Automāta izvēle pēc slodzes jaudas, kabeļa šķērsgriezuma un strāvas: principi un formulas aprēķiniem

Lai organizētu bezatteices mājas elektroapgādi, ir nepieciešams izdalīt atsevišķas atzarus. Katra līnija jāaprīko ar savu aizsardzības ierīci, kas sargā kabeļa izolāciju no kušanas. Tomēr ne visi zina, kuru ierīci iegādāties. Vai Jūs piekrītat?

Visu par automātu izvēli pēc slodzes jaudas Jūs uzzināsiet no mūsu sniegtā raksta. Mēs pastāstīsim, kā noteikt nominālu, lai atrastu vajadzīgās klases slēdzi. Mūsu ieteikumu ievērošana garantē nepieciešamo ierīču iegādi, kas spēj novērst draudošas situācijas elektroinstalācijas ekspluatācijā.

Automātiskie slēdži sadzīves tīkliem

Elektroapgādes organizācijas veic māju un dzīvokļu pieslēgšanu, veicot darbus pie kabeļa pievadīšanas līdz sadales panelim. Visus vadu izvilkšanas darbus telpās veic to īpašnieki vai algoti speciālisti.

Lai izvēlētos automātu katras atsevišķās ķēdes aizsardzībai, ir jāzina tā nomināls, klase un daži citi raksturlielumi.

Pamatparametri un klasifikācija

Sadzīves automātus uzstāda zemsprieguma elektriskās ķēdes ieejā, un tie ir paredzēti šādu uzdevumu risināšanai:

• manuāla vai elektroniska elektriskās ķēdes ieslēgšana vai atslēgšana;
• ķēdes aizsardzība: strāvas atslēgšana pie nelielas ilgstošas pārslodzes;
• ķēdes aizsardzība: momentāna strāvas atslēgšana īssavienojuma gadījumā.

Katram slēdzim ir raksturlielums, kas izteikts ampēros, un to sauc par nominālo strāvas stiprumu (I_n) jeb “nominālu”.

Šīs vērtības būtību ir vieglāk saprast, izmantojot nomināla pārsniegšanas koeficientu:

K = I / I_n,

kur I – reālā strāvas stiprums.

• K < 1,13: atslēgšana (atvienošana) nenotiks 1 stundas laikā;
• K > 1,45: atslēgšana notiks 1 stundas laikā.

Šie parametri ir fiksēti GOST R 50345-2010 8.6.2. punktā. Lai uzzinātu, cik ilgā laikā notiks atslēgšana pie K>1,45, jāizmanto grafiks, kas atspoguļo konkrētā automāta modeļa laika-strāvas raksturlīkni.

Ilgstoši pārsniedzot strāvai slēdža nominālvērtību 2 reizes, atvienošana notiks laika posmā no 8 sekundēm līdz 4 minūtēm. Izslēgšanas ātrums ir atkarīgs no modeļa iestatījuma un vides temperatūras.

Arī katram automātiskā slēdža tipam ir noteikts strāvas diapazons (I_a), pie kura iedarbojas momentānās atslēgšanas mehānisms:

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

Ierīces tipa “B” galvenokārt izmanto līnijām, kurām ir ievērojams garums. Dzīvojamās un biroja telpās izmanto klases “C” automātus, bet ierīces ar marķējumu “D” aizsargā ķēdes, kurās ir iekārtas ar lielu palaišanas strāvas koeficientu.

Standarta sadzīves automātu klāstā ietilpst ierīces ar nominālvērtībām 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 un 63 A.

Atvienotāju konstrukcija

Mūsdienu automātiskajā slēdzī ir divu veidu atslēdzēji: termiskais un elektromagnētiskais.

Bimetāla atslēdzējs ir plāksnes formā, kas izgatavota no diviem strāvu vadošiem metāliem ar atšķirīgu termisko izplešanos. Šāda konstrukcija, ilgstoši pārsniedzot nominālvērtību, rada detaļas uzkaršanu, tās izliekšanos un ķēdes atvēršanas mehānisma iedarbināšanu.

Dažiem automātiem ar regulēšanas skrūves palīdzību var mainīt strāvas parametrus, pie kuriem notiek izslēgšana. Agrāk šo paņēmienu bieži izmantoja ierīces “precīzai” regulēšanai, taču šī procedūra prasa padziļinātas specializētas zināšanas un vairāku testu veikšanu.

Pagriežot regulēšanas skrūvi (izcelta ar sarkanu taisnstūri) pretēji pulksteņrādītāja virzienam, var panākt ilgāku termiskā atslēdzēja izslēgšanas laiku.

Šobrīd tirgū var atrast daudz standarta nominālvērtību modeļus no dažādiem ražotājiem, kuru laika‑strāvas raksturlīknes nedaudz atšķiras (bet tomēr atbilst normatīvām prasībām). Tāpēc ir iespēja izvēlēties automātu ar vēlamiem “rūpnīcas” iestatījumiem, kas novērš nepareizas kalibrēšanas risku.

Elektromagnētiskais atslēdzējs novērš līnijas pārkaršanu īssavienojuma rezultātā. Tas reaģē praktiski acumirklīgi, taču strāvas stiprumam jābūt vairākkārt lielākam par nominālu. Konstruktīvi šī detaļa ir solenoīds. Pārstrāva ģenerē magnētisko lauku, kas pārvieto serdi, atverot ķēdi.

Selektivitātes principu ievērošana

Ja ir sazarota elektriskā ķēde, aizsardzību var organizēt tā, lai īssavienojuma gadījumā tiktu atslēgts tikai tas atzars, kurā radās avārijas situācija. Šim nolūkam izmanto slēdžu selektivitātes principu.

Uzskatāma shēma, kas parāda automātisko slēdžu sistēmas darbības principu ar realizētu selektivitātes (izvēles) funkciju īssavienojuma gadījumā.

Lai nodrošinātu izvēles atslēgšanu zemākajos līmeņos, tiek uzstādīti automāti ar momentāno atslēgšanu, kas atver ķēdi 0,02–0,2 sekundēs. Augstākā līmenī novietotajam slēdzim vai nu ir aizture (0,25–0,6 s), vai arī tas ir izgatavots pēc īpašas “selektīvās” shēmas saskaņā ar standartu DIN VDE 0641-21.

Lai garantētu automātu selektīvu darbību, labāk izmantot viena ražotāja automātus. Viena modeļu klāsta slēdžiem pastāv selektivitātes tabulas, kas norāda iespējamās kombinācijas.

Vienkāršākie uzstādīšanas noteikumi

Ķēdes posms, kas jāaizsargā ar slēdzi, var būt vienfāzes vai trīsfāzes, ar neitrāli, kā arī PE vadu (“zeme”). Tāpēc automātiem ir no 1 līdz 4 poliem, kuriem pievada strāvu vadošu dzīslu. Izveidojot apstākļus atslēgšanai, notiek vienlaicīga visu kontaktu atvienošana.

Automātus sadales skapī stiprina uz tam īpaši paredzētas DIN sliedes. Tā nodrošina kompaktumu un savienojuma drošību, kā arī ērtu piekļuvi slēdzim.

Automātus uzstāda šādi:

• vienpola automāti uz fāzi;
• dvipolu automāti uz fāzi un neitrāli;
• trīspolu automāti uz 3 fāzēm;
• četrpolu automāti uz 3 fāzēm un neitrāli.

Turklāt ir aizliegts darīt sekojošo:

• uzstādīt vienpola automātus uz neitrāles;
• ievadīt automātā PE vadu;
• uzstādīt viena trīspolu automāta vietā trīs vienpola automātus, ja ķēdē ir pieslēgts vismaz viens trīsfāžu patērētājs.

Visas šīs prasības ir noteiktas PUE un tās ir jāievēro.

Katrā mājā vai telpā, kurai ir pievadīta elektrība, uzstāda ieejas automātu. Tā nominālu nosaka piegādātājs, un šī vērtība ir norādīta līgumā par elektroenerģijas pieslēgumu. Šāda slēdža mērķis – aizsargāt posmu no transformatora līdz patērētājam.

Pēc ieejas automāta līnijai pieslēdz skaitītāju (vienfāzes vai trīsfāzes) un aizsardzības atslēgšanas ierīci, kuras funkcijas atšķiras no automātiskā un diferenciālā slēdža darbības.

Ja telpā ir izvilkta elektroinstalācija vairākām shēmām, tad katru no tām aizsargā ar atsevišķu automātisko slēdzi, kura jauda norādīta marķējumā. To nominālus un klases nosaka telpas īpašnieks, ņemot vērā esošo elektroinstalāciju vai pieslēgto ierīču jaudu.

Elektrības skaitītājs un automātiskie slēdži tiek uzstādīti sadales panelī, kas atbilst visām drošības prasībām un viegli var tikt iekļauts telpas interjerā.

Izvēloties vietu sadales paneļa novietošanai, jāatceras, ka gaisa temperatūra ietekmē termiskā atbrīvotāja īpašības. Tāpēc vēlams novietot sliedi ar automātiskajiem slēdžiem pašā telpā.

Nepieciešamā nomināla aprēķins

Automātiskā slēdža galvenā aizsardzības funkcija attiecas uz elektroinstalāciju, tāpēc nomināla izvēli veic pēc kabeļa šķērsgriezuma. Tajā pašā laikā visai shēmai jānodrošina pieslēgto ierīču normāla darbība. Sistēmas parametru aprēķins nav sarežģīts, taču jāņem vērā daudz nianses, lai izvairītos no kļūdām un problēmu rašanās.

Patērētāju kopējās jaudas noteikšana

Viens no galvenajiem elektriskās shēmas parametriem ir maksimāli iespējamā tai pieslēgto elektroenerģijas patērētāju jauda. Aprēķinot šo rādītāju, nevar vienkārši summēt ierīču pases datus.

Aktīvā un nominālā komponente

Jebkurai elektroierīcei ražotājam ir pienākums norādīt aktīvo jaudu (P). Šis lielums nosaka enerģijas daudzumu, kas tiks neatgriezeniski pārveidots ierīces darbības rezultātā un par ko lietotājs maksās pēc skaitītāja.

Bet ierīcēm ar kondensatoriem vai induktivitātes spolēm ir vēl viena jauda ar nenulles vērtību, ko sauc par reaktīvo (Q). Tā nonāk līdz ierīcei un praktiski uzreiz atgriežas atpakaļ.

Reaktīvā komponente nepiedalās izlietotās elektroenerģijas uzskaitē, bet kopā ar aktīvo veido tā saukto “pilno” jeb “nominālo” jaudu (S), kas rada slodzi shēmai.

cos(f) – parametrs, ar kura palīdzību var noteikt pilno (nominālo jaudu) pēc aktīvās (patērētās). Ja tas nav vienāds ar vienu, tad to norāda elektroierīces tehniskajā dokumentācijā.

Atsevišķas ierīces ieguldījums kopējā slodzē uz strāvu vadošajām dzīslām un automātisko slēdzi ir jāaprēķina pēc tās pilnās jaudas: S = P / cos(f).

Palielinātas palaišanas strāvas

Nākamā īpatnība dažiem sadzīves tehnikas veidiem ir transformatoru, elektromotoru vai kompresoru klātbūtne. Šādas ierīces darba sākumā patērē palaišanas (starta) strāvu.

Tā vērtība var vairākas reizes pārsniegt standarta rādītājus, bet darbības laiks ar paaugstinātu jaudu ir neliels un parasti ir no 0,1 līdz 3 sekundēm. Šāds īslaicīgs uzliesmojums neizraisīs termiskā atslēdzēja nostrādi, bet elektromagnētiskais slēdža komponents, kas atbild par īssavienojuma pārstrāvu, var reaģēt.

Īpaši šī situācija ir aktuāla atsevišķām līnijām, kurām pievieno iekārtas, piemēram, kokapstrādes darbgaldus. Šajā gadījumā ir jāaprēķina ampērāža un, iespējams, ir jēga izmantot “D” klases automātu.

Pieprasījuma koeficienta ievērošana

Ķēdēm, kurām pievienots liels daudzums iekārtu un nav ierīces, kas patērē lielāko daļu strāvas, izmanto pieprasījuma koeficientu (ks). Tā piemērošanas jēga ir tā, ka visas ierīces nestrādās vienlaicīgi, tāpēc nominālo jaudu summēšana novedīs pie pārvērtēta rādītāja.

Pieprasījuma koeficients elektroenerģijas patērētāju grupām ir noteikts SP 256.1325800.2016 7. punktā. Uz šiem rādītājiem var paļauties arī pašu veiktā maksimālās jaudas aprēķinā.

Šis koeficients var pieņemt vērtību, kas ir vienāda vai mazāka par 1. Katras ierīces aprēķina jaudas (P_r) aprēķins notiek pēc formulas:

P_r = ks * S

Visu ierīču kopējo aprēķina jaudu izmanto ķēdes parametru aprēķināšanai. Pieprasījuma koeficienta izmantošana ir lietderīga birojiem un nelielām tirdzniecības telpām ar lielu datoru, biroja tehnikas un citu no vienas ķēdes barotu iekārtu skaitu.

Līnijām ar nelielu patērētāju skaitu šo koeficientu neizmanto tīrā veidā. No jaudas aprēķina izslēdz tās ierīces, kuru ieslēgšana vienlaicīgi ar enerģētiski ietilpīgākām ierīcēm ir maz ticama.

Tā, piemēram, dzīvojamā istabā ir maz iespēju vienlaicīgi darbināt gludekli un putekļsūcēju. Bet darbnīcās ar nelielu personāla skaitu aprēķinā iekļauj tikai 2–4 jaudīgākos elektroinstrumentus.

Strāvas stipruma aprēķināšana

Automāta izvēli veic pēc maksimālās strāvas stipruma vērtības, kas ir pieļaujama ķēdes posmā. Lai iegūtu šo rādītāju, jāzina elektroenerģijas patērētāju kopējā jauda un tīkla spriegums.

Saskaņā ar GOST 29322-2014 no 2015. gada oktobra sprieguma vērtībai parastajā tīklā jābūt 230 V, bet trīsfāžu tīklā – 400 V. Tomēr vairumā gadījumu joprojām ir spēkā vecie parametri: attiecīgi 220 un 380 V. Tāpēc, lai nodrošinātu aprēķinu precizitāti, nepieciešams veikt mērījumus ar voltmetru.

Spriegumu mājas tīklā var izmērīt ar voltmetru vai multimetru. Lai to izdarītu, pietiek ar tā kontaktu iespraušanu kontaktligzdā.

Vēl viena problēma, kas ir īpaši aktuāla elektroinstalācijai privātajā sektorā, ir elektroapgādes nodrošināšana ar nepietiekamu spriegumu. Mērījumi šādos problemātiskos objektos var uzrādīt vērtības, kas pārsniedz GOST noteikto diapazonu.

Turklāt atkarībā no kaimiņu elektroenerģijas patēriņa līmeņa sprieguma vērtība īsā laika posmā var stipri mainīties.

Tas rada problēmu ne tikai ierīču darbībai, bet arī strāvas stipruma aprēķinam. Sprieguma krituma laikā dažas ierīces vienkārši zaudē jaudu, bet dažas, kurām ir ieejas stabilizators, palielina elektroenerģijas patēriņu.

Kvalitatīvi veikt nepieciešamo ķēdes parametru aprēķinus šādos apstākļos ir sarežģīti. Tāpēc vai nu būs jāieliek kabeļi ar apzināti lielāku šķērsgriezumu (kas ir dārgi), vai arī jārisina problēma, uzstādot ieejas stabilizatoru vai pieslēdzot māju citai līnijai.

Stabilizatoru uzstāda blakus sadales vairogam. Bieži vien tas ir vienīgais veids, kā iegūt normatīvās sprieguma vērtības mājā.

Pēc tam, kad ir noteikta elektroierīču kopējā jauda (S) un noskaidrota sprieguma vērtība (U), strāvas stipruma (I) aprēķinu veic pēc formulām, kas ir Oma likuma sekas:

I_f = S / U_f  vienfāzes tīklam

I_l = S / (1,73 * U_l) trīsfāžu tīklam

Šeit indekss “f” apzīmē fāzes parametrus, bet “l” – lineāros parametrus.

Lielākā daļa trīsfāžu ierīču izmanto savienojuma veidu “zvaigzne”, un tieši pēc šīs shēmas darbojas transformators, kas piegādā strāvu patērētājam. Pie simetriskas slodzes lineārais un fāzes strāvas stiprums būs identisks (I_l = I_f), un spriegumu aprēķina pēc formulas:

U_l = 1,73 * U_f

Kabeļa šķērsgriezuma izvēles nianses

Vadu un kabeļu kvalitāti un parametrus regulē GOST 31996-2012. Saskaņā ar šo dokumentu izstrādājamiem izstrādājumiem izstrādā tehniskos noteikumus, kuros ir pieļaujams noteikts pamatparametru vērtību diapazons. Ražotājam ir pienākums nodrošināt tabulu par dzīslu šķērsgriezuma atbilstību un maksimālo drošo strāvas stiprumu.

Maksimāli pieļaujamais strāvas stiprums ir atkarīgs no vadu dzīslu šķērsgriezuma un montāžas veida. Tos var ievilkt slēptā (sienā) vai atklātā (caurulē vai kastē) veidā.

Kabelis jāizvēlas tā, lai nodrošinātu drošu strāvas plūsmu, kas atbilst aprēķinātajai elektroierīču kopējai jaudai. Saskaņā ar PUE (elektroietaišu ierīkošanas noteikumiem) minimālais aprēķinātais vadu šķērsgriezums, ko izmanto dzīvojamās telpās, nedrīkst būt mazāks par 1,5 mm².

Standarta izmēri ir šādi: 1,5; 2,5; 4; 6 un 10 mm².

Dažreiz ir jēga izmantot vadus ar šķērsgriezumu par vienu soli lielāku nekā minimāli pieļaujamais. Šajā gadījumā pastāv iespēja pieslēgt papildu ierīces vai aizstāt jau esošās ar jaudīgākām bez dārgiem un ilgstošiem darbiem jaunu kabeļu ieguldīšanā.

Automāta parametru aprēķins

Jebkurai ķēdei jābūt izpildītai šādai nevienādībai:

I_n <= I_p / 1.45

Šeit I_n – automāta nominālā strāva, bet I_p – pieļaujamā strāva vadiem. Šis noteikums nodrošina garantētu atslēgšanos ilgstošas pieļaujamās slodzes pārsniegšanas gadījumā.

Nevienādība “In <= Ip / 1.45” ir galvenais nosacījums, komplektējot pāri “automāts – kabelis”. Šī noteikuma neievērošana var izraisīt elektroinstalācijas aizdegšanos.

Automāta nominālu var aprēķināt gan pēc kopējās slodzes, gan pēc jau ieguldīto vadu serdeņu šķērsgriezuma. Pieņemsim, ka pastāv elektroierīču pieslēguma shēma, bet elektroinstalācija vēl nav ieguldīta.

Šajā gadījumā darbību secība ir šāda:

1. Tīklam pieslēgto elektroierīču kopējās strāvas stipruma aprēķināšana.
2. Automāta izvēle ar nominālu, kas nav mazāks par aprēķināto vērtību.
3. Kabeļa šķērsgriezuma izvēle atbilstoši automāta nominālam.

Piemērs:

1. S = 4 kW; I = 4000 / 220 = 18 A;
2. I_n = 20 A;
3. I_p >= I_n * 1.45 = 29 A; D = 4 mm².

Ja elektroinstalācija jau ir ieguldīta, tad darbību secība ir cita:

1. Pieļaujamās strāvas noteikšana pie zināma šķērsgriezuma un elektroinstalācijas ieguldīšanas veida saskaņā ar ražotāja sniegto tabulu.
2. Automātiskā slēdža izvēle.
3. Pieslēdzamo ierīču jaudas aprēķināšana. Ierīču grupas komplektēšana tā, lai kopējā slodze uz ķēdi būtu mazāka par nominālu.

Piemērs. Pieņemsim, ka ir ieguldīti divi viendzīslu kabeļi atklātā veidā, D = 6 mm², tad:

1. I_p = 46 A;
2. I_n <= I_p / 1.45 = 32 A;
3. S = I_n * 220 = 7.0 kW.

Pēdējā piemēra 2. punktā ir neliela pieļaujama noapaļošana. Precīzā vērtība I_n = I_p / 1.45 = 31.7 A ir noapaļota līdz vērtībai 32 A.

Izvēle starp vairākiem nomināliem

Dažreiz rodas situācija, kad var izvēlēties vairākus automātus ar dažādiem nomināliem kontūra aizsardzībai. Piemēram, pie elektroierīču kopējās jaudas 4 kW (18 A) ar rezervi tika izvēlēta elektroinstalācija ar vara serdeņu šķērsgriezumu 4 mm². Šādai kombinācijai var uzstādīt slēdžus uz 20 un 25 A.

Ja elektroinstalācijas shēma paredz daudzlīmeņu aizsardzību, tad automāti jāizvēlas tā, lai augstākā līmeņa (attēlā tas ir labajā pusē – 25 A) nominālā vērtība būtu lielāka nekā zemāko līmeņu slēdžiem.

Slēdža ar augstāko nominālu izvēles priekšrocība ir iespēja pievienot papildu ierīces, nemainot kontūra elementus. Visbiežāk tā arī rīkojas.

Par labu automāta ar mazāku nominālu izvēlei runā fakts, ka tā termiskais atslēdzējs ātrāk reaģēs uz paaugstinātu strāvas stipruma rādītāju. Lieta tāda, ka dažām ierīcēm var rasties bojājums, kas izraisīs enerģijas patēriņa pieaugumu, bet ne līdz īsslēguma vērtībai.

Piemēram, veļas mazgājamās mašīnas motora gultņa bojājums izraisīs strauju strāvas palielināšanos tinumā. Ja automāts ātri reaģēs uz pieļaujamo rādītāju pārsniegšanu un veiks atslēgšanu, tad motors nesadegs.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Automātiskā slēdža konstrukcija un tā klasifikācija. Laika-strāvas raksturlīknes jēdziens un nomināla izvēle pēc kabeļa šķērsgriezuma:

Ierīču jaudas aprēķins un automāta izvēle, izmantojot PUE noteikumus:

Automātiskā slēdža izvēlei jāpieiet atbildīgi, jo no tā ir atkarīga mājas elektrosistēmas darba drošība. Neskatoties uz visu ievades parametru un aprēķina nianšu daudzveidību, jāatceras, ka automāta galvenā aizsargfunkcija attiecas uz elektroinstalāciju.

Lūdzu, rakstiet komentārus, uzdodiet jautājumus, ievietojiet fotoattēlus par raksta tēmu zemāk esošajā blokā. Dalieties ar noderīgu informāciju, kas var noderēt vietnes apmeklētājiem. Pastāstiet par savu pieredzi, izvēloties automātiskos slēdžus vasarnīcas vai mājas elektroinstalācijas aizsardzībai.