Kaitselüliti valik koormuse võimsuse, kaabli ristlõike ja voolu järgi: arvutuspõhimõtted ja valemid

Katkematult toimiva majasisese elektrivarustuse korraldamiseks on vaja eraldada eraldi harud. Iga liin tuleb varustada oma kaitseseadmega, mis kaitseb kaabli isolatsiooni sulamise eest. Kuid kõik ei tea, millist seadet osta. Kas olete nõus?

Kõike automaatide valimisest koormuse võimsuse järgi saate teada meie esitatud artiklist. Me räägime, kuidas määrata nimiväärtust vajaliku klassi kaitselüliti leidmiseks. Meie soovituste arvestamine tagab vajalike seadmete ostmise, mis suudavad välistada ähvardavad olukorrad juhtmestiku kasutamisel.

Automaatkaitselülitid koduvõrkude jaoks

Elektrivarustusega tegelevad organisatsioonid ühendavad maju ja kortereid, tehes töid kaabli toomiseks jaotuskilpi. Kõik ruumide juhtmestiku paigaldamise meetmed viivad läbi selle omanikud või palgatud spetsialistid.

Iga eraldi ahela kaitsmiseks automaadi valimiseks on vaja teada selle nimiväärtust, klassi ja mõningaid muid omadusi.

Peamised parameetrid ja klassifikatsioon

Koduautomaadid paigaldatakse madalpingelise elektriahela sissepääsule ja need on ette nähtud järgmiste ülesannete lahendamiseks:

• käsitsi või elektrooniline sisse- või väljalülitamine elektriahelast;
• ahela kaitse: voolu väljalülitamine väikese pikaajalise ülekoormuse korral;
• ahela kaitse: voolu hetkeline väljalülitamine lühise korral.

Igal kaitselülitil on amperites väljendatud karakteristik, mida nimetatakse nimivooluks (I_n) või “nimiväärtuseks”.

Selle väärtuse olemust on lihtsam mõista, kasutades nimiväärtuse ületamise koefitsienti:

K = I / I_n,

kus I – tegelik voolutugevus.

• K < 1.13: väljalülitamist (vabastamist) ei toimu 1 tunni jooksul;
• K > 1.45: väljalülitamine toimub 1 tunni jooksul.

Need parameetrid on fikseeritud punktis 8.6.2. GOST R 50345-2010. Et teada saada, millal toimub väljalülitamine K>1.45 korral, tuleb kasutada graafikut, mis kajastab konkreetse automaadimudeli ajavoolukarakteristikut.

Kui vool ületab pikaajaliselt kaitselüliti nimivoolu kaks korda, toimub lahutamine 8 sekundi kuni 4 minuti jooksul. Reageerimiskiirus sõltub mudeli seadistusest ja keskkonna temperatuurist.

Samuti on igal kaitselüliti tüübil määratud vooluvahemik (I_a), mille juures hetkeline vabastusmehhanism rakendub:

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

Tüübi “B” seadmeid kasutatakse peamiselt liinidel, mis on märkimisväärse pikkusega. Elu- ja bürooruumides kasutatakse klassi “C” kaitselüliteid, ning “D” märgistusega seadmed kaitsevad vooluahelaid, kus on suure käivitusvoolu teguriga seadmeid.

Tavapärane kodumajapidamises kasutatavate kaitselülitite valik hõlmab seadmeid nimivooludega 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 ja 63 A.

Vabastite konstruktsioon

Kaasaegses kaitselülitis on kahte tüüpi vabasteid: termiline ja elektromagnetiline.

Bimetallist vabasti on plaadi kujuga, mis on valmistatud kahest erineva soojuspaisumisega juhtivast metallist. Selline konstruktsioon pikaajalise nimiväärtuse ületamise korral põhjustab detaili kuumenemist, selle paindumist ja vooluahela lahutamise mehhanismi rakendumist.

Mõnel kaitselülitil saab reguleerimiskruvi abil muuta voolu parameetreid, mille juures väljalülitus toimub. Varem kasutati seda võtet sageli seadme “täpseks” seadistamiseks, kuid see protseduur nõuab põhjalikke erialaseid teadmisi ja mitmete testide läbiviimist.

Reguleerimiskruvi (punase ristkülikuga esile tõstetud) pööramisega vastupäeva on võimalik saavutada termilise vabasti pikem reageerimisaeg.

Praegu on turul saadaval palju standardse nimivooluga mudeleid erinevatelt tootjatelt, mille aja-voolu karakteristikud erinevad veidi (kuid vastavad siiski normatiivsetele nõuetele). Seega on võimalik valida sobivate “tehaseseadetega” kaitselüliti, mis välistab vale kalibreerimise riski.

Elektromagnetiline vabasti takistab liini ülekuumenemist lühise tagajärjel. See reageerib peaaegu hetkega, kuid seejuures peab voolutugevus olema nimivoolust kordades suurem. Konstruktsiooniliselt on see detail solenoid. Ülevool tekitab magnetvälja, mis liigutab südamikku, mis omakorda avab vooluahela.

Selektiivsuse põhimõtete järgimine

Hargnenud elektriahela korral saab kaitse korraldada nii, et lühise korral lülituks välja ainult see haru, kus rike tekkis. Selleks kasutatakse lülitite selektiivsuse põhimõtet.

Illustreeriv skeem, mis näitab automaatsete kaitselülitite süsteemi tööpõhimõtet, millel on selektiivne (valikuline) rakendusfunktsioon lühise korral.

Valikulise väljalülituse tagamiseks paigaldatakse madalamatele astmetele kohese väljalülitusega automaadid, mis katkestavad vooluahela 0,02–0,2 sekundiga. Kõrgemal astmel asuval kaitselülitil on kas rakendumise viivitus 0,25–0,6 s või see on valmistatud spetsiaalse “selektiivse” skeemi järgi vastavalt standardile DIN VDE 0641-21.

Selektiivse töö tagamiseks automaatidega on parem kasutada ühe tootja automaate. Ühe mudelivaliku lülitite jaoks on olemas selektiivsuse tabelid, mis näitavad võimalikke kombinatsioone.

Lihtsamad paigaldusreeglid

Ahela osa, mida on vaja kaitsta lülitiga, võib olla ühe- või kolmefaasiline, sellel võib olla neutraal ja PE-juhe (“maa”). Seetõttu on automaatidel 1 kuni 4 poolust, millega ühendatakse voolu juhtiv soon. Lahutamise tingimuste tekkimisel lülituvad kõik kontaktid üheaegselt välja.

Automaadid kinnitatakse kilbis selleks ette nähtud DIN-siini külge. See tagab ühenduse kompaktsuse ja ohutuse ning mugava juurdepääsu lülitile.

Automaadid paigaldatakse järgmiselt:

• ühepooluselised faasi;
• kahepooluselised faasi ja neutraali;
• kolmepooluselised 3 faasi;
• neljapooluselised 3 faasi ja neutraali.

Sellisel juhul on keelatud teha järgmist:

• paigaldada ühepooluselisi automaate neutraali;
• ühendada automaati PE-juhe;
• paigaldada ühe kolmepooluselise automaadi asemele kolm ühepooluselist, kui vooluringi on ühendatud vähemalt üks kolmefaasiline tarbija.

Kõik need nõuded on kirjas PUE-s ja neid tuleb järgida.

Igas majas või ruumis, kuhu on elektrit toodud, paigaldatakse sisendautomaat. Selle nimiväärtuse määrab tarnija ja see väärtus on kirjas elektriühenduse lepingus. Sellise lüliti eesmärk on kaitsta lõiku trafost tarbijani.

Pärast sisendautomaati ühendatakse liiniga arvesti (ühe- või kolmefaasiline) ja kaitseväljalülitusseade, mille funktsioonid erinevad automaatse ja diferentsiaalkaitselüliti tööst.

Kui ruumis on mitu kontuuri, siis igaüht neist kaitstakse eraldi kaitselülitiga, mille võimsus on märgitud märgistuses. Nende nimiväärtused ja klassid määrab ruumi omanik vastavalt olemasolevale juhtmestikule või ühendatavate seadmete võimsusele.

Elektriarvesti ja kaitselülitid paigaldatakse jaotuskilpi, mis vastab kõigile ohutusnõuetele ja sobib kergesti ruumi sisustusega.

Kohta valides jaotuskilbi paigutamiseks tuleb meeles pidada, et õhutemperatuur mõjutab termilise vabasti omadusi. Seetõttu on soovitatav paigutada kaitselülitite rööbas ruumi enda sisse.

Vajaliku nimiväärtuse arvutamine

Kaitselüliti peamine kaitsefunktsioon kehtib juhtmestiku kohta, seetõttu valitakse nimiväärtus kaabli ristlõike järgi. Samal ajal peab kogu vooluahel tagama ühendatud seadmete normaalse töö. Süsteemi parameetrite arvutamine on lihtne, kuid vigade ja probleemide vältimiseks tuleb arvestada paljude nüanssidega.

Tarbijate koguvõimsuse määramine

Elektriahela üks peamisi parameetreid on sellega ühendatud elektritarbijate maksimaalne võimalik võimsus. Selle näitaja arvutamisel ei saa lihtsalt seadmete passiandmeid kokku liita.

Aktiivne ja nimikomponent

Iga elektriseadme puhul peab tootja märkima aktiivvõimsuse (P). See väärtus määrab energia hulga, mis muundatakse seadme töö tulemusel pöördumatult ja mille eest kasutaja arvesti järgi maksab.

Kuid kondensaatorite või induktiivpooliga seadmetele on veel üks nullist erinev võimsus, mida nimetatakse reaktiivvõimsuseks (Q). See jõuab seadmesse ja naaseb peaaegu koheselt tagasi.

Reaktiivkomponent ei osale kasutatud elektrienergia arvestamisel, kuid koos aktiivkomponendiga moodustab see nn “näivvõimsuse” ehk “nimivõimsuse” (S), mis koormab vooluringi.

cos(f) – parameeter, mille abil saab aktiivvõimsusest (tarbitav) määrata näivvõimsuse (nimivõimsuse). Kui see ei võrdu ühega, siis märgitakse see elektriseadme tehnilises dokumentatsioonis.

Üksiku seadme panust voolu juhtmete ja kaitselüliti kogukoormusse tuleb arvutada selle näivvõimsuse järgi: S = P / cos(f).

Suurenenud käivitusvoolud

Järgmine omadus teatud tüüpi kodumasinatel on trafode, elektrimootorite või kompressorite olemasolu. Sellised seadmed tarbivad töö alguses käivitusvoolu (startvoolu).

Selle väärtus võib olla mitu korda suurem kui standardnäitajad, kuid suurema võimsusega tööaeg on lühike ja tavaliselt kestab 0,1 kuni 3 sekundit. Selline lühiajaline tõus ei põhjusta termilise vabasti töölehakkamist, kuid kaitselüliti elektromagnetiline komponent, mis vastutab lühiülekoormuse eest, võib reageerida.

Eriti oluline on see olukord eraldatud liinide puhul, millega ühendatakse seadmeid nagu puidutöötlemispingid. Sel juhul tuleb arvutada voolutugevus ja võib-olla on mõttekas kasutada D-klassi kaitselülitit.

Nõudlusteguri arvestamine

Ahelate puhul, millega on ühendatud palju seadmeid ja puudub seade, mis tarbib suurema osa voolust, kasutatakse nõudlustegurit (ks). Selle kasutamise mõte on selles, et kõik seadmed ei tööta üheaegselt, seega nimivõimsuste summeerimine annab liiga suure näidu.

Elektrirühmapotentsiaalsete tarbijate rühmade nõudlustegur on kehtestatud punktis 7 SP 256.1325800.2016. Neid näitajaid saab kasutada ka iseseisval maksimaalse võimsuse arvutamisel.

See tegur võib olla võrdne või väiksem kui üks. Iga seadme arvutusliku võimsuse (P_r) arvutamine toimub valemiga:

P_r = ks * S

Kõigi seadmete summaarset arvutuslikku võimsust kasutatakse ahela parameetrite arvutamiseks. Nõudlusteguri kasutamine on otstarbekas kontorites ja väikestes kaubanduspindades, kus on palju arvuteid, kontoritehnikat ja muid seadmeid, mis on toidetud ühest kontuurist.

Vähese tarbijate arvuga liinide puhul seda tegurit puhtal kujul ei kasutata. Võimsuse arvutusest jäetakse välja need seadmed, mille samaaegne sisselülitamine koos energiakulukamate seadmetega on ebatõenäoline.

Näiteks on elutoas triikraua ja tolmuimeja samaaegne töö vähe tõenäoline. Väikese personaliga töökodades võetakse arvesse ainult 2-4 kõige võimsamat elektririista.

Voolutugevuse arvutamine

Kaitselüliti valik tehakse ahela lõigul lubatud maksimaalse voolutugevuse alusel. See näitaja tuleb saada, teades elektritarbijate koguvõimsust ja võrgu pinget.

Vastavalt standardile GOST 29322-2014 alates oktoobrist 2015 peaks pinge väärtus tavalises võrgus olema 230 V ja kolmefaasilises võrgus 400 V. Kuid enamikul juhtudel kehtivad endiselt vanad parameetrid: vastavalt 220 ja 380 V. Seetõttu on täpsete arvutuste jaoks vaja teha mõõtmised voltmeetriga.

Koduvõrgus pinget saab mõõta voltmeetri või multimeetriga. Selleks piisab, kui ühendada selle kontaktid pistikupessa.

Teine probleem, eriti aktuaalne erasektori elektrijuhtmestiku puhul, on ebapiisava pingega elektrivarustuse pakkumine. Mõõtmised sellistel probleemsetel objektidel võivad näidata väärtusi, mis jäävad GOSTiga määratud vahemikust välja.

Veelgi enam, sõltuvalt naabrite elektritarbimise tasemest võib pinge väärtus lühikese aja jooksul tugevalt muutuda.

See tekitab probleemi mitte ainult seadmete toimimisele, vaid ka voolutugevuse arvutamisele. Pinge langemisel kaotavad mõned seadmed lihtsalt võimsuses, mõned, millel on sisendstabilisaator, suurendavad elektritarbimist.

Nendes tingimustes on keeruline kvaliteetselt teostada vajalike ahela parameetrite arvutusi. Seetõttu tuleb kas panna kaablid teadlikult suurema ristlõikega (mis on kallis) või lahendada probleem sisendstabilisaatori paigaldamise või maja teise liini ühendamisega.

Stabilisaator paigaldatakse jaotuskilbi kõrvale. Sageli on see ainus viis saada majas normatiivsed pingeväärtused.

Kui on leitud elektriseadmete koguvõimsus (S) ja selgitatud pinge väärtus (U), tehakse voolutugevuse (I) arvutus valemite abil, mis tulenevad Ohmi seadusest:

I_f = S / U_f  ühefaasilise võrgu jaoks

I_l = S / (1.73 * U_l) kolmefaasilise võrgu jaoks

Siin tähistab indeks “f” faasiparameetreid ja “l” lineaarseid.

Enamik kolmefaasilisi seadmeid kasutavad ühendustüüpi “täht”, ning just selle skeemi järgi toimib ka tarbijale voolu andev trafo. Sümmeetrilise koormuse korral on lineaar- ja faasivool identsed (I_l = I_f), ning pinge arvutatakse valemiga:

U_l = 1.73 * U_f

Kaabli ristlõike valimise nüansid

Juhtmete ja kaablite kvaliteeti ja parameetreid reguleerib GOST 31996-2012. Selle dokumendi alusel töötatakse toodangule välja TÜ, kus lubatakse teatud põhiomaduste väärtuste vahemikku. Tootja on kohustatud esitama tabeli südamike ristlõike ja maksimaalse ohutu voolutugevuse vastavuse kohta.

Maksimaalselt lubatav voolutugevus sõltub juhtmete südamike ristlõikest ja paigaldusviisist. Need võivad olla paigaldatud varjatult (seinas) või avatult (toru või karbi sees) viisil.

Kaabel tuleb valida nii, et tagada ohutu voolutugevus, mis vastab elektriseadmete arvutuslikule koguvõimsusele. Vastavalt PUE (elektripaigaldiste reeglitele) peab eluruumides kasutatavate juhtmete arvutuslik ristlõige olema vähemalt 1,5 mm².

Standardmõõtmetel on järgmised väärtused: 1,5; 2,5; 4; 6 ja 10 mm².

Mõnikord on mõistlik kasutada juhtmeid, mille ristlõige on ühe astme võrra suurem kui minimaalselt lubatud. Sel juhul on võimalik ühendada lisaseadmeid või asendada olemasolevad võimsamate vastu ilma kallite ja pikaajaliste uute kaablite paigaldamistöödeta.

Automaadi parameetrite arvutamine

Iga ahela puhul peab olema täidetud järgmine võrratus:

I_n <= I_p / 1.45

Siin I_n on kaitselüliti nimivool, ja I_p on juhtmestiku lubatav vool. See reegel tagab garanteeritud lahutamise lubatava koormuse pikaajalisel ületamisel.

Võrratus “In <= Ip / 1.45” on põhitingimus paari “kaitselüliti – kaabel” komplekteerimisel. Selle reegli eiramine võib põhjustada juhtmestiku süttimise.

Kaitselüliti nimiväärtust saab arvutada nii kogukoormuse kui ka juba paigaldatud juhtmestiku soonte ristlõike järgi. Oletame, et on olemas elektriseadmete ühendusskeem, kuid juhtmestik pole veel paigaldatud.

Sel juhul on tegevuste jada järgmine:

1. Võrku ühendatud elektriseadmete koguvoolutugevuse arvutamine.
2. Kaitselüliti valik, mille nimiväärtus ei ole väiksem kui arvutatud väärtus.
3. Kaabli ristlõike valik vastavalt kaitselüliti nimiväärtusele.

Näide:

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.

Kui juhtmestik on juba paigaldatud, on tegevuste jada erinev:

1. Lubatud voolu määramine teadaoleva ristlõike ja juhtmestiku paigaldusviisi järgi vastavalt tootja esitatud tabelile.
2. Automaatkaitselüliti valik.
3. Ühendatavate seadmete võimsuse arvutamine. Seadmete grupi komplekteerimine nii, et ahela kogukoormus oleks väiksem nimiväärtusest.

Näide. Olgu paigaldatud kaks ühesoonelist kaablit avatud viisil, D = 6 mm², siis:

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

Viimase näite punktis 2 on väike lubatav lähendus. Täpne väärtus I_n = I_p / 1.45 = 31.7 A on ümardatud väärtuseks 32 A.

Valik mitme nimiväärtuse vahel

Mõnikord tekib olukord, kus kontuuri kaitsmiseks saab valida mitu erineva nimiväärtusega kaitselülitit. Näiteks elektriseadmete koguvõimsuse 4 kW (18 A) korral valiti varuga juhtmestik vasksoonte ristlõikega 4 mm². Sellise kombinatsiooni puhul saab paigaldada lülitid 20 ja 25 A.

Kui elektrijaotuse skeem näeb ette mitmetasandilist kaitset, tuleb valida automaadid nii, et ülemise astme (joonisel paremal – 25 A) nimiväärtus oleks suurem kui madalamate tasemete kaitselülititel.

Kõrgeima nimiväärtusega kaitselüliti valimise eeliseks on võimalus ühendada lisaseadmeid ilma kontuuri elemente muutmata. Enamasti tehaksegi nii.

Väiksema nimiväärtusega automaadi kasuks räägib asjaolu, et selle termorelee reageerib kiiremini kõrgemale voolutugevusele. Asi on selles, et mõnel seadmel võib tekkida rike, mis suurendab energiatarbimist, kuid mitte lühise väärtuseni.

Näiteks pesumasina mootori laagri rike põhjustab voolu järsu suurenemise mähises. Kui automaat reageerib kiiresti lubatud näitajate ületamisele ja lülitab välja, siis mootor ei põle läbi.

Järeldused ja kasulik video teemal

Automaatkaitselüliti konstruktsioon ja selle klassifikatsioon. Aja-voolu karakteristiku mõiste ja nimiväärtuse valimine kaabli ristlõike järgi:

Seadmete võimsuse arvutamine ja automaadi valimine PUE sätete alusel:

Automaatkaitselüliti valikusse tuleb suhtuda vastutustundlikult, sest sellest sõltub kodu elektrisüsteemi ohutus. Vaatamata paljudele sisendparameetritele ja arvutuse nüanssidele tuleb meeles pidada, et automaadi peamine kaitsefunktsioon laieneb juhtmestikule.

Palun kirjutage kommentaare, esitage küsimusi, postitage artikliteemalisi fotosid allpool asuvasse plokki. Jagage kasulikku teavet, mis võib saidi külastajatele kasulik olla. Rääkige oma kogemustest automaatkaitselülitite valikul suvila või kodu elektrijuhtmestiku kaitseks.