Automatikus kapcsolók névleges áramerősségei: hogyan válasszuk ki helyesen a megszakítót

A túlterhelés és rövidzárlat esetén az áramellátást megszakító készülékeket minden otthoni hálózat bemenetére telepítik. Helyesen kell kiszámítani az automatikus megszakítók névleges áramértékeit, különben a működésük hatástalan lesz. Egyetért?

Elmondjuk, hogyan történik a megszakító paramétereinek kiszámítása, amelyek alapján ezt a védőberendezést kiválasztják. Az általunk javasolt cikkből megtudhatja, hogyan válassza ki a villamos hálózat védelméhez szükséges készüléket. Tanácsainkat figyelembe véve olyan változatot vásárol, amely pontosan a vezeték számára veszélyes pillanatban kapcsol ki.

Az automatikus megszakítók paraméterei

A kikapcsolóberendezések névleges értékének helyes kiválasztásához meg kell érteni működésük elveit, a kioldás feltételeit és idejét.

Az automatikus megszakítók üzemi paramétereit orosz és nemzetközi szabályozási dokumentumok szabványosítják.

Alapvető elemek és jelölés

A megszakító szerkezetébe két elem tartozik, amelyek az áramerősség beállított értéktartományának túllépésére reagálnak:

• A bimetál lemez az áthaladó áram hatására felmelegszik és meghajolva megnyomja a tolót, amely szétkapcsolja az érintkezőket. Ez a “hővédelem” a túlterhelés ellen.
• A szolenoid a tekercsben folyó erős áram hatására mágneses mezőt hoz létre, amely nyomja a magot, az pedig hat a tolóra. Ez a “áramvédelem” a rövidzárlat ellen, amely sokkal gyorsabban reagál az eseményre, mint a lemez.

Az elektromos védőberendezések típusai rendelkeznek jelöléssel, amely alapján meghatározhatók az alapvető paramétereik.

Minden automatikus megszakítón fel vannak tüntetve az alapvető jellemzői. Ez lehetővé teszi, hogy ne keverje össze a készülékeket, amikor a kapcsolószekrényben vannak felszerelve.

Az idő-áram karakterisztika típusa a szolenoid beállítási tartományától (az áramerősség értékétől, amelynél a kioldás bekövetkezik) függ. Lakásokban, házakban és irodákban a vezetékek és készülékek védelmére “C” típusú megszakítókat használnak, vagy sokkal ritkábban – “B” típusúakat. Nincs különösebb különbség közöttük a háztartási használat során.

A D típust kisegítő helyiségekben vagy asztalosműhelyekben használják, ha olyan berendezések vannak, amelyek elektromotorokkal rendelkeznek és nagy indítási teljesítményt igényelnek.

Két szabvány létezik a megszakító eszközökre: a lakossági (EN 60898-1 vagy GOST R 50345) és a szigorúbb ipari (EN 60947-2 vagy GOST R 50030.2). Ezek kis mértékben különböznek, és mindkét szabvány megszakítói használhatók lakóhelyiségekben.

A névleges áram szerint a háztartási körülmények között használatos megszakítók szabványos sorozata a következő értékekkel rendelkező készülékeket tartalmazza: 6, 8, 10, 13 (ritkán fordul elő), 16, 20, 25, 32, 40, 50 és 63 A.

Idő-áram karakterisztikák

A túlterhelés esetén a megszakító működési gyorsaságának meghatározásához speciális táblázatok léteznek, amelyek a kikapcsolási idő függését mutatják a névleges értéket meghaladó tényezőtől, amely egyenlő a fennálló áramerősség és a névleges áramerősség arányával:

K = I / I_n.

A grafikon meredek lefelé törése az 5–10 egység közötti tartománytényező értékének elérésekor az elektromágneses kioldó működésének köszönhető. A B típusú megszakítóknál ez 3–5 egység között, míg a D típusnál 10–20 között következik be.

A grafikon a C típusú megszakítók működési időtartományának függését mutatja az áramerősség és az adott megszakítóra beállított érték arányától.

K = 1,13 esetén a megszakító garantáltan nem kapcsolja ki a vezetéket 1 órán belül, míg K = 1,45 esetén ugyanezen idő alatt garantáltan kikapcsol. Ezeket az értékeket a GOST R 50345-2010 8.6.2. szakasza hagyta jóvá.

Annak megértéséhez, hogy mennyi idő alatt működik a védelem, például K = 2 esetén, ebből az értékből függőleges vonalat kell húzni. Ennek eredményeként azt kapjuk, hogy a megadott grafikon szerint a kikapcsolás 12–100 másodperc közötti tartományban következik be.

Az ilyen nagy időbeli szórás annak köszönhető, hogy a lemez felmelegedése nemcsak a rajta áthaladó áram erősségétől, hanem a külső környezet paramétereitől is függ. Minél magasabb a hőmérséklet, annál gyorsabban működik a megszakító.

A névleges érték kiválasztásának szabályai

A lakáson belüli és házon belüli elektromos hálózatok geometriája egyedi, ezért nincsenek tipikus megoldások adott névleges értékű megszakítók telepítésére. A megszakítók megengedett paramétereinek kiszámítására vonatkozó általános szabályok meglehetősen bonyolultak, és számos tényezőtől függenek. Mindegyiket figyelembe kell venni, ellenkező esetben vészhelyzet alakulhat ki.

A lakáson belüli vezetékezés elve

A belső elektromos hálózatok elágazó szerkezetűek, “fa” formájúak – ciklusok nélküli gráf. Ennek az építési elvnek a betartását a megszakítók szelektivitásának nevezik, amely szerint minden típusú elektromos áramkört védőberendezésekkel látnak el.

Ez javítja a rendszer stabilitását vészhelyzet esetén, és leegyszerűsíti a hibaelhárítást. Emellett sokkal könnyebbé válik a terhelés elosztása, a nagy fogyasztású készülékek csatlakoztatása és a vezetékezés konfigurációjának módosítása.

A séma alján található a főkapcsoló, az elágazás után pedig minden egyes elektromos áramkörhöz csoportkapcsolók vannak elhelyezve. Ez egy évek által bevált szabványos séma.

A főkapcsoló feladata az általános túlterhelés ellenőrzése – megakadályozza, hogy az áramerősség meghaladja az objektum számára engedélyezett értéket. Ha ez bekövetkezik, fennáll a külső vezetékek sérülésének veszélye. Ezenkívül valószínű, hogy a lakáson kívüli védőberendezések is kioldanak, amelyek vagy a közös házrészhez tartoznak, vagy a helyi energiahálózat tulajdonát képezik.

A csoportkapcsolók feladata az áramerősség ellenőrzése az egyes vezetékeken. Túlterheléstől védik a kábelt az adott szakaszon és a hozzá csatlakoztatott áramfogyasztói csoportot. Ha rövidzárlat esetén egy ilyen eszköz nem old ki, a főkapcsoló biztosítja a védelmet.

Még a kevés áramfogyasztóval rendelkező lakásoknál is ajánlott külön világítási áramkört kialakítani. Ha egy másik áramkör megszakítója kiold, a világítás nem alszik ki, ami lehetővé teszi a felmerült probléma kényelmesebb körülmények közötti elhárítását. Gyakorlatilag minden elosztószekrényben a főkapcsoló névleges értéke kisebb, mint a csoportkapcsolók összege.

Az elektromos készülékek összteljesítménye

A maximális terhelés az áramkörön akkor lép fel, amikor az összes elektromos készülék egyszerre van bekapcsolva. Ezért az összteljesítményt általában egyszerű összeadással számítják ki. Bizonyos esetekben azonban ez az érték kisebb lesz.

Egyes vezetékeknél nem valószínű, sőt néha lehetetlen az összes csatlakoztatott elektromos készülék egyidejű működése. A házakban néha szándékosan korlátozzák a nagy teljesítményű készülékek használatát. Ehhez ügyeljen arra, hogy ne kapcsoljon be egyszerre több nagy teljesítményű készüléket, vagy használjon korlátozott számú aljzatot.

Az összes irodai berendezés, világítás és kiegészítő felszerelés (vízforralók, hűtőszekrények, ventilátorok, fűtőtestek stb.) egyidejű működésének valószínűsége nagyon alacsony, ezért a maximális teljesítmény számításakor korrekciós tényezőt alkalmaznak.

Az irodaépületek villamosításakor a számításokhoz gyakran használnak tapasztalati egyidejűségi tényezőt, amelynek értékét 0,6 és 0,8 közötti tartományból veszik. A maximális terhelést az összes elektromos készülék teljesítményének összegének és a tényező szorzataként számítják ki.

A számítások során van egy finomság: figyelembe kell venni a névleges (látszólagos) teljesítmény és a fogyasztott (hatásos) teljesítmény közötti különbséget, amelyeket a cos (f) tényező kapcsol össze.

Ez azt jelenti, hogy a készülék működéséhez szükséges áramerősség egyenlő a fogyasztott áramerősség osztva ezzel a tényezővel:

I_p = I / cos (f)

Ahol:

• I_p – a névleges áramerősség, amelyet a terhelésszámításokban használnak;
• I – a készülék által fogyasztott áramerősség;
• cos (f) <= 1.

Általában a névleges áramerősséget közvetlenül vagy a cos(f) értékének megadásával tüntetik fel az elektromos készülék műszaki adatlapján.

Például a fénycsövek esetében a tényező értéke 0,9; a LED-lámpáké körülbelül 0,6; a hagyományos izzólámpáké 1. Ha a dokumentáció elveszett, de a háztartási készülékek fogyasztási teljesítménye ismert, akkor a biztonság kedvéért cos(f)=0,75-öt vesznek.

A táblázatban feltüntetett ajánlott teljesítménytényező értékek használhatók az elektromos terhelések számításánál, ha a névleges áramerősségre vonatkozó adatok hiányoznak.

Arról, hogy miként válasszuk ki a megszakítót a terhelés teljesítménye alapján, a következő cikkben olvashat, amelynek tartalmát ajánljuk megismerni.

A vezetékek keresztmetszetének kiválasztása

Mielőtt lefektetnénk a tápkábelt az elosztószekrénytől a fogyasztói csoporthoz, ki kell számítani az elektromos készülékek teljesítményét egyidejű működésük esetén. Bármely ág keresztmetszetét a számítási táblázatok alapján választják ki, a vezeték fémtípusától függően: réz vagy alumínium.

A vezetékgyártók a gyártott termékeket ilyen referenciákkal látják el. Ha ezek hiányoznak, akkor az “Elektromos berendezések létesítési szabályzata” (PUE) kézikönyv adataira támaszkodnak, vagy elvégzik a kábel keresztmetszetének számítását.

Azonban a fogyasztók gyakran túlbiztosítják magukat, és nem a minimálisan megengedett keresztmetszetet választják, hanem egy lépéssel nagyobbat. Például egy 5 kW-os vonalhoz rézkábel vásárlásakor 6 mm² keresztmetszetet választanak, holott a táblázat szerint a 4 mm² érték is elegendő.

A PUE-ben bemutatott referenciatáblázat lehetővé teszi a szükséges keresztmetszet kiválasztását a szabványos sorozatból a rézkábel különböző üzemeltetési feltételeihez.

Ez a következő okok miatt indokolt:

• A vastagabb kábel hosszabb élettartama, amely ritkán van kitéve a keresztmetszetére megengedett maximális terhelésnek. Az elektromos vezetékek újbóli lefektetése nem egyszerű és költséges munka, különösen, ha a helyiségben felújítás történt.
• A kapacitástartalék lehetővé teszi, hogy problémamentesen csatlakoztassunk új elektromos készülékeket a hálózati ághoz. Így a konyhába hozzáadható egy további fagyasztószekrény, vagy át lehet helyezni oda a fürdőszobából a mosógépet.
• Az elektromotorokat tartalmazó berendezések beindítása erős indítóáramokat eredményez. Ilyenkor feszültségesés figyelhető meg, ami nemcsak a világító lámpák villogásában nyilvánul meg, hanem a számítógép, a légkondicionáló vagy a mosógép elektronikus részének meghibásodásához is vezethet. Minél vastagabb a kábel, annál kisebb lesz a feszültségugrás.

Sajnos a piacon sok olyan kábel található, amely nem a GOST, hanem különböző műszaki feltételek (TU) követelményei szerint készült.

Gyakran a vezetékek keresztmetszete nem felel meg a követelményeknek, vagy olyan vezető anyagból készültek, amelynek ellenállása nagyobb az előírtnál. Emiatt a tényleges határteljesítmény, amely mellett a kábel megengedett felmelegedése bekövetkezik, kisebb lehet, mint a szabványos táblázatokban szereplő érték.

Ez a fénykép bemutatja a GOST (balra) és a TU (jobbra) szerint készült kábelek közötti különbségeket. Nyilvánvaló a különbség a vezetékek keresztmetszetében és a szigetelőanyag illeszkedésének sűrűségében.

A megszakító névleges értékének kiszámítása a kábel védelméhez

A kapcsolószekrénybe szerelt megszakítónak biztosítania kell a vezeték lekapcsolását, ha az áramerősség meghaladja az elektromos kábel számára megengedett tartományt. Ezért a megszakítóhoz ki kell számítani a maximálisan megengedett névleges értéket.

A PUE szerint a dobozokban vagy a levegőben (például feszített mennyezet felett) elhelyezett rézkábelek megengedett tartós terhelését a fenti táblázatból veszik. Ezek az értékek vészhelyzetekre szolgálnak, amikor túlterhelés lép fel.

Néhány probléma akkor kezdődik, amikor a megszakító névleges teljesítményét összevetjük a tartósan megengedett áramerősséggel, ha ezt a hatályos GOST R 50571.4.43-2012 szerint teszik.

Meg van adva egy részlet a GOST R 50571.4.43-2012 433.1 szakaszából. A “2” képletben pontatlanság van, és az In változó helyes értelmezéséhez figyelembe kell venni a “1” mellékletet.

Először is, félrevezető az I_n változó magyarázata, mint névleges teljesítmény, ha nem vesszük figyelembe a GOST ezen pontjához tartozó “1” mellékletet. Másodszor, a “2” képletben elírás van: az 1,45-ös tényezőt rosszul adták hozzá, és ezt a tényt sok szakember megállapítja.

A GOST R 50345-2010 8.6.2.1. szakasza szerint a legfeljebb 63 A névleges áramú háztartási megszakítók esetében a feltételes idő 1 óra. A meghatározott kioldóáram egyenlő a névleges érték 1,45-ös tényezővel szorzott értékével.

Így tehát mind az első, mind a módosított második képlet szerint a megszakító névleges áramerősségét a következő képlettel kell kiszámítani:

I_n <= I_Z / 1,45

Ahol:

• I_n – a megszakító névleges árama;
• I_Z – a kábel tartósan megengedett árama.

Végezzük el a megszakítók névleges értékének kiszámítását a szabványos kábelkeresztmetszetekhez, egyfázisú, két rézvezetős csatlakozás esetén (220 V). Ehhez osszuk el a tartósan megengedett áramot (levegőben történő fektetés esetén) a 1,45-ös kioldási tényezővel.

Válasszuk ki a készüléket úgy, hogy a névleges értéke kisebb legyen ennél az értéknél:

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

A 13 A-es megszakítók ritkán kaphatók a kereskedelemben, ezért helyettük gyakrabban használnak 10 A névleges teljesítményű eszközöket.

Az alumínium vezetékeket ma már ritkán használják belső vezetékezés szerelésekor. Számukra is létezik egy táblázat, amely lehetővé teszi a keresztmetszet kiválasztását a terhelés alapján.

Hasonló módon számítsuk ki a megszakítók névleges értékeit az alumínium kábelek esetében:

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

Ha az erőkábelek gyártója a megengedett teljesítmény és a keresztmetszeti terület között eltérő összefüggést ad meg, akkor át kell számolni az értéket a megszakítókhoz.

Az áramerősség teljesítménytől való függésének képletei egyfázisú és háromfázisú hálózat esetén eltérnek. Sokan, akiknek 380 V feszültségre tervezett készülékeik vannak, ezen a ponton hibát követnek el.

A megszakító műszaki paramétereinek meghatározása a jelölés alapján részletesen itt olvasható. Javasoljuk, hogy ismerkedjen meg a tanulságos anyaggal.

A fogyasztók működése által okozott túlterhelés megelőzése

Néha a vonalra olyan megszakítót szerelnek, amelynek névleges teljesítménye jelentősen alacsonyabb, mint ami az elektromos kábel működőképességének garantált megőrzéséhez szükséges.

A megszakító névleges értékének csökkentése akkor célszerű, ha az áramkörben lévő összes eszköz együttes teljesítménye jelentősen kisebb, mint amit a kábel elbír. Ez akkor fordul elő, ha biztonsági megfontolásokból a vezetékezés felszerelése után az eszközök egy részét eltávolították a vonalról.

Ekkor a megszakító névleges teljesítményének csökkentése indokolt a felmerülő túlterhelésekre való gyorsabb reagálás szempontjából.

Például az elektromotor csapágyának beszorulásakor a tekercsben az áram hirtelen megnő, de nem rövidzárlati értékekig. Ha a megszakító gyorsan reagál, a tekercs nem olvad meg, ami megmenti a motort a költséges áttekercselési eljárástól.

Továbbá a névleges értéket a számítottnál kisebbre is használják az egyes áramkörökre vonatkozó szigorú korlátozások miatt. Például egy egyfázisú hálózatban a lakás bemeneténél, ahol elektromos tűzhely van, egy 32 A-es megszakító van felszerelve, ami 32 * 1,13 * 220 = 8,0 kW megengedett teljesítményt ad. Tegyük fel, hogy a lakásban a vezetékezés során 3 vonalat hoztak létre 25 A névleges csoportmegszakítók felszerelésével.

Ha az elosztótáblába szerelt csoportmegszakítók száma nagy, akkor azokat fel kell címkézni és meg kell számozni. Különben össze lehet keverni.

Tegyük fel, hogy az egyik vonalon lassan nő a terhelés. Amikor a fogyasztott teljesítmény eléri a csoportmegszakító garantált kioldásának megfelelő értéket, a másik két szakaszra csak (32 – 25) * 1,45 * 220 = 2,2 kW marad.

Ez nagyon kevés a teljes fogyasztáshoz képest. Ilyen elosztótábla-elrendezésnél a bemeneti megszakító gyakrabban fog lekapcsolni, mint a vonali megszakítók.

Ezért a szelektivitás elvének megőrzése érdekében 20 vagy 16 amper névleges megszakítókat kell felszerelni a szakaszokra. Ekkor ugyanilyen fogyasztott teljesítmény-eltolódás esetén a másik két tagra összesen 3,8 vagy 5,1 kW jut, ami elfogadható.

Vizsgáljuk meg egy megszakító felszerelésének lehetőségét 20A névleges értékkel a konyha számára külön kijelölt vonal példáján.

Ehhez a következő elektromos készülékek csatlakoznak, és kapcsolhatók be egyidejűleg:

• Hűtőszekrény, névleges teljesítménye 400 W, indítóárama 1,2 kW;
• Két fagyasztóláda, teljesítménye 200 W;
• Sütő, teljesítménye 3,5 kW;
• Az elektromos sütő működése közben csak egy további készüléket szabad bekapcsolni, ezek közül a legerősebb az elektromos vízforraló, amely 2,0 kW-ot fogyaszt.

A húszamperes megszakító több mint egy órán át képes 20 * 220 * 1,13 = 5,0 kW teljesítményű áramot átengedni. A garantált lekapcsolás egy óránál rövidebb idő alatt következik be, ha 20 * 220 * 1,45 = 6,4 kW áramot enged át.

A konyhában a hűtőberendezéseknek és a tűzhelynek állandó elektromos csatlakozással kell rendelkezniük. Ha fennáll az áramerősség túllépésének veszélye, akkor a többi készülék egyidejű működése kizárható, ha számukra csak két aljzatot különítenek el.

Ha egyszerre kapcsolják be a sütőt és a vízforralót, az összteljesítmény 5,5 kW vagy a megszakító névleges értékének 1,25-szöröse lesz. Mivel a vízforraló rövid ideig működik, nem következik be lekapcsolás. Ha ekkor a hűtőszekrény és mindkét fagyasztó is bekapcsol, a teljesítmény már 6,3 kW, azaz a névleges érték 1,43-szorosa.

Ez az érték már közel van a garantált kioldás paraméteréhez. Az ilyen helyzet előfordulásának valószínűsége azonban rendkívül kicsi, és az időtartam elhanyagolható, mivel a motorok és a vízforraló működési ideje rövid.

A hűtőszekrény indításakor fellépő bekapcsolási áram még az összes működő készülékkel együtt sem elegendő az elektromágneses kioldó működéséhez. Így az adott feltételek mellett használható egy 20 A-es megszakító.

Az egyetlen finomság abban rejlik, hogy a feszültség 230 V-ra nőhet, amit a szabványok megengednek. A GOST 29322-2014 (IEC 60038:2009) szabvány például 230 V-os névleges feszültséget határoz meg, a 220 V használatának lehetőségével.

Jelenleg a legtöbb hálózatba 220 V feszültséget táplálnak. Ha az áram paraméterét a nemzetközi 230 V-os szabványhoz igazítják, akkor a névleges értékeket ennek megfelelően át lehet számolni.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

A kapcsoló felépítése. A betápláló megszakító kiválasztása a csatlakoztatott teljesítmény függvényében. Az áramelosztás szabályai:

A kapcsoló kiválasztása a kábel átviteli képessége alapján:

A megszakító névleges áramának kiszámítása összetett feladat, amelyhez számos feltételt figyelembe kell venni. A beépített megszakítótól függ a helyi elektromos hálózat karbantartásának kényelme és biztonsága.

Amennyiben kétségei merülnének fel a helyes választás lehetőségével kapcsolatban, forduljon tapasztalt villanyszerelőhöz.

Kérem, írja meg észrevételeit az alábbi blokkban. Oszsza meg saját tapasztalatait a megszakítók kiválasztásával kapcsolatban. Oszson meg hasznos információkat és fotókat a cikk témájával kapcsolatban, tegyen fel kérdéseket.