בחירת מכונה לפי כוח עומס, חתך כבלים וזרם: עקרונות ונוסחאות לחישובים

כדי לארגן אספקת חשמל פנימית ללא בעיות, יש צורך להקצות סניפים נפרדים. כל קו חייב להיות מצויד בהתקן הגנה משלו המגן על בידוד הכבל מפני התכה. עם זאת, לא כולם יודעים איזה מכשיר לקנות. אתה מסכים?

תוכלו ללמוד הכל על בחירת מכונות אוטומטיות על בסיס כוח עומס מהמאמר שהצגנו. אנו אגיד לך כיצד לקבוע את הדירוג כדי למצוא מתג של המעמד הנדרש. התחשבות בהמלצות שלנו מבטיחה רכישת המכשירים הנדרשים שיכולים לבטל מצבים מסוכנים במהלך פעולת החיווט.

מתגים אוטומטיים לרשתות ביתיות

ארגוני אספקת חשמל מחברים בתים ודירות על ידי ביצוע עבודות חיבור הכבל למרכזייה. כל התקנות החיווט במקום מבוצעות על ידי בעליו או מומחים שכירים.

כדי לבחור מפסק להגנה על כל מעגל בודד, אתה צריך לדעת את הדירוג שלו, המעמד שלו וכמה מאפיינים אחרים.

פרמטרים בסיסיים וסיווג

מכונות ביתיות מותקנות בכניסה למעגל חשמלי במתח נמוך ונועדו לפתור את הבעיות הבאות:

• הפעלה ידנית או אלקטרונית או ביטול אנרגיות של מעגל חשמלי;
• הגנת מעגל: ניתוק זרם במהלך עומס יתר קל לטווח ארוך;
• הגנת מעגל: כיבוי מיידי של הזרם במקרה של קצר חשמלי.

לכל מתג מאפיין, המתבטא באמפר, הנקרא זרם מדורג (אני_נ) או "ערך נקוב".

קל יותר להבין את המהות של ערך זה באמצעות מקדם העודף של הערך הנומינלי:

K = I / I_נ,

שבו אני הוא הכוח הנוכחי בפועל.

• K < 1.13: מעידה לא תתרחש בתוך שעה אחת;
• K > 1.45: כיבוי יתרחש תוך שעה.

פרמטרים אלו קבועים בסעיף 8.6.2. GOST R 50345-2010. כדי לגלות כמה זמן ייקח עד שהכיבוי יתרחש בשעה K>1.45, עליך להשתמש בגרף המשקף את מאפיין זרם הזמן של דגם מכונה ספציפי.

אם הזרם חורג מהערך הנקוב של המתג פי 2 במשך זמן רב, הפתיחה תתרחש תוך פרק זמן של 8 שניות עד 4 דקות. מהירות התגובה תלויה בהגדרות הדגם ובטמפרטורת הסביבה

כמו כן, לכל סוג של מפסק יש טווח זרם מוגדר (אני_א), שבו מופעל מנגנון השחרור המיידי:

• מחלקה "B": I_א = (3 * I_נ ..5*אני_נ];
• מחלקה "C": I_א = (5 * I_נ ..10*אני_נ];
• מחלקה "D": אני_א = (10 * I_נ .. 20 * אני_נ].

התקני סוג "B" משמשים בעיקר עבור קווים באורך ניכר. במגורים ובמשרדים, משתמשים במפסקים מסוג "C", והתקנים המסומנים "D" מגנים על מעגלים שבהם יש ציוד עם מקדם זרם התחלתי גבוה.

הקו הסטנדרטי של מכונות ביתיות כולל מכשירים עם דירוגים של 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 ו-63 A.

עיצוב מבני של מהדורות

במודרני מפסק זרם ישנם שני סוגים של שחרורים: תרמית ואלקטרומגנטית.

לשחרור דו מתכתי יש צורה של לוח שנוצר משתי מתכות מוליכות עם התפשטות תרמית שונה.עיצוב זה, כאשר חורג מהערך הנומינלי במשך זמן רב, מוביל לחימום החלק, לכיפוף שלו ולהפעלת מנגנון שבירת המעגל.

עבור מכונות מסוימות, אתה יכול להשתמש בבורג הכוונון כדי לשנות את הפרמטרים של הזרם שבו מתרחשת הכיבוי. בעבר, טכניקה זו שימשה לעתים קרובות ל"כוונן עדין" של מכשיר, אך הליך זה דורש ידע מיוחד מעמיק ומספר בדיקות.

על ידי סיבוב בורג הכוונון (מודגש במלבן אדום) נגד כיוון השעון, תוכל להשיג זמן תגובה ארוך יותר לשחרור התרמי

עכשיו בשוק אתה יכול למצוא דגמים רבים של דירוגים סטנדרטיים מיצרנים שונים, שמאפייני הזרם שלהם מעט שונים (אך במקביל עומדים בדרישות הרגולטוריות). לכן, ניתן לבחור מכונה עם הגדרות "מפעל" הנדרשות, מה שמבטל את הסיכון לכיול שגוי.

השחרור האלקטרומגנטי מונע התחממות יתר של הקו כתוצאה מקצר חשמלי. הוא מגיב כמעט באופן מיידי, אבל הערך הנוכחי חייב להיות גבוה פי כמה מהערך הנומינלי. מבחינה מבנית, חלק זה הוא סולנואיד. זרם היתר יוצר שדה מגנטי שמניע את הליבה, שובר את המעגל.

עמידה בעקרונות הסלקטיביות

במידה וקיים מעגל חשמלי מסועף, ניתן לארגן מיגון באופן שבמקרה של קצר חשמלי מנותק רק הענף בו מתרחש מצב החירום. לשם כך נעשה שימוש בעקרון של סלקטיביות מתג.

תרשים חזותי המראה את עקרון הפעולה של מערכת מפסק עם פונקציה מיושמת של סלקטיביות (סלקטיביות) של פעולה כאשר מתרחש קצר חשמלי

כדי להבטיח כיבוי סלקטיבי, מותקנים מפסקי ניתוק מיידי בשלבים התחתונים, ושוברים את המעגל תוך 0.02 - 0.2 שניות. למתג הממוקם בשלב גבוה יותר יש השהיית פעולה של 0.25 - 0.6 שניות או שנעשה על פי מעגל "סלקטיבי" מיוחד בהתאם לתקן DIN VDE 0641-21.

לביטחון מובטח הפעלה סלקטיבית של מכונות עדיף להשתמש במכונות מיצרן אחד. עבור מתגים מטווח דגמים בודדים, קיימות טבלאות סלקטיביות המציינות שילובים אפשריים.

כללי ההתקנה הפשוטים ביותר

הקטע של המעגל שצריך להיות מוגן על ידי מתג יכול להיות חד או תלת פאזי, בעל חוט נייטרלי, כמו גם חוט PE (קרקע). לכן, למכונות יש מ 1 עד 4 קטבים, שאליהם מחובר המוליך. כאשר נוצרים תנאים למעידה, כל המגעים מנותקים בו זמנית.

המכונות בפאנל מותקנות על מסילת DIN ייעודית במיוחד. הוא מספק חיבור קומפקטי ובטוח, כמו גם גישה נוחה למתג

המכונות מותקנות באופן הבא:

• קוטב יחיד לכל שלב;
• דו קוטבי עבור פאזה ונייטרלי;
• תלת קוטב ל-3 פאזות;
• ארבע מוטות ל-3 פאזות ונייטרלי.

עם זאת, חל איסור על הפעולות הבאות:

• התקן מפסקי חשמל חד-קוטביים לנייטרלי;
• הכנס חוט PE לתוך המכונה;
• התקן שלושה חד-קוטביים במקום מפסק תלת-קוטבי אחד, אם לפחות צרכן תלת-פאזי אחד מחובר למעגל.

כל הדרישות הללו מצוינות ב-PUE ויש לפעול לפיהן.

בכל בית או חדר שאליו מסופק חשמל מותקנת מכונת היכרות.ערכו הנקוב נקבע על ידי הספק וערך זה מצוין בהסכם חיבור החשמל. מטרתו של מתג כזה היא להגן על השטח מהשנאי לצרכן.

לאחר מכונת ההיכרות, מד (חד או תלת פאזי) מחובר לקו ו התקן זרם שייר, שפונקציותיו שונות מפעולת המתג האוטומטי והדיפרנציאלי.

אם החדר מחובר למספר מעגלים, אז כל אחד מהם מוגן על ידי מפסק נפרד, שכוחו המצוין על התווית. הדירוגים והמעמדות שלהם נקבעים על ידי הבעלים של המקום, תוך התחשבות בחיווט הקיים או בכוח של מכשירים מחוברים.

מד החשמל ומפסקי החשמל מותקנים בלוח חלוקה העונה על כל דרישות הבטיחות וניתן לשלב אותם בקלות בפנים החדר

בעת בחירת מיקום מֶרכָּזִיָה יש לזכור כי המאפיינים של השחרור התרמי מושפעים מטמפרטורת האוויר. לכן, רצוי למקם את המסילה עם מכונות בתוך החדר עצמו.

חישוב הערך הנדרש

פונקציית ההגנה העיקרית של מפסק החשמל משתרעת על החיווט, כך שהדירוג נבחר על סמך חתך הכבל. במקרה זה, המעגל כולו חייב להבטיח את הפעולה הרגילה של המכשירים המחוברים אליו. חישוב פרמטרי מערכת הוא פשוט, אך יש לקחת בחשבון ניואנסים רבים על מנת למנוע טעויות ובעיות.

קביעת הכוח הכולל של הצרכנים

אחד הפרמטרים העיקריים של המעגל החשמלי הוא ההספק המרבי האפשרי של צרכני החשמל המחוברים אליו. בעת חישוב מחוון זה, אתה לא יכול פשוט לסכם את נתוני הדרכונים של מכשירים.

רכיב פעיל ונומינלי

עבור כל מכשיר המופעל באמצעות חשמל, היצרן נדרש לציין את ההספק הפעיל (פ). ערך זה קובע את כמות האנרגיה שתומר באופן בלתי הפיך כתוצאה מהפעלת המכשיר ועבורה ישלם המשתמש במונה.

אבל עבור מכשירים עם קבלים או משרן, יש הספק אחר עם ערך שאינו אפס, שנקרא תגובתי (ש). הוא מגיע למכשיר וחוזר חזרה כמעט מיד.

הרכיב התגובתי אינו משתתף בחישוב החשמל המשומש, אך יחד עם הרכיב הפעיל הוא יוצר את מה שנקרא "סה"כ" או "נומינלי" (ס), דבר המעמיס על השרשרת.

cos(f) – פרמטר שבעזרתו ניתן לקבוע את ההספק הכולל (הנומינלי) מההספק הפעיל (הנצרך). אם זה לא שווה לאחד, אז זה מצוין בתיעוד הטכני של המכשיר החשמלי

יש צורך לחשב את התרומה של מכשיר בודד לעומס הכולל על המוליכים והמפסק על סמך ההספק הכולל שלו: ס = פ /חַסַת עָלִים(ו).

זרמי התחלה מוגברים

התכונה הבאה של כמה סוגים של מכשירי חשמל ביתיים היא נוכחותם של שנאים, מנועים חשמליים או מדחסים. מכשירים כאלה צורכים זרם דחיפה (התנעה) בעת ההפעלה.

ערכו יכול להיות גבוה פי כמה מהערכים הסטנדרטיים, אך זמן הפעולה בהספק מוגבר קצר ונעים לרוב בין 0.1 ל-3 שניות. גל כזה לטווח קצר לא יפעיל את השחרור התרמי, אבל המרכיב האלקטרומגנטי של המתג, שאחראי לזרם היתר הקצר, עשוי להגיב.

מצב זה רלוונטי במיוחד לקווים ייעודיים אליהם מחובר ציוד כמו מכונות לעיבוד עץ.במקרה זה, אתה צריך לחשב את האמפראז' ואולי זה הגיוני להשתמש במכונה מסוג "D".

תוך התחשבות במקדם הביקוש

עבור מעגלים שיש להם כמות גדולה של ציוד מחובר ואין התקן שצורך את החלק הגדול ביותר של הזרם, השתמש בגורם הביקוש (ks). הטעם בשימוש בו הוא שכל המכשירים לא יעבדו בו זמנית, ולכן סיכום ההספקים המדורגים יוביל לנתון מוערך יתר על המידה.

מקדם הביקוש לקבוצות של צרכני חשמל נקבע בסעיף 7 של SP 256.1325800.2016. אתה יכול גם לסמוך על אינדיקטורים אלה בעת חישוב עצמאי של הספק מרבי.

מקדם זה יכול לקחת ערך השווה או קטן מאחד. חישובי כוח עיצוב (פ_ר) של כל מכשיר מתרחש לפי הנוסחה:

פ_ר = ks * S

ההספק המדורג הכולל של כל המכשירים משמש לחישוב פרמטרי המעגל. השימוש במקדם הביקוש מומלץ עבור משרדים וקמעונאים קטנים עם מספר רב של מחשבים, ציוד משרדי וציוד אחר המופעל ממעגל אחד.

עבור קווים עם מספר קטן של צרכנים, מקדם זה אינו משמש בצורתו הטהורה. המכשירים שסביר שלא יופעלו בו-זמנית עם מכשירים שצורכים יותר אנרגיה, מוסרים מחישוב הספק.

כך, למשל, יש סיכוי קטן לעבוד בסלון עם מגהץ ושואב אבק בו זמנית. ובסדנאות עם מספר קטן של כוח אדם, רק 2-4 מהכלים החשמליים החזקים ביותר נלקחים בחשבון.

חישוב נוכחי

המכונה נבחרת על סמך ערך הזרם המרבי המותר בקטע המעגל. יש צורך להשיג מחוון זה, לדעת את ההספק הכולל של צרכני החשמל ואת המתח ברשת.

על פי GOST 29322-2014, מאוקטובר 2015, ערך המתח צריך להיות שווה ל-230 V עבור רשת רגילה ו-400 V עבור רשת תלת-פאזית. עם זאת, ברוב המקרים, הפרמטרים הישנים עדיין בתוקף: 220 ו-380 V, בהתאמה. לכן, עבור חישובים מדויקים, יש צורך לבצע מדידות באמצעות מד מתח.

אתה יכול למדוד את המתח ברשת הביתית שלך באמצעות מד מתח או מולטימטר. כדי לעשות זאת, פשוט חבר את המגעים שלו לשקע חשמל.

בעיה נוספת, רלוונטית במיוחד עבור חיווט חשמל במגזר הפרטי, הוא אספקת ספק כוח עם מתח לא מספיק. מדידות באובייקטים בעייתיים כאלה עשויים להראות ערכים מחוץ לטווח שהוגדר על ידי GOST.

יתרה מכך, בהתאם לרמת צריכת החשמל של שכניכם, ערך המתח יכול להשתנות מאוד תוך זמן קצר.

זה יוצר בעיה לא רק לתפקוד של המכשירים, אלא גם עבור חישוב נוכחי. כאשר המתח יורד, חלק מהמכשירים פשוט מאבדים חשמל, וחלק שיש להם מייצב קלט מגדילים את צריכת החשמל שלהם.

קשה לבצע חישובים איכותיים של פרמטרי המעגל הנדרשים בתנאים כאלה. לכן, או שתצטרכו להניח כבלים בחתך גדול במכוון (וזה יקר), או לפתור את הבעיה על ידי התקנת מייצב כניסה או חיבור הבית לקו אחר.

המייצב מותקן ליד המרכזייה. לעתים קרובות קורה שזו הדרך היחידה להשיג ערכי מתח סטנדרטיים בבית

לאחר שנמצא הספק הכולל של מכשירי חשמל (ס) ומצא את ערך המתח (U), חישוב נוכחי (אני) מתבצעות על פי נוסחאות שהן תוצאה של חוק אוהם:

אני_ו = S/U_ו עבור רשת חד פאזית

אני_ל = S / (1.73 * U_ל) עבור רשת תלת פאזית

הנה האינדקס"ו"פירושו פרמטרי פאזה, ו"ל» – ליניארי.

רוב המכשירים התלת פאזיים משתמשים בסוג החיבור "כוכב", וגם לפי מעגל זה פועל השנאי, ומספק זרם לצרכן. עם עומס סימטרי, הכוחות הליניאריים והפאזיים יהיו זהים (אני_ל = אני_ו), והמתח מחושב באמצעות הנוסחה:

U_ל = 1.73 * U_ו

ניואנסים של בחירת חתך כבל

האיכות והפרמטרים של חוטים וכבלים מוסדרים על ידי GOST 31996-2012. על פי מסמך זה, מפרטים מפותחים עבור מוצרים מיוצרים, שבהם מותר טווח מסוים של ערכים של מאפיינים בסיסיים. היצרן מחויב לספק טבלת התאמה בין חתך הליבות לזרם הבטוח המרבי.

הזרם המרבי המותר תלוי בחתך החוטים ובשיטת ההתקנה. הם יכולים להיות מונחים נסתרים (בקיר) או פתוחים (בצינור או קופסה).

יש צורך לבחור כבל באופן שיבטיח זרימה בטוחה של זרם התואמת להספק הכולל המחושב של מכשירי חשמל. על פי ה-PUE (כללי התקנה חשמלית), המינימום חתך חוט מחושבבשימוש בחצרים למגורים חייב להיות לפחות 1.5 מ"מ².

לגדלים סטנדרטיים יש את הערכים הבאים: 1.5; 2.5; 4; 6 ו-10 מ"מ².

לפעמים יש סיבה להשתמש בחוטים עם חתך צעד אחד גדול מהמינימום המותר. במקרה זה, ניתן לחבר מכשירים נוספים או להחליף את הקיימים בחזקים יותר ללא עבודה יקרה וגוזלת זמן על הנחת כבלים חדשים.

חישוב פרמטרים של מכונה

עבור כל מעגל יש לעמוד באי השוויון הבא:

אני_נ <= אני_ע / 1.45

כאן אני_נ – זרם נקוב של המכונה, ו אני_ע – זרם מותר לחיווט. כלל זה מבטיח שחרור מובטח כאשר חריגה מהעומס המותר במשך זמן רב.

אי השוויון "In <= Ip / 1.45" הוא התנאי העיקרי בעת השלמת צמד "כבל מכונה". אי ציות לכלל זה עלול לגרום לשריפה בחיווט.

ניתן לחשב את דירוג המכונה הן לפי העומס הכולל והן לפי חתך החוטים של החיווט שכבר מותקן. נניח שיש תרשים לחיבור מכשירי חשמל, אבל החיווט עדיין לא הונח.

במקרה זה, רצף הפעולות הוא כדלקמן:

1. חישוב עוצמת הזרם הכוללת של מכשירי חשמל המחוברים לרשת.
2. בחר מכונה עם ערך לא פחות מהערך המחושב.
3. בחירת חתך כבל לפי דירוג המכונה.

דוגמא:

1. S = 4 קילוואט; I = 4000 / 220 = 18 A;
2. אני_נ = 20 A;
3. אני_ע >=אני_נ * 1.45 = 29 א'; D = 4 מ"מ².

אם החיווט כבר הונח, רצף הפעולות שונה:

1. קביעת הזרם המותר עבור חתך ושיטת חיווט ידועים לפי הטבלה שסופקה על ידי היצרן.
2. בחירת מפסק.
3. חישוב הספק של מכשירים מחוברים. ציוד קבוצת מכשירים בצורה כזו שהעומס הכולל על המעגל קטן מהערך הנומינלי.

דוגמא. הניחו שני כבלים חד-ליביים מונחים בגלוי, D = 6 מ"מ², לאחר מכן:

1. אני_ע = 46 א';
2. אני_נ <= אני_ע / 1.45 = 32 A;
3. S = אני_נ * 220 = 7.0 קילוואט.

בנקודה 2 של הדוגמה האחרונה יש קירוב קל ומקובל. הערך המדויק של I_נ = אני_ע / 1.45 = 31.7 A מעוגל ל-32 A.

בחירה בין מספר עדות

לפעמים נוצר מצב שבו אתה יכול לבחור כמה מכונות עם דירוגים שונים כדי להגן על המעגל.לדוגמה, עם הספק כולל של מכשירי חשמל של 4 קילוואט (18 A), נבחר חיווט עם ליבת נחושת בחתך רוחב של 4 מ"מ עם רזרבה². עבור שילוב זה, אתה יכול להתקין מתגים 20 ו-25 A.

אם תרשים החיווט החשמלי מניח נוכחות של הגנה מרובת רמות, אז אתה צריך לבחור מפסקים כך שערך הדירוג של הגבוה יותר (באיור מימין - 25 A) גדול מזה של מתגים של רמות נמוכות יותר

היתרון בבחירת מתג בעל הדירוג הגבוה ביותר הוא היכולת לחבר מכשירים נוספים מבלי לשנות את רכיבי המעגל. לרוב זה מה שהם עושים.

הבחירה במכונה עם דירוג נמוך יותר נתמכת על ידי העובדה שהשחרור התרמי שלה יגיב מהר יותר לזרם מוגבר. העובדה היא שלמכשירים מסוימים עשויה להיות תקלה, שתוביל לעלייה בצריכת האנרגיה, אך לא עד כדי קצר חשמלי.

לדוגמה, כשל של מיסב מנוע מכונת כביסה יוביל לעלייה חדה בזרם בפיתול. אם המכונה תגיב במהירות לחרוג מהערכים המותרים ותכבה, המנוע לא יישרף.

מסקנות וסרטון שימושי בנושא

עיצוב מפסק וסיווגו. הרעיון של מאפייני זרם זמן ובחירת דירוג לפי חתך הכבל:

חישוב הספק של מכשירים ובחירת מכונה באמצעות הוראות ה-PUE:

יש לקחת באחריות את בחירת המפסק, שכן בטיחות מערכת החשמל בבית תלויה בכך. עם כל פרמטרי הקלט הרבים וניואנסים החישובים, יש צורך לזכור כי פונקציית ההגנה העיקרית של המכונה חלה על החיווט.

נא לכתוב הערות, לשאול שאלות ולפרסם תמונות הקשורות לנושא המאמר בבלוק למטה. שתף מידע שימושי שעשוי להיות שימושי למבקרים באתר. ספר לנו על הניסיון שלך בבחירת מפסקים להגנה על חיווט חשמלי בארץ או בבית.