Nominelle strømstørrelser for automatiske afbrydere: hvordan man vælger en afbryder korrekt

Enheder til afbrydelse af elektricitet ved overbelastning og kortslutning installeres ved indgangen til ethvert hjemmenetværk. Det er nødvendigt at beregne nominelle strømværdier for automatsikringer korrekt, ellers vil deres funktion være ineffektiv. Er du enig?

Vi fortæller, hvordan beregningen af sikringens parametre udføres, i henhold til hvilke denne beskyttelsesenhed vælges. Fra den artikel, vi foreslår, vil du lære, hvordan du vælger en enhed, der er nødvendig for at beskytte elnettet. Med vores råd vil du købe en model, der reagerer præcist i et farligt øjeblik for ledningerne.

Parametre for automatsikringer

For at sikre korrekt valg af nominel værdi for afbryderenheder er det nødvendigt at forstå principperne for deres funktion, betingelser og udløsningstid.

Driftsparametrene for automatsikringer er standardiseret af russiske og internationale regulativer.

Grundlæggende elementer og mærkning

I konstruktionen af afbryderen indgår to elementer, der reagerer på overskridelse af strømstyrken i det indstillede værdiområde:

• Den bimetalliske plade opvarmes af den gennemgående strøm og bøjer sig og trykker på en stødstang, der adskiller kontakterne. Dette er “termisk beskyttelse” mod overbelastning.
• Solenoiden genererer under påvirkning af en stærk strøm i viklingen et magnetfelt, der trykker på kernen, og den påvirker så stødstangen. Dette er “strømbeskyttelse” mod kortslutning, som reagerer på en sådan hændelse betydeligt hurtigere end pladen.

Typer af elektriske beskyttelsesenheder har mærkning, hvormed man kan bestemme deres grundlæggende parametre.

På hver automatsikring er dens grundlæggende egenskaber angivet. Det gør det muligt ikke at forveksle enhederne, når de er installeret i tavlen.

Typen af tids-strøm karakteristik afhænger af indstillingsområdet (strømstyrken ved hvilken udløsning sker) for solenoiden. Til beskyttelse af ledninger og apparater i lejligheder, huse og kontorer bruges afbrydere af type “C” eller, meget mindre udbredte – “B”. Der er ingen særlig forskel mellem dem ved husstandsbrug.

Type “D” bruges i bryggers eller snedkerier, når der er udstyr med elektriske motorer, som har store startstrømme.

Der findes to standarder for udkoblingsenheder: boligstandard (EN 60898-1 eller GOST R 50345) og en strengere industriel (EN 60947-2 eller GOST R 50030.2). De adskiller sig kun lidt, og automater af begge standarder kan bruges til boliger.

Efter mærkestrøm omfatter standardserien af automater til husbrug enheder med følgende værdier: 6, 8, 10, 13 (sjældent forekommende), 16, 20, 25, 32, 40, 50 og 63 A.

Tids-strømkarakteristikker for udløsning

For at bestemme automaternes udløsningshastighed ved overbelastning findes der specielle tabeller, som viser afhængigheden af udkoblingstiden i forhold til overbelastningsfaktoren, der er forholdet mellem den aktuelle strøm og mærkestrømmen:

K = I / I_n.

Et pludseligt brud nedad i grafen, når koefficienten når intervallet mellem 5 og 10 enheder, skyldes aktivering af den elektromagnetiske udløser. For afbrydere af type “B” sker dette ved værdier mellem 3 og 5 enheder, og for type “D” mellem 10 og 20.

Grafen viser afhængigheden af udløsningstidsintervallet for type “C” automater i forhold til forholdet mellem strømstyrken og den værdi, der er fastsat for denne afbryder.

Ved K = 1,13 er automaten garanteret ikke at udkoble linjen inden for 1 time, og ved K = 1,45 vil den med garanti udkoble i løbet af samme tid. Disse værdier er fastsat i punkt 8.6.2 i GOST R 50345-2010.

For at forstå, hvor lang tid beskyttelsen vil tage at udkoble, f.eks. ved K = 2, skal du tegne en lodret linje fra denne værdi. Resultatet er, at ifølge grafen vil udkobling ske i intervallet 12 til 100 sekunder.

En så stor spredning i tid skyldes, at opvarmningen af bimetallen afhænger ikke kun af styrken af den strøm, der passerer igennem, men også af omgivelsesparametrene. Jo højere temperaturen er, jo hurtigere udløser automaten.

Regler for valg af nominel værdi

Geometrien af de elektriske netværk i lejligheder og huse er individuel, så der findes ingen standardløsninger til installation af afbrydere med en bestemt mærkestrøm. De generelle regler for beregning af automaters tilladte parametre er ret komplekse og afhænger af mange faktorer. Det er nødvendigt at tage alle i betragtning, ellers kan der opstå en nødsituation.

Princip for opbygning af indendørs ledningsnet

Interne elektriske netværk har en forgrenet struktur som et “træ” – en graf uden cyklusser. Overholdelse af dette konstruktionsprincip kaldes automaters selektivitet, hvorved alle typer elektriske kredsløb er udstyret med beskyttelsesenheder.

Dette forbedrer systemets stabilitet ved opståen af en nødsituation og forenkler arbejdet med at afhjælpe den. Desuden sker belastningsfordeling, tilslutning af strømtunge apparater og ændring af ledningskonfigurationen meget lettere.

Ved bunden af grafen er en hovedafbryder, og umiddelbart efter forgreningen placeres gruppeafbrydere for hvert enkelt elektrisk kredsløb. Dette er et standard skema, der er afprøvet gennem årene.

Hovedafbryderens funktion omfatter overvågning af generel overbelastning – forhindring af overskridelse af den tilladte strømstyrke for objektet. Hvis dette sker, er der risiko for beskadigelse af den udvendige ledning. Desuden vil beskyttelsesanordninger uden for lejligheden sandsynligvis udløses, som allerede tilhører fællesejendommen eller det lokale elnet.

Gruppeafbrydernes funktion omfatter overvågning af strømstyrken på de enkelte linjer. De beskytter kablet på det tildelte afsnit og den tilsluttede gruppe af strømforbrugere mod overbelastning. Hvis en sådan anordning ikke udløses ved en kortslutning, så overtager hovedafbryderen beskyttelsen.

Selv i lejligheder med et lille antal elforbrugere er det ønskeligt at etablere en separat linje til belysning. Når afbryderen for et andet kredsløb slukkes, slukker lyset ikke, hvilket gør det muligt at løse det opståede problem under mere behagelige forhold. I næsten hver tavle er værdien af hovedafbryderens mærkestrøm mindre end summen af gruppeafbryderne.

Samlet effekt af elektriske apparater

Maksimal belastning på kredsløbet opstår, når alle elapparater tændes samtidigt. Derfor beregner man normalt den samlede effekt ved simpel addition. Dog kan denne værdi i nogle tilfælde være mindre.

For visse linjer er det usandsynligt, og til tider umuligt, at alle tilsluttede elapparater arbejder samtidigt. I huse indfører man nogle gange specifikke begrænsninger for drift af strømtunge enheder. For dette skal man huske at undgå samtidig tænding af dem eller bruge et begrænset antal stikkontakter.

Sandsynligheden for samtidig drift af alt kontorudstyr, belysning og hjælpeudstyr (kedler, køleskabe, ventilatorer, varmeapparater osv.) er meget lav, derfor bruger man en korrektionsfaktor ved beregning af maksimal effekt.

Ved elektrificering af kontorbygninger bruger man ofte en empirisk samtidighedsfaktor, hvis værdi tages i intervallet 0,6 til 0,8. Den maksimale belastning beregnes ved at gange summen af alle elapparaters effekt med faktoren.

I beregningerne er der en finte – man skal tage højde for forskellen mellem nominel (tilsyneladende) effekt og forbrugt (aktiv) effekt, som er forbundet med en faktor (cos (f)).

Det betyder, at enheden kræver en strømstyrke svarende til den forbrugte divideret med denne faktor:

I_p = I / cos (f)

Hvor:

• I_p – den nominelle strømstyrke, der bruges i belastningsberegninger;
• I – strømstyrken, som apparatet forbruger;
• cos (f) <= 1.

Normalt angives den nominelle strøm direkte eller via cos (f)-værdien i det elektriske apparats tekniske datablad.

For eksempel er værdien for lysstofrør 0,9; for LED-pærer omkring 0,6; for almindelige glødepærer 1. Hvis dokumentationen er tabt, men det forbrugte effekt er kendt, tager man for en sikkerheds skyld cos (f) = 0,75.

De anbefalede effektfaktorværdier i tabellen kan bruges ved beregning af elektriske belastninger, når der ikke foreligger data om nominel strøm.

Om hvordan man vælger en automatisk afbryder baseret på belastningseffekten, står der i den følgende artikel, som vi anbefaler at læse.

Valg af ledertværsnit

Før man lægger et strømkabel fra fordelingstavlen til en gruppe forbrugere, skal man beregne elapparaternes effekt ved samtidig drift. Tværsnittet af enhver gren vælges efter beregningstabeller afhængigt af ledningsmetaltypen: kobber eller aluminium.

Kabelproducenter leverer sådant referencemateriale til deres produkter. Hvis det mangler, bruger man data fra opslagsværket “Regler for elektriske installationer” eller foretager en beregning af kabeltværsnit.

Dog forsikrer forbrugere sig ofte og vælger ikke det minimalt tilladte tværsnit, men et trin større. For eksempel ved køb af et kobberkabel til en 5 kW-linje vælger man et ledertværsnit på 6 mm², selvom tabellen viser, at 4 mm² er tilstrækkeligt.

Reference-tabellen i PUE (Regler for elektriske installationer) gør det muligt at vælge det nødvendige tværsnit fra standardrækken for forskellige driftsforhold for kobberkabler.

Dette er ofte begrundet af følgende årsager:

• Længere levetid for et tykt kabel, der sjældent udsættes for den maksimalt tilladte belastning for dets tværsnit. At lægge nye elektriske ledninger igen er et besværligt og dyrt arbejde, især hvis der er foretaget renovering i lokalet.
• Kapacitetsreserven gør det muligt at tilslutte nye elektriske apparater til netværksgrenen uden problemer. For eksempel kan man tilføje en ekstra fryser i køkkenet eller flytte vaskemaskinen dertil fra badeværelset.
• Når enheder med elektromotorer starter, opstår der store startstrømme. Dette medfører et spændingsfald, som ikke kun viser sig ved blinkende lyspærer, men også kan føre til skade på elektronikken i computere, aircondition eller vaskemaskiner. Jo tykkere kablet er, desto mindre bliver spændingsspringet.

Desværre er der på markedet mange kabler, der ikke er fremstillet efter GOST-standard, men i henhold til forskellige tekniske specifikationer (TU).

Ofte opfylder deres ledertværsnit ikke kravene, eller de er lavet af et ledende materiale med højere modstand end påkrævet. Derfor er den faktiske maksimale effekt, ved hvilken kablet kan opvarmes acceptabelt, lavere end i de normative tabeller.

Dette foto viser forskellene mellem kabler fremstillet efter GOST (til venstre) og efter TU (til højre). Der er tydelig forskel i ledertværsnit og isoleringsmaterialets tæthed.

Beregning af sikringens nominelle værdi til beskyttelse af kabel

Den afbryder, der installeres i tavlen, skal sikre, at linjen afbrydes, når strømstyrken overskrider den tilladte grænse for elkablet. Derfor skal den maksimalt tilladte nominelle værdi for afbryderen beregnes.

Ifølge PUE (regler for elektriske installationer) tages den tilladte kontinuerlige belastning af kobberkabler lagt i bokse eller i luft (f.eks. over nedhængt loft) fra tabellen ovenfor. Disse værdier er beregnet til nødsituationer, hvor der er overbelastning af effekt.

Nogle problemer opstår, når man sammenholder afbryderens nominelle effekt med den kontinuerlige tilladte strøm, hvis man gør det i overensstemmelse med den gældende GOST R 50571.4.43-2012.

Der er vist et uddrag af pkt. 433.1 i GOST R 50571.4.43-2012. I formel “2” er der en unøjagtighed, og for korrekt forståelse af definitionen af variablen In skal bilag “1” tages i betragtning

For det første vildleder forklaringen af variablen I_n som nominel effekt, hvis man ikke ser på bilag “1” til dette punkt i GOST. For det andet er der en trykfejl i formel “2”: koefficienten 1,45 er tilføjet forkert, og mange specialister bekræfter dette.

Ifølge pkt. 8.6.2.1 i GOST R 50345-2010 for husstandsafbrydere med nominel værdi op til 63 A er den forudsatte tid 1 time. Den indstillede udløserstrøm er lig med den nominelle værdi ganget med koefficienten 1,45.

Således skal den nominelle strømstyrke for afbryderen ifølge både den første og den ændrede anden formel beregnes ved hjælp af følgende formel:

I_n <= I_Z / 1,45

Hvor:

• I_n – nominel strøm for afbryderen;
• I_Z – kontinuerlig tilladt strøm for kablet.

Lad os beregne de nominelle værdier for afbrydere til standard tværsnit af kabler ved enfasetilslutning med to kobberledere (220 V). For at gøre dette dividerer vi den kontinuerlige tilladelige strøm (ved luftinstallation) med udløsningsfaktoren 1,45.

Vi vælger en afbryder, så dens nominelle værdi er mindre end denne værdi:

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

Automatiske afbrydere på 13A er sjældne i handelen, så i stedet bruges ofte enheder med en nominel strøm på 10A.

Kabler med aluminiumsledere bruges sjældent i dag ved installation af interne ledninger. Der findes også en tabel til at vælge tværsnit baseret på belastning.

På samme måde beregner vi de nominelle værdier for afbrydere til aluminiumskabler:

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

Hvis producenten af strømkabler angiver en anden sammenhæng mellem tilladelig effekt og tværsnitsareal, skal værdien for afbryderne genberegnes.

Formlerne for strømstyrkens afhængighed af effekten for enfasede og trefasede net er forskellige. Mange mennesker, der har apparater beregnet til 380 Volt, begår en fejl på dette tidspunkt.

Sådan bestemmes tekniske parametre for en automatisk afbryder ud fra mærkningen, beskrives detaljeret her. Vi anbefaler at læse det informative materiale.

Forebyggelse af overbelastning fra forbrugernes drift

Nogle gange installeres en afbryder på linjen med en nominel effekt, der er væsentligt lavere end nødvendigt for at sikre, at elkablet forbliver funktionsdygtigt.

Det er hensigtsmæssigt at sænke afbryderens nominelle værdi, hvis den samlede effekt af alle enheder i kredsløbet er væsentligt mindre, end kablet kan klare. Dette sker, hvis nogle enheder af sikkerhedsmæssige årsager er blevet fjernet fra linjen efter ledningsinstallationen.

Så er en reduktion af afbryderens nominelle effekt berettiget ud fra et synspunkt om hurtigere reaktion på opståede overbelastninger.

For eksempel, hvis elektromotorens lejer låser, stiger strømmen i viklingen kraftigt, men ikke til kortslutningsværdier. Hvis afbryderen reagerer hurtigt, når viklingen ikke at smelte, hvilket redder motoren fra en dyr omsnoningsprocedure.

Man bruger også en mindre mærkestrøm end den beregnede på grund af strenge begrænsninger for hvert kredsløb. For eksempel er der i en enfaset indgang til en lejlighed med elkomfur installeret en afbryder på 32 A, hvilket giver 32 * 1,13 * 220 = 8,0 kW tilladt effekt. Antag at der ved fordelingen i lejligheden blev organiseret 3 linjer med installation af gruppeafbrydere med mærkestrøm 25 A.

Hvis antallet af gruppeafbrydere installeret i fordelingstavlen er stort, skal de mærkes og nummereres. Ellers kan man blive forvirret

Antag at belastningen langsomt stiger på en af linjerne. Når den forbrugte effekt når en værdi svarende til den garanterede udløsning af gruppeafbryderen, vil der kun være (32 – 25) * 1,45 * 220 = 2,2 kW tilbage til de to andre sektioner.

Dette er meget lidt i forhold til det samlede forbrug. Med en sådan fordelingstavlekonfiguration vil indgangsafbryderen oftere udløses end enhederne på linjerne.

Derfor, for at bevare selektivitetsprincippet, skal der installeres afbrydere med mærkestrøm 20 eller 16 ampere på sektionerne. Så ved den samme belastningsubalance vil de to andre led samlet have 3,8 eller 5,1 kW, hvilket er acceptabelt.

Lad os overveje muligheden for installation af en afbryder med mærkestrøm 20A ved at tage et eksempel på en separat linje dedikeret til køkkenet.

Følgende elektriske apparater er tilsluttet og kan tændes samtidigt:

• Køleskab, nominel effekt 400 W og startstrøm 1,2 kW;
• To fryseskabe, effekt 200 W;
• Ovn, effekt 3,5 kW;
• Når den elektriske ovn er i brug, må der kun tilsluttes ét ekstra apparat, hvoraf det mest kraftfulde er en elkedel, der forbruger 2,0 kW.

En 20-ampere afbryder kan i mere end en time føre strøm med en effekt på 20 * 220 * 1,13 = 5,0 kW. Garantieret udløsning på mindre end en time sker ved en strøm på 20 * 220 * 1,45 = 6,4 kW.

I køkkenet skal køleudstyr og komfur have permanent tilslutning til elektricitet. Hvis der er risiko for overskridelse af strømstyrken, kan samtidig drift af andre enheder undgås ved kun at afsætte to stikkontakter til dem.

Ved samtidig tænding af ovn og elkedel vil den samlede effekt være 5,5 kW eller 1,25 dele af afbryderens nominelle værdi. Da kedlen kun arbejder kort, vil der ikke ske en udkobling. Hvis køleskabet og begge fryseskabe tændes på samme tid, vil effekten være 6,3 kW eller 1,43 dele af nominel værdi.

Denne værdi er allerede tæt på parameteren for garanteret udkobling. Sandsynligheden for at en sådan situation opstår er dog yderst lille, og periodens varighed vil være ubetydelig, da motorernes og kedlens arbejdstid er kort.

Startstrømmen, der opstår ved start af køleskabet, selv i sum med alle tændte enheder, vil ikke være tilstrækkelig til at udløse den elektromagnetiske udløser. Derfor kan man under de givne betingelser bruge en afbryder på 20 A.

Den eneste nuance er muligheden for at øge spændingen til 230 V, hvilket er tilladt ifølge normerne. Specifikt definerer GOST 29322-2014 (IEC 60038:2009) standard spænding til 230 V med mulighed for at bruge 220 V.

I de fleste net leveres der i dag elektricitet med en spænding på 220 V. Hvis strømparameteren er tilpasset den internationale standard på 230 V, kan man omregne nominelle værdier i overensstemmelse med denne værdi.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Afbryderens opbygning. Valg af hovedafbryder afhængig af tilsluttet effekt. Regler for strømfordeling:

Valg af afbryder baseret på kablets kapacitet:

Beregning af afbryderens nominelle strøm er en kompleks opgave, der kræver hensyntagen til mange forhold. Den installerede afbryder påvirker både brugervenligheden og sikkerheden i det lokale strømnet.

Hvis der opstår tvivl om muligheden for at træffe det rigtige valg, bør man kontakte erfarne elektrikere.

Skriv venligst kommentarer i blokken nedenfor. Fortæl om din egen erfaring med valg af automatiske afbrydere. Del nyttig information og billeder om artiklens emne, stil spørgsmål.