunii, atunci este necesar să se recalculeze valoarea pentru întrerupătoare.

Formulele dependenței curentului de putere pentru rețeaua monofazată și trifazată diferă. Multe persoane care au aparate proiectate pentru tensiuni de 380 Volți fac o greșeală în această etapă.

Cum să determinați parametrii tehnici ai întrerupătorului automat după marcaj, este detaliat expus aici. Vă recomandăm să vă familiarizați cu materialul informativ.

Prevenirea suprasarcinii de la funcționarea consumatorilor

Uneori, pe linie se instalează un întrerupător cu o putere nominală semnificativ mai mică decât este necesară pentru păstrarea garantată a funcționalității cablului electric.

Reducerea nominalului întrerupătorului este oportună dacă puterea totală a tuturor dispozitivelor din circuit este semnificativ mai mică decât poate suporta cablul. Aceasta se întâmplă dacă, din motive de siguranță, după montarea cablajului, o parte din aparate a fost eliminată de pe linie.

Atunci, reducerea puterii nominale a întrerupătorului este justificată din perspectiva unui răspuns mai rapid la suprasarcinile apărute.

De exemplu, la blocarea rulmentului motorului electric, curentul din înfășurare crește brusc, dar nu până la valorile de scurtcircuit. Dacă întrerupătorul reacționează rapid, înfășurarea nu va avea timp să se topească, ceea ce va salva motorul de o procedură costisitoare de rebobinare.

De asemenea, se utilizează un nominal mai mic decât cel calculat din cauza restricțiilor stricte pentru fiecare circuit. De exemplu, pentru o rețea monofazată la intrarea în apartament cu plită electrică este instalat un întrerupător de 32 A, ceea ce oferă 32 * 1,13 * 220 = 8,0 kW putere admisibilă. Să presupunem că, la realizarea instalației în apartament, au fost organizate 3 linii cu instalarea de întrerupătoare de grup cu nominal de 25 A.

Dacă numărul întrerupătoarelor de grup instalate în tabloul de distribuție este mare, atunci acestea trebuie etichetate și numerotate. Altfel, se poate crea confuzie.

Să presupunem că pe una dintre linii are loc o creștere lentă a sarcinii. Când puterea consumată atinge valoarea egală cu declanșarea garantată a întrerupătorului de grup, pentru celelalte două secțiuni va rămâne doar (32 – 25) * 1,45 * 220 = 2,2 kW.

Acest lucru este foarte puțin în raport cu consumul total. Cu o astfel de schemă a tabloului de distribuție, întrerupătorul de intrare se va deconecta mai des decât dispozitivele de pe linii.

Prin urmare, pentru a păstra principiul selectivității, trebuie instalate pe secțiuni întrerupătoare cu nominal de 20 sau 16 amperi. Atunci, cu aceeași dezechilibrare a puterii consumate, pentru celelalte două verigi va reveni în total 3,8 sau 5,1 kW, ceea ce este acceptabil.

Să analizăm posibilitatea instalării unui întrerupător cu nominal de 20 A pe exemplul unei linii separate dedicate bucătăriei.

La aceasta sunt conectate și pot fi pornite simultan următoarele aparate electrice:

• Frigider, cu putere nominală de 400 W și curent de pornire de 1,2 kW;
• Două congelatoare, cu putere de 200 W;
• Cuptor, cu putere de 3,5 kW;
• În timpul funcționării cuptorului electric, este permis să se pornească suplimentar doar un singur aparat, cel mai puternic dintre acestea fiind fierbătorul electric, care consumă 2,0 kW.

Un întrerupător de douăzeci de amperi permite trecerea curentului cu puterea de 20 * 220 * 1,13 = 5,0 kW timp de mai mult de o oră. Deconectarea garantată în mai puțin de o oră va avea loc la trecerea unui curent de 20 * 220 * 1,45 = 6,4 kW.

În bucătărie, conexiunea permanentă la electricitate trebuie să fie pentru echipamentul frigorific și plită. Dacă există riscul depășirii intensității curentului, atunci funcționarea simultană a celorlalte dispozitive poate fi exclusă, alocându-le doar două prize.

La pornirea simultană a cuptorului și a fierbătorului electric, puterea totală va fi de 5,5 kW sau 1,25 părți din valoarea nominală a întrerupătorului. Deoarece fierbătorul funcționează pentru scurt timp, nu va avea loc o deconectare. Dacă în acel moment se pornesc frigiderul și ambele congelatoare, puterea va fi de 6,3 kW sau 1,43 părți din valoarea nominală.

Această valoare este deja aproape de parametrul de declanșare garantată. Cu toate acestea, probabilitatea apariției unei astfel de situații este extrem de mică, iar durata perioadei va fi nesemnificativă, deoarece timpul de funcționare a motoarelor și a fierbătorului este scurt.

Curentul de pornire care apare la pornirea frigiderului, chiar și însumat cu toate dispozitivele în funcțiune, nu va fi suficient pentru declanșarea declanșatorului electromagnetic. Astfel, în condițiile date, se poate utiliza un întrerupător de 20 A.

Singurul aspect constă în posibilitatea creșterii tensiunii până la 230 V, ceea ce este permis de documentele normative. În special, GOST 29322-2014 (IEC 60038:2009) definește tensiunea standard ca fiind 230 V, cu posibilitatea utilizării a 220 V.

În prezent, în majoritatea rețelelor, electricitatea este furnizată la o tensiune de 220 V. Dacă însă parametrul curentului este ajustat la standardul internațional de 230 V, se pot recalcula valorile nominale în conformitate cu această valoare.

Concluzii și material video util pe această temă

Dispozitivul întrerupătorului. Alegerea întrerupătorului principal în funcție de puterea conectată. Reguli de distribuire a alimentării:

Alegerea întrerupătorului în funcție de capacitatea de transmisie a cablului:

Calculul curentului nominal al întrerupătorului este o sarcină complexă, pentru rezolvarea căreia trebuie luate în considerare multe condiții. De întrerupătorul instalat depind confortul întreținerii și siguranța funcționării rețelei electrice locale.

În cazul apariției îndoielilor cu privire la posibilitatea de a face alegerea corectă, este necesar să apelați la electricieni experimentați.

Vă rugăm, scrieți comentarii în blocul de mai jos. Povestiți despre propria experiență în selectarea întrerupătoarelor automate. Împărtășiți informații utile și fotografii pe tema articolului, adresați întrebări.