Mebelhoff.ru

Мебель HOFF
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как выбрать автомат по мощности нагрузки

Как выбрать автомат по мощности нагрузки

Для выбора автомата по мощности нагрузки необходимо рассчитать ток нагрузки, и подобрать номинал автоматического выключателя больше или равному полученному значению. Значение тока, выраженное в амперах в однофазной сети 220 В., обычно превышает значение мощности нагрузки, выраженное в киловаттах в 5 раз, т.е. если мощность электроприемника (стиральной машины, лампочки, холодильника) равна 1,2 кВт., то ток, который будет протекать в проводе или кабеле равен 2,4 А(1,2 кВт*5=6,0 А). В расчете на 380 В., в трехфазных сетях, все аналогично, только величина тока превышает мощность нагрузки в 2 раза.

Можно посчитать точнее и посчитать ток по закону ома I=P/U — I=1200 Вт/220В =5,45А. Для трех фаз напряжение будет 380В.
Можно посчитать еще точнее и учесть cos φ — I=P/U*cos φ.

Коэффициент мощности — безразмерная физическая величина, характеризующая потребителя переменного электрического тока с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей. Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения.

Численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига или cos φ

Косинус фи возьмем из таблицы 6.12 нормативного документа СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий»

Значение Cos φ в зависимости от типа электроприемника

Тип электроприемникаcos φ
Холодильное оборудование
предприятий торговли и
общественного питания,
насосов, вентиляторов и
кондиционеров воздуха
при мощности
электродвигателей, кВт:
до 10,65
от 1 до 40,75
свыше 40,85
Лифты и другое
подъемное оборудование
0,65
Вычислительные машины
(без технологического
кондиционирования воздуха)
0,65
Коэффициенты мощности
для расчета сетей освещения
следует принимать с лампами:
люминесцентными0,92
накаливания1,0
ДРЛ и ДРИ с компенсированными ПРА0,85
то же, с некомпенсированными ПРА0,3-0,5
газосветных рекламных установок0,35-0,4

Примем наш электроприемник мощностью 1,2 кВт. как бытовой однофазный холодильник на 220В, cos φ примем из таблицы 0,75 как двигатель от 1 до 4 кВт.
Рассчитаем ток I=1200 Вт / 220В * 0,75 = 4,09 А.

Теперь самый правильный способ определения тока электроприемника — взять величину тока с шильдика, паспорта или инструкции по эксплуатации. Шильдик с характеристиками есть почти на всех электроприборах.

Общий ток в линии(к примеру розеточной сети) определяется суммированием тока всех электроприемников. По рассчитанному току выбираем ближайший номинал автоматического автомата в большую сторону. В нашем примере для тока 4,09А это будет автомат на 6А.

Очень важно отметить, что выбирать автоматический выключатель только по мощности нагрузки является грубым нарушением требований пожарной безопасности и может привести к возгоранию изоляции кабеля или провода и как следствие к появлению пожара. Необходимо при покупке учитывать еще и сечение провода или кабеля.

По мощности нагрузки более правильно выбирать сечение проводника. Требования по выбору изложены в основном нормативном документе для электриков под названием Правила Устройства Электроустановок.В нашем случае, для домашней электросети, достаточно рассчитать ток нагрузки, как указано выше, и в таблице ниже выбрать сечение проводника, при условии что полученное значение ниже длительно допустимого тока соответствующего его сечению.

Типы выключателей

Короткое замыкание подвергает оборудование большой нагрузке. Поэтому, при проектировании узла распределительного устройства или распределительного щита, обязательно необходимо учитывать тепловые и динамические напряжения, вызванные максимальным током короткого замыкания в точке подключения на месте. Для предотвращения повреждения установки, оборудования, техники (или, наиболее важное, персонала) устройства защиты от короткого замыкания используются для отключения тока короткого замыкания в точке подключения.

Читайте так же:
Автоматический выключатель давления воздуха

Рис. 1: Различные автоматические выключатели используются для защиты электрооборудования в случае возникновения тока короткого замыкания. Широкий ассортимент выключателей АББ охватывает практически все значения напряжения и тока. Отличное решение для данных задач — главный выключатель ABB S753DR-E63.

Рис. 2: Автоматический выключатель 3-полюсный, 6А Schneider Electric ВА63 Домовой, 11221

Так же, не менее часто для этой задачи переключения используются автоматические выключатели в литом корпусе — (MCCB), миниатюрные автоматические выключатели (MCB), автоматические выключатели с защитой от утечки тока (RCCB), и автоматические выключатели с защитой от перегрузки по току (RCBO). Эти устройства имеют максимальную емкость для короткого замыкания, что позволяет сборщику панелей выбрать правильный продукт для применения. Такие выключатели подходят для изоляции, но выключатели-разъединители обычно также устанавливаются так, что оборудование может быть полностью обесточено для инжиниринга или технического обслуживания.

Рис. 3: Автоматический выключатель с термомагнитным расцепителем Schneider Electric EasyPact EZC400N 3 полюса, 400А, 36 кА EZC400N3400N

Рис. 4: Низковольтный автоматический выключатель в литом корпусе ABB A1 (соответствует IEC / EN 60947-2).

Непрерывный ток короткого замыкания

Низковольтные установки обычно запитываются от трансформаторов. В такой низковольтной сети непрерывный ток короткого замыкания (Ik) рассчитывается на основе номинального напряжения и сопротивления переменного тока (импеданса) короткого замыкания. Наложенная составляющая постоянного тока, которая медленно затухает до нуля, также существует (рис. 5). Пиковое значение Ik является важным значением для определений короткого замыкания в стандартах.

Рис. 5: Характеристики тока короткого замыкания.

Стандарты, касающиеся выключателей

В зависимости от конкретного применения могут использоваться разные стандарты, когда разработчик определяет автоматические выключатели или соответствующее оборудование для защиты электросети:
⚡ Стандарт IEC / EN 60898-1 применяется к автоматическим выключателям для защиты от сверхтока в домашних хозяйствах и аналогичных установках — например, в магазинах, офисах, школах и небольших коммерческих зданиях. Эти выключатели предназначены для работы без посторонних людей и без необходимости технического обслуживания.
⚡ Стандарт IEC / EN 60947-2 применяется к автоматическим выключателям, используемым в основном в промышленных приложениях, где доступ имеют только обученные люди.
⚡ Выключатели-разъединители проверены на соответствие стандарту IEC / EN 60947-3.
⚡ Распределительные щиты в сборе или распределительные щиты, проверенные на соответствие стандарту IEC / EN 61439.

Из-за различий в стандартах, в некоторых случаях, для одного и того же электрического процесса используются разные определения. Поэтому, инженер должен убедиться, что он полностью понимает, какое конкретное определение, скажем, для мощности короткого замыкания, применимо к конструкции, над которой он работает.

Автоматические выключатели и IEC / EN 60898-1

IEC / EN 60898-1 определяет номинальную мощность короткого замыкания (Icn) как отключающую способность в соответствии с заданной последовательностью испытаний. Эта последовательность испытаний не включает в себя способность автоматического выключателя переносить 85 процентов своего тока отключения в течение определенного обычного времени. Отключающая способность при коротком замыкании (Ics) — это отключающая способность в соответствии с заданной последовательностью испытаний, которая включает способность автоматического выключателя нести 85 процентов своего тока отключения в течение определенного времени. МЭК/EN 60898-1 определяет фиксированные значения отношения Ics к Icn. Значения Ics и Icn выражаются как среднеквадратичные значения предполагаемых токов короткого замыкания. Чтобы соответствовать требованиям стандарта для обеих этих мощностей короткого замыкания, операции размыкания / замыкания каждого из трех автоматических выключателей должны быть проверены. Для операции размыкания ток короткого замыкания инициируется под заданным фазовым углом по отношению к форме волны напряжения. Три автоматических выключателя проверены под разными углами. Последовательность тестирования для Icn: «O — t — CO», где «O» — это размыкание, а «CO» — замыкание и размыкание, что означает, что тестируемый выключатель включен и испытывает ток короткого замыкания. на определенный срок. Время «t» между операциями составляет 3 минуты. Для Ics последовательность испытаний составляет «O — t — O — t — CO» для однополюсных и двухполюсных автоматических выключателей и «O — t — CO — t — CO» для трехполюсных и четырехполюсных автоматических выключателей. То, как инициирование тока короткого замыкания указано в стандарте, означает, что по меньшей мере один тестируемый автоматический выключатель должен отключаться при наиболее сильном фазовом угле напряжения.

Читайте так же:
Как подключить автоматический выключатель узо

Автоматические выключатели и IEC / EN 60947-2

IEC / EN 60947-2 определяет предельную отключающую способность при коротком замыкании (Icu), также известную как отключающую способность, в соответствии с определенной последовательностью испытаний. Эта последовательность испытаний включает проверку расцепителя перегрузки автоматического выключателя. В IEC / EN 60947-2, Ics — это отключающая способность в соответствии с определенной последовательностью испытаний, которая включает проверку работоспособности выключателя при номинальном токе, испытание на повышение температуры и проверку расцепления перегрузки. IEC / EN 60947-2 определяет значения от 25 до 100 процентов для отношения Ics к Icn. Опять же, значения Ics и Icn выражаются как среднеквадратичные значения предполагаемых токов короткого замыкания. Чтобы соответствовать требованиям стандарта, для обеих мощностей короткого замыкания должен быть проверен каждый из двух автоматических выключателей. Аналогично IEC / EN 60898-1, ток короткого замыкания инициируется под заданным фазовым углом относительно формы волны напряжения для размыкания, но здесь два автоматических выключателя проверяются под одним и тем же углом. Последовательность испытаний для Icu — «O-t-CO» и «O-t-CO-t-CO» для Ics. Время «t» между операциями снова составляет 3 минуты, и для размыкания ток короткого замыкания инициируется при определенном фазовом угле напряжения, определяемом как угол, при котором достигается пиковый ток. Этот пиковый ток является одновременно номинальной способностью создавать короткое замыкание (Icm) и выражается как номинальная предельная отключающая способность при коротком замыкании, умноженная на коэффициент, определенный в IEC 60947-2.

Приведенные выше примеры показывают, что правильная конфигурация защитных устройств может позволить распределительному устройству работать безопасно и надежно в условиях короткого замыкания. Упомянутые различные стандарты IEC/EN помогают проектировщикам выбирать правильные номиналы для продуктов, которые они используют и, таким образом, гарантируют, что электроэнергия продолжает поступать в оборудование, независимо от того, какие условия электрических неисправностей возникают.

db56423982f530dec1508d77d1c7282b.pngТипы кривых срабатывания

Каждая кривая расположенного ниже графика показывает, как изменяется время размыкания цепи в зависимости от нагрузки и типа автоматического защитного устройства. Тип мгновенного расцепления A, B, C, D, K или Z определяется кратностью превышения нагрузки в токопроводящей сети:

  • A – для срабатывания автомата необходимо повышение нагрузки в 2–3 раза;
  • B – чтобы сработал электромагнитный расцепитель, нагрузка должна увеличиться в 3–5 раз;
  • C – расцепитель сработает в случае увеличения тока в 5–10 раз;
  • D – защитный выключатель сработает после того, как ток в сети превысит номинальный в 10–20 раз;
  • K, Z – параметры задаются техническими условиями производителя.

Каждому типу кривой соответствуют две линии, определяющие диапазон, в котором работает автомат, и две зоны: верхняя, демонстрирующая, как быстро будет срабатывать автоматический выключатель в неразогретом состоянии, и нижняя, показывающая, как изменится время отключения, если проводка будет разогретой. На вертикально расположенной оси отмечено время размыкания цепи защитным устройством, по горизонтальной оси графика можно определить, во сколько раз сила тока должна увеличиться, чтобы автомат сработал в заданное время. Цифры в верхнем левом углу графика означают, что тепловой расцепитель может разомкнуть цепь в случае превышения номинального значения силы тока в 1,13 раза и точно сработает примерно через час, если нагрузка увеличится в 1,45 раза.

Читайте так же:
Места установки выключателей нагрузки

схема (2).jpg

Время-токовая характеристика типа В

Защитное устройство с токовременной нагрузкой типа B используется в электролиниях, где практически не фиксируются пусковые токи. Срабатывает он за 0,04 с при повышении значения номинала переменного тока в 5 раз в разогретом состоянии и через 32 секунды в неразогретом виде, если его номинал не превышает 32 А.

vremya-tokovye-harakteristiki_2-768x1030.jpg

Время-токовая характеристика типа С

Перегрузочная способность автоматов C-типа позволяет использовать их в качестве вводных устройств, размыкающих в случае необходимости общую сеть. При повышении силы тока в 5 раз по отношению к номинальной автомат разомкнёт гоячую сеть через 0,02 с и через 10 с, если номинальное значение силы тока защитного устройства не более 32 А. Если значение номинальной силы тока будет превышено в 5 раз, автоматическое защитное устройство разомкнёт цепь через 0,01 с.

Время-токовые-характеристики-для-группы-С.png

Время-токовая характеристика типа D

Автоматические защитные устройства типа D устанавливают в сетях с большими пусковыми нагрузками. При увеличении номинального значения в 10 раз, сеть будет разомкнута через 0,02 с в разогретом виде и через 3 секунды, если номинальный ток увеличится в те же 10 раз для автомата с номинальным значением силы тока не превышающим 32 А в то время, когда проводка ещё не успела разогреться.

Время-токовые-характеристики-для-группы-D.jpg

Время-токовая характеристики A, K и Z

Высокочувствительные автоматы типа A защищают удлинённые цепи с полупроводниками, в работе которых не допускаются даже незначительные перегрузки.

235d2e7e0f3fc67eef7ba0f310f2a4db.jpg

Выключатели K-типа применяются в цепях с индуктивной нагрузкой и срабатывают при увеличении номинального переменного тока в 12 раз и в 18 постоянного. Автоматы Z-типа применяются в линиях, оснащённых электроникой. Срабатывают они при повышении номинального переменного тока в 3 раза или в 4,5 постоянного.

08-3.jpg

Чем опасно короткое замыкание

Самая значительная опасность при коротком замыкании – это большая вероятность возникновения пожара.

При значительном увеличении силы тока, которое происходит при КЗ, выделяется большое количество теплоты в проводниках, что вызывает разрушение изоляции и возгорание.
Кроме того, в быту, чаще всего происходит дуговое короткое замыкание, при котором, между проводниками в месте КЗ, возникает мощнейший электрический разряд, который нередко воспламеняет окружающие предметы.

Так же не стоит забывать про опасность поражения электрическим током или резким выделением тепла человека, которая так же достаточно высока.

Из менее опасных последствий, происходящих при КЗ, стоит отменить значительное снижение напряжения в электрической сети особенно в месте его возникновения, что негативно влияет на различные электроприборы, в частности оснащенные двигателями. Также, не стоит забывать про сильное электромагнитное воздействие на чувствительное к этому оборудование.

Как видите, последствия от возникновения короткого замыкания могут быть очень серьезными, поэтому, при проектировании любой электроустановки и монтаже электропроводки, необходимо предусмотреть защиту от короткого замыкания.

Общее понятие короткого замыкания и его связь с силой тока

Любое подключение устройства потребления электроэнергии можно считать коротким замыканием. При этом само изделие является сопротивлением и всю нагрузку принимает на себя. Таким образом осуществляется штатная работа электроприбора. Но если сопротивление по какой-либо причине будет уменьшаться (стремиться к нулю), то сила тока будет возрастать. Из школьной программы всем известен закон Ома, который определяет взаимосвязь ЭДС (электродвижущей силы или напряжения), величиной тока и сопротивлением.

Читайте так же:
Вико выключатель две клавиши

Сила тока при коротком замыкании участка цепи

Формула, по которой можно вычислить силу тока при коротком замыкании имеет следующий вид:

I=U/R,

  • -I – величина тока (его сила);
  • U – разность потенциалов (напряжение сети);
  • R – электрическое сопротивление.

Это упрощенная формула и она верна для участка цепи. При этом подразумевается, что проводники однородные, а в цепи присутствует резистор (сопротивление), но не принимается во внимание сам источник тока.

Формула для измерения силы тока короткого замыкания:

Iкз = E/r.

найти силу тока короткого замыкания

Для полной сети формула будет иметь несколько усложненный вид, но в нашем случае для понимания сущности короткого замыкания в электрической цепи и его влияния на нее, это не принципиально.

Возвращаясь к формуле можно заметить, что при уменьшении сопротивления, сила тока будет возрастать. Казалось бы, что в этом нет ни чего страшного, если б в свое время Джоуль и Ленц не вывели закон, названный их именем. На основе своих опытов они пришли к заключению что при протекании электрического тока по проводнику выделяется тепло. Причем эта связь имеет не только количественную, но и временную характеристику. Кратко суть закона состоит в следующем – чем выше сила тока, тем большее количество тепла будет выделяться за единицу времени.

Сила тока при коротком замыкании источника питания

Любой источник тока, такой как батарея или аккумулятор состоит из отрицательного (анода) и положительного (катода) контакта разделенных жидким или твердым электролитом. Под действием химической реакции происходит формирование электрического заряда, который при замыкании на устройство потребления обеспечивает его функционирование. В упрощенном варианте батарею можно рассматривать как участок цепи для которого будут действовать вышеприведенные правила.

сила тока короткого замыкания

Причиной замыкания электродов по короткому пути, как правило, является нарушение изоляционного слоя. При этом сила тока многократно возрастает с выделением тепла, что приводит к перегреву и разрушению источника электроэнергии. При использовании жидкого электролита, как например, в большинстве автомобильных аккумуляторов. Это может привести к закипанию жидкости и разрушению корпуса.

Как рассчитать ток короткого замыкания по формуле

Расчет данных токов, как правило, производится в случае необходимости проверки работы оборудования в экстремальных ситуациях. Основной целью является определение пригодности защитных автоматических устройств. Для того, чтобы правильно рассчитать ток короткого замыкания прежде всего, необходимо точно знать металл, из которого изготовлен проводник. Для расчетов также потребуется длина провода и его сечение.

Для определения удельного сопротивления петли фаза-ноль необходимо знать показатель активного сопротивления Rп, значение которого состоит из удельного сопротивления провода, умножаемого на его длину. Значение индуктивного сопротивления Хп рассчитывается по показателю удельного индуктивного сопротивления, принимаемого, как 0,6 Ом/км.

Формула тока короткого замыкания

Показатель Zt является полным сопротивлением фазной обмотки, установленной в трансформаторе со стороны низкого напряжения. Таким образом, своевременные предварительные расчеты помогут избежать серьезных повреждений электрооборудования, вызванных коротким замыканием.

Расчеты дают возможность точно определить, какой автоматический выключатель обеспечит наиболее эффективную защиту от замыканий. Однако, все необходимые измерения можно произвести с помощью специального прибора, который как раз и предназначен для определения этих величин. Для проведения замера, прибор подключается к сети и переводится в необходимый режим.

Читайте так же:
Выключатель inis uno somfy

Основные характеристики автоматических выключателей

обозначения на автоматах
Номинальный ток автоматического выключателя

Данная электро-техническая характеристика показывает силу тока (Ампер), при которой сработает отключающее устройство автомата, т.е. он отключится. Величина номинального тока указывается на самом корпусе электрического прибора.

Рабочее напряжение

Эта величина также чаще всего указывается на лицевой стороне автоматического выключателя, прямо под обозначением номинального тока. Стандартное значение для данной величины -220, 380, 400 Вольт, но также могут быть — 230 или 250 В.

Количество полюсов автоматического выключателя

Данная техническая характеристика автоматического выключателя, пожалуй, самая очевидная. Самый простой способ определить количество полюсов – это подсчитать количество пар клемм для подключения вводных и отходящих проводов. Чаще всего используются автоматы одно- и трехполюсные, т.е. рассчитанные на электросеть в 220 и 380 Вольт.

Максимальный ток короткого замыкания

Электро-техническая характеристика автоматического выключателя, которая указывает самое большое значение тока короткого замыкания, на который данный автомат способен сработать, т.е. отключиться. На данный момент самыми распространенными и применяемыми в быту считаются автоматический выключатели с предельным током короткого замыкания равным 4,5 кА. Так как этого в большинстве случаев вполне достаточно для обеспечения надежной защиты электрооборудования и проводки.

Если же помещение, которое защищает автоматический выключатель, находится на небольшом расстоянии от питающей подстанции (КТП), то вероятно возникновение токов короткого замыкания превышающих 4,5 кА. Поэтому предпочтительнее, если есть возможность, все же выбирать автоматические выключатели с большим предельным током короткого замыкания, например 6 кА.

Время-токовые характеристики автоматический выключателей

Это одна из самых важных его характеристик, она определяет зависимость величины силы тока протекающего через автоматический выключатель и времени его срабатывания (отключения). Данная характеристика используется для обеспечения селективности работы автоматического выключателя.
Давайте чуть более подробно остановимся именно на них.

время токовая характеристика автоматовДавайте наглядно разберемся в работе автомата при превышении его номинального тока и при возникновении в цепи короткого замыкания. Для этого и понадобится сама время-токовая характеристика автоматических выключателей.

На вертикальной шкале можно увидеть время срабатывание отключающего устройства в минутах, а на горизонтальной шкале видим во сколько раз ток превышает номинальный.

Исходя из этого рисунка можно сделать несколько выводов.

При одном и том же номинальном токе автоматических выключателей, но различных время-токовых характеристиках, первым сработает выключатель с характеристикой «В», затем «С» и после него при значении тока превышающим в 15-20 раз номинальный отключится выключатель с характеристикой «D». Конкретные значения тока можно увидеть на рисунке. Данная информация дает возможность организовать селективную защиту, используя автоматические выключатели с различными время-токовыми характеристиками.

Исходя из части характеристики, отвечающей за тепловой расцепитель автомата (все что выше «1» по шкале времени срабатывания) можно сделать вывод, что при превышении допустимой нагрузки на проводку даже в два раза время срабатывания автоматического выключателя составляет 5 минут. Если же ток нагрузки превышает номинальный в 1,5 раза, то время срабатывания выключателя составит уже порядка 40 минут, а за это время электропроводка может сильно нагреться. Всем известно, что при многократном нагревании изоляции электрических проводов, она теряет свои электро-технические характеристики и через какое-то время разрушается.

Обладая информацией о электро-технических характеристиках автоматических выключателей, можно сделать правильный их выбор, а также качественно улучшить их эксплуатацию

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector