Chọn máy theo công suất tải, tiết diện cáp và dòng điện: nguyên lý và công thức tính toán

Để tổ chức cung cấp điện nội bộ không gặp sự cố, cần phân bổ các nhánh riêng biệt. Mỗi đường dây phải được trang bị thiết bị bảo vệ riêng để bảo vệ lớp cách điện của cáp khỏi bị nóng chảy. Tuy nhiên, không phải ai cũng biết nên mua thiết bị nào. Bạn có đồng ý không?

Bạn sẽ tìm hiểu mọi thứ về cách chọn máy tự động dựa trên công suất tải từ bài viết chúng tôi đã trình bày. Chúng tôi sẽ cho bạn biết cách xác định xếp hạng để tìm công tắc của lớp được yêu cầu. Có tính đến các khuyến nghị của chúng tôi, đảm bảo việc mua các thiết bị cần thiết có thể loại bỏ các tình huống nguy hiểm trong quá trình vận hành hệ thống dây điện.

Chuyển mạch tự động cho mạng gia đình

Các tổ chức cung cấp điện kết nối nhà ở, căn hộ bằng cách thực hiện công việc đấu nối cáp vào tổng đài. Tất cả việc lắp đặt hệ thống dây điện trong khuôn viên đều do chủ sở hữu hoặc chuyên gia được thuê thực hiện.

Để chọn một bộ ngắt mạch để bảo vệ từng mạch riêng lẻ, bạn cần biết định mức, loại và một số đặc điểm khác của nó.

Các thông số cơ bản và phân loại

Máy gia dụng được lắp đặt ở lối vào mạch điện hạ thế và được thiết kế để giải quyết các vấn đề sau:

• kích hoạt hoặc ngắt điện bằng tay hoặc điện tử của mạch điện;
• bảo vệ mạch: cắt dòng điện khi quá tải nhỏ trong thời gian dài;
• Bảo vệ mạch: tắt dòng điện tức thời trong trường hợp ngắn mạch.

Mỗi công tắc có một đặc tính, được biểu thị bằng ampe, được gọi là đánh giá hiện tại (TÔI_N) hoặc "mệnh giá".

Bản chất của giá trị này dễ hiểu hơn khi sử dụng hệ số vượt quá giá trị danh nghĩa:

K = tôi / tôi_N,

trong đó I là cường độ dòng điện thực tế.

• K < 1,13: không xảy ra vấp ngã trong vòng 1 giờ;
• K > 1,45: máy sẽ tắt trong vòng 1 giờ.

Các tham số này được cố định trong khoản 8.6.2. GOST R 50345-2010. Để tìm hiểu mất bao lâu để tắt máy ở K>1,45, bạn cần sử dụng biểu đồ phản ánh đặc tính thời gian hiện tại của một kiểu máy cụ thể.

Nếu dòng điện vượt quá giá trị định mức của công tắc 2 lần trong một thời gian dài, việc mở sẽ xảy ra trong khoảng thời gian từ 8 giây đến 4 phút. Tốc độ phản hồi phụ thuộc vào cài đặt model và nhiệt độ môi trường

Ngoài ra, mỗi loại cầu dao có một phạm vi dòng điện xác định (TÔI_Một), tại đó cơ chế giải phóng tức thời được kích hoạt:

• lớp "B": Tôi_Một = (3 * tôi_N ..5*tôi_N];
• lớp "C": Tôi_Một = (5 * tôi_N ..10*Tôi_N];
• lớp "D": Tôi_Một = (10 * tôi_N .. 20 * tôi_N].

Thiết bị loại “B” được sử dụng chủ yếu cho các đường dây có chiều dài đáng kể. Trong khu dân cư và văn phòng, cầu dao loại “C” được sử dụng và các thiết bị được đánh dấu “D” bảo vệ mạch khi có thiết bị có hệ số dòng khởi động cao.

Dòng máy gia dụng tiêu chuẩn bao gồm các thiết bị có xếp hạng 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 và 63 A.

Thiết kế cấu trúc của bản phát hành

Ở thời hiện đại ngắt mạch Có hai loại phát hành: nhiệt và điện từ.

Một bộ nhả lưỡng kim có hình dạng một tấm được tạo ra từ hai kim loại dẫn điện có độ giãn nở nhiệt khác nhau.Thiết kế này, khi vượt quá giá trị danh định trong một thời gian dài, sẽ dẫn đến hiện tượng nóng lên bộ phận, uốn cong và kích hoạt cơ cấu ngắt mạch.

Đối với một số máy, bạn có thể sử dụng vít điều chỉnh để thay đổi các thông số dòng điện tại thời điểm tắt máy. Trước đây, kỹ thuật này thường được sử dụng để “tinh chỉnh” một thiết bị, nhưng quy trình này đòi hỏi kiến ​​thức chuyên môn sâu và một số bài kiểm tra.

Bằng cách xoay vít điều chỉnh (được đánh dấu bằng hình chữ nhật màu đỏ) ngược chiều kim đồng hồ, bạn có thể đạt được thời gian phản hồi lâu hơn cho quá trình giải phóng nhiệt

Hiện nay trên thị trường, bạn có thể tìm thấy nhiều mẫu xếp hạng tiêu chuẩn từ các nhà sản xuất khác nhau, có đặc điểm dòng thời gian hơi khác nhau (nhưng đồng thời tuân thủ các yêu cầu quy định). Do đó, có thể chọn máy có cài đặt “xuất xưởng” cần thiết, giúp loại bỏ nguy cơ hiệu chuẩn không chính xác.

Bộ giải phóng điện từ giúp ngăn chặn quá nhiệt của đường dây do đoản mạch. Nó phản ứng gần như ngay lập tức, nhưng giá trị hiện tại phải cao hơn giá trị danh nghĩa vài lần. Về mặt cấu trúc, phần này là một điện từ. Quá dòng tạo ra một từ trường làm di chuyển lõi, làm đứt mạch.

Tuân thủ các nguyên tắc chọn lọc

Nếu có mạch điện phân nhánh thì có thể tổ chức bảo vệ sao cho khi xảy ra đoản mạch thì chỉ ngắt kết nối nhánh xảy ra tình huống khẩn cấp. Với mục đích này, nguyên tắc chọn lọc chuyển đổi được sử dụng.

Sơ đồ trực quan thể hiện nguyên lý hoạt động của hệ thống máy cắt có chức năng chọn lọc (selectivity) hoạt động khi xảy ra ngắn mạch

Để đảm bảo tắt máy có chọn lọc, cầu dao cắt tức thời được lắp đặt ở các giai đoạn thấp hơn, ngắt mạch trong 0,02 - 0,2 giây. Công tắc nằm ở giai đoạn cao hơn có độ trễ hoạt động 0,25 - 0,6 giây hoặc được chế tạo theo mạch “chọn lọc” đặc biệt theo tiêu chuẩn DIN VDE 0641-21.

Để đảm bảo an ninh vận hành có chọn lọc của máy móc Tốt hơn là sử dụng máy từ một nhà sản xuất. Đối với các công tắc thuộc một phạm vi model duy nhất, có các bảng chọn lọc cho biết các kết hợp có thể thực hiện được.

Quy tắc cài đặt đơn giản nhất

Phần mạch cần được bảo vệ bằng công tắc có thể là một hoặc ba pha, có dây trung tính cũng như dây PE (nối đất). Do đó, các máy có từ 1 đến 4 cực để nối dây dẫn. Khi tạo điều kiện ngắt, tất cả các tiếp điểm sẽ bị ngắt kết nối đồng thời.

Các máy trong bảng điều khiển được gắn trên thanh ray DIN được chỉ định đặc biệt. Nó cung cấp kết nối nhỏ gọn và an toàn, cũng như truy cập thuận tiện vào công tắc

Máy được cài đặt như sau:

• một cực mỗi pha;
• lưỡng cực cho pha và trung tính;
• ba cực cho 3 pha;
• bốn cực cho 3 pha và trung tính.

Tuy nhiên, việc làm như sau bị cấm:

• lắp cầu dao một cực về trung tính;
• chèn dây PE vào máy;
• lắp đặt ba cầu dao một cực thay vì một cầu dao ba cực, nếu có ít nhất một hộ tiêu dùng ba pha được nối vào mạch điện.

Tất cả những yêu cầu này được quy định trong PUE và phải được tuân theo.

Trong mỗi ngôi nhà hoặc căn phòng được cung cấp điện đều lắp đặt một máy giới thiệu.Giá trị danh nghĩa của nó do nhà cung cấp xác định và giá trị này được quy định trong thỏa thuận đấu nối điện. Mục đích của công tắc như vậy là để bảo vệ khu vực từ máy biến áp đến người tiêu dùng.

Sau máy giới thiệu, một đồng hồ đo (một hoặc ba pha) được nối vào đường dây và thiết bị chống dòng rò, các chức năng của chúng khác với hoạt động của công tắc tự động và vi sai.

Nếu căn phòng được nối thành nhiều mạch thì mỗi mạch được bảo vệ bằng một cầu dao riêng biệt, công suất của nó ghi trên nhãn. Xếp hạng và phân loại của chúng được xác định bởi chủ sở hữu cơ sở, có tính đến hệ thống dây điện hoặc nguồn điện hiện có của các thiết bị được kết nối.

Công tơ điện và cầu dao được lắp đặt trong bảng phân phối đáp ứng mọi yêu cầu về an toàn và có thể dễ dàng tích hợp vào bên trong phòng

Khi chọn địa điểm Tổng đài Cần phải nhớ rằng các đặc tính của sự giải phóng nhiệt bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ không khí. Vì vậy, nên đặt thanh ray đựng máy bên trong phòng.

Tính toán mệnh giá cần thiết

Chức năng bảo vệ chính của cầu dao bao gồm cả hệ thống dây điện, do đó định mức được chọn dựa trên mặt cắt ngang của cáp. Trong trường hợp này, toàn bộ mạch phải đảm bảo hoạt động bình thường của các thiết bị được kết nối với nó. Tính toán các tham số hệ thống rất đơn giản, nhưng phải tính đến nhiều sắc thái để tránh sai sót và sự cố.

Xác định tổng sức mạnh của người tiêu dùng

Một trong những thông số chính của mạch điện là công suất tối đa có thể có của người tiêu dùng điện kết nối với nó. Khi tính toán chỉ số này, bạn không thể chỉ tóm tắt dữ liệu hộ chiếu của thiết bị.

Thành phần hoạt động và danh nghĩa

Đối với bất kỳ thiết bị nào chạy bằng điện, nhà sản xuất phải ghi rõ công suất hoạt động (P). Giá trị này xác định lượng năng lượng sẽ được chuyển đổi không thể thu hồi do hoạt động của thiết bị và người dùng sẽ trả tiền trên đồng hồ.

Nhưng đối với các thiết bị có tụ điện hoặc cuộn cảm, còn có một công suất khác có giá trị khác 0, được gọi là phản kháng (Q). Nó đến thiết bị và quay trở lại gần như ngay lập tức.

Thành phần phản kháng không tham gia vào việc tính toán điện năng sử dụng, nhưng cùng với thành phần hoạt động, nó tạo thành cái gọi là công suất “tổng” hoặc “danh nghĩa” (S), điều này đặt tải lên dây chuyền.

cos(f) – tham số mà bạn có thể xác định tổng công suất (danh nghĩa) từ công suất hoạt động (tiêu thụ). Nếu nó không bằng một thì nó được ghi trong tài liệu kỹ thuật của thiết bị điện

Cần tính toán sự đóng góp của một thiết bị riêng lẻ vào tổng tải trên dây dẫn và bộ ngắt mạch dựa trên tổng công suất của nó: S = P /cos(f).

Dòng khởi động tăng

Đặc điểm tiếp theo của một số loại thiết bị gia dụng là sự hiện diện của máy biến áp, động cơ điện hoặc máy nén. Các thiết bị như vậy tiêu thụ dòng điện khởi động (khởi động) khi khởi động.

Giá trị của nó có thể cao hơn nhiều lần so với giá trị tiêu chuẩn, nhưng thời gian hoạt động ở công suất tăng ngắn và thường dao động từ 0,1 đến 3 giây. Sự đột biến ngắn hạn như vậy sẽ không kích hoạt sự giải phóng nhiệt, nhưng thành phần điện từ của công tắc, nguyên nhân gây ra hiện tượng quá dòng ngắn mạch, có thể phản ứng.

Tình huống này đặc biệt liên quan đến các dây chuyền chuyên dụng được kết nối với các thiết bị như máy chế biến gỗ.Trong trường hợp này, bạn cần tính toán cường độ dòng điện và có lẽ nên sử dụng máy loại “D”.

Có tính đến hệ số nhu cầu

Đối với các mạch có số lượng lớn thiết bị được kết nối và không có thiết bị nào tiêu thụ phần lớn dòng điện, hãy sử dụng hệ số nhu cầu (ks). Mục đích của việc sử dụng nó là tất cả các thiết bị sẽ không hoạt động cùng lúc nên việc tổng hợp công suất định mức sẽ dẫn đến một con số được đánh giá quá cao.

Hệ số nhu cầu đối với các nhóm người sử dụng điện được thiết lập tại khoản 7 của SP 256.1325800.2016. Bạn cũng có thể dựa vào các chỉ số này khi tính toán công suất tối đa một cách độc lập.

Hệ số này có thể nhận giá trị bằng hoặc nhỏ hơn một. Tính toán công suất thiết kế (P_r) của từng thiết bị xảy ra theo công thức:

P_r = ks * S

Tổng công suất định mức của tất cả các thiết bị được sử dụng để tính toán các thông số mạch. Nên sử dụng hệ số nhu cầu cho văn phòng và cơ sở bán lẻ nhỏ có số lượng lớn máy tính, thiết bị văn phòng và các thiết bị khác được cấp nguồn từ một mạch.

Đối với những dòng có số lượng người tiêu dùng ít, hệ số này không được sử dụng ở dạng thuần túy. Những thiết bị không có khả năng được bật đồng thời với các thiết bị tiêu thụ nhiều năng lượng hơn sẽ bị loại khỏi tính toán công suất.

Vì vậy, chẳng hạn, có rất ít cơ hội làm việc trong phòng khách với bàn ủi và máy hút bụi cùng lúc. Và đối với những xưởng có số lượng nhân sự ít, chỉ tính đến 2-4 dụng cụ điện mạnh nhất.

Tính toán hiện tại

Máy được chọn dựa trên giá trị dòng điện tối đa cho phép trong phần mạch. Cần phải có chỉ số này, biết tổng công suất của người tiêu dùng điện và điện áp trong mạng.

Theo GOST 29322-2014, từ tháng 10 năm 2015, giá trị điện áp phải bằng 230 V đối với mạng thông thường và 400 V đối với mạng ba pha. Tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp, các thông số cũ vẫn có hiệu lực: lần lượt là 220 và 380 V. Vì vậy, để tính toán chính xác cần thực hiện đo bằng vôn kế.

Bạn có thể đo điện áp trong mạng gia đình bằng vôn kế hoặc đồng hồ vạn năng. Để thực hiện việc này, chỉ cần cắm các điểm tiếp xúc của nó vào ổ cắm điện.

Một vấn đề khác, đặc biệt liên quan đến hệ thống dây điện trong khu vực tư nhân, là việc cung cấp nguồn điện không đủ điện áp. Các phép đo tại các đối tượng có vấn đề như vậy có thể hiển thị các giá trị nằm ngoài phạm vi do GOST xác định.

Hơn nữa, tùy thuộc vào mức độ tiêu thụ điện của hàng xóm, giá trị điện áp có thể thay đổi rất nhiều trong thời gian ngắn.

Điều này tạo ra vấn đề không chỉ đối với hoạt động của thiết bị mà còn đối với tính toán hiện tại. Khi điện áp giảm, một số thiết bị sẽ mất điện và một số thiết bị có bộ ổn định đầu vào sẽ tăng mức tiêu thụ điện.

Rất khó để thực hiện tính toán định tính các thông số mạch cần thiết trong những điều kiện như vậy. Do đó, bạn sẽ phải đặt các dây cáp có tiết diện lớn có chủ ý (tốn kém) hoặc giải quyết vấn đề bằng cách lắp đặt bộ ổn định đầu vào hoặc nối nhà với đường dây khác.

Bộ ổn định được lắp đặt bên cạnh tổng đài. Điều thường xảy ra là đây là cách duy nhất để có được giá trị điện áp tiêu chuẩn trong nhà

Sau khi đã tìm được tổng công suất của các thiết bị điện (S) và tìm ra giá trị điện áp (bạn), tính toán hiện tại (TÔI) được thực hiện theo các công thức là hệ quả của định luật Ohm:

TÔI_f = S/U_f cho mạng một pha

TÔI_tôi = S / (1,73 * U_tôi) cho mạng ba pha

Đây là chỉ số "f" có nghĩa là tham số pha, và "tôi» – tuyến tính.

Hầu hết các thiết bị ba pha đều sử dụng kiểu kết nối “sao” và cũng theo mạch này mà máy biến áp hoạt động, cung cấp dòng điện cho người tiêu dùng. Với tải trọng đối xứng, lực tuyến tính và lực pha sẽ giống hệt nhau (TÔI_tôi = TÔI_f) và điện áp được tính theo công thức:

bạn_tôi = 1,73 * U_f

Các sắc thái của việc chọn mặt cắt cáp

Chất lượng và các thông số của dây và cáp được quy định bởi GOST 31996-2012. Theo tài liệu này, các thông số kỹ thuật được phát triển cho các sản phẩm được sản xuất, trong đó cho phép một phạm vi giá trị nhất định của các đặc tính cơ bản. Nhà sản xuất có nghĩa vụ cung cấp bảng tương ứng giữa mặt cắt ngang của lõi và dòng điện an toàn tối đa.

Dòng điện tối đa cho phép phụ thuộc vào mặt cắt ngang của dây và phương pháp lắp đặt. Chúng có thể được đặt ẩn (trong tường) hoặc mở (trong đường ống hoặc hộp)

Cần chọn cáp sao cho dòng điện chạy qua an toàn tương ứng với tổng công suất tính toán của các thiết bị điện. Theo PUE (quy tắc lắp đặt điện), mức tối thiểu tiết diện dây tính toánđược sử dụng trong khuôn viên nhà ở phải có ít nhất 1,5 mm².

Kích thước tiêu chuẩn có các giá trị sau: 1,5; 2,5; 4; 6 và 10mm².

Đôi khi có lý do để sử dụng dây có tiết diện lớn hơn một bước so với mức tối thiểu cho phép. Trong trường hợp này, có thể kết nối các thiết bị bổ sung hoặc thay thế các thiết bị hiện có bằng các thiết bị mạnh hơn mà không cần tốn nhiều công sức và thời gian để lắp đặt cáp mới.

Tính toán thông số máy

Đối với bất kỳ mạch nào, bất đẳng thức sau phải được thỏa mãn:

TÔI_N <= tôi_P / 1.45

Đây TÔI_N - dòng điện danh định của máy điện, và TÔI_P - dòng điện cho phép của hệ thống dây điện. Quy tắc này đảm bảo phát hành được đảm bảo khi vượt quá tải cho phép trong một thời gian dài.

Bất đẳng thức “In <= Ip/1.45” là điều kiện chính khi hoàn thiện cặp “máy-cáp”. Việc không tuân thủ quy tắc này có thể dẫn đến cháy hệ thống dây điện.

Đánh giá của máy có thể được tính bằng cả tổng tải và mặt cắt ngang của dây của hệ thống dây điện đã được lắp đặt. Giả sử có sơ đồ kết nối các thiết bị điện, nhưng hệ thống dây điện vẫn chưa được lắp đặt.

Trong trường hợp này, chuỗi hành động như sau:

1. Tính toán tổng cường độ dòng điện của các thiết bị điện được nối vào mạng.
2. Chọn máy có mệnh giá không nhỏ hơn giá trị tính toán.
3. Lựa chọn mặt cắt cáp theo định mức của máy.

Ví dụ:

1. S = 4 kW; tôi = 4000/220 = 18 A;
2. TÔI_N = 20 A;
3. TÔI_P >=tôi_N * 1,45 = 29 A; D = 4 mm².

Nếu hệ thống dây điện đã được đặt thì chuỗi hành động sẽ khác:

1. Xác định dòng điện cho phép đối với mặt cắt đã biết và phương pháp đi dây theo bảng do nhà sản xuất cung cấp.
2. Lựa chọn bộ ngắt mạch.
3. Tính toán công suất của các thiết bị được kết nối. Trang bị một nhóm thiết bị sao cho tổng tải trên mạch nhỏ hơn giá trị danh định.

Ví dụ. Đặt hai dây cáp một lõi một cách lộ thiên D = 6 mm², Sau đó:

1. TÔI_P = 46 A;
2. TÔI_N <= tôi_P / 1,45 = 32 A;
3. S = tôi_N * 220 = 7,0 kW.

Ở điểm 2 của ví dụ cuối cùng, có một sự gần đúng có thể chấp nhận được. Giá trị chính xác của I_N =Tôi_P / 1,45 = 31,7 A làm tròn thành 32 A.

Sự lựa chọn giữa một số mệnh giá

Đôi khi một tình huống phát sinh khi bạn có thể chọn một số máy có xếp hạng khác nhau để bảo vệ mạch điện.Ví dụ, với tổng công suất của các thiết bị điện là 4 kW (18 A), hệ thống dây điện có tiết diện lõi đồng 4 mm được chọn có dự trữ². Đối với sự kết hợp này, bạn có thể cài đặt các công tắc 20 và 25 A.

Nếu sơ đồ nối dây điện giả định sự hiện diện của bảo vệ nhiều tầng, thì bạn cần chọn bộ ngắt mạch sao cho giá trị định mức của cái cao hơn (trong hình bên phải - 25 A) lớn hơn giá trị của công tắc của mức thấp

Ưu điểm của việc chọn công tắc có xếp hạng cao nhất là khả năng kết nối các thiết bị bổ sung mà không cần thay đổi các thành phần mạch. Thông thường đây là những gì họ làm.

Việc lựa chọn máy có xếp hạng thấp hơn được hỗ trợ bởi thực tế là khả năng giải phóng nhiệt của nó sẽ phản ứng nhanh hơn với dòng điện tăng. Thực tế là một số thiết bị có thể gặp trục trặc, điều này sẽ dẫn đến mức tiêu thụ năng lượng tăng lên, nhưng không đến mức gây đoản mạch.

Ví dụ, ổ trục động cơ máy giặt bị hỏng sẽ dẫn đến dòng điện trong cuộn dây tăng mạnh. Nếu máy phản ứng nhanh vượt quá giá trị cho phép và tắt, động cơ sẽ không bị cháy.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Thiết kế bộ ngắt mạch và phân loại của nó. Khái niệm về đặc tính dòng điện thời gian và lựa chọn định mức theo tiết diện cáp:

Tính toán công suất của thiết bị và lựa chọn máy theo quy định của PUE:

Việc lựa chọn cầu dao phải được thực hiện một cách có trách nhiệm, vì sự an toàn của hệ thống điện trong nhà phụ thuộc vào nó. Với tất cả nhiều tham số đầu vào và sắc thái tính toán, cần nhớ rằng chức năng bảo vệ chính của máy áp dụng cho hệ thống dây điện.

Vui lòng viết bình luận, đặt câu hỏi và đăng ảnh liên quan đến chủ đề của bài viết vào khối bên dưới. Chia sẻ thông tin hữu ích có thể hữu ích cho khách truy cập trang web. Hãy cho chúng tôi biết về kinh nghiệm của bạn trong việc lựa chọn cầu dao để bảo vệ hệ thống dây điện quốc gia hoặc gia đình.