Selección de una máquina en función de la potencia de carga, la sección del cable y la corriente: principios y fórmulas para los cálculos

Para organizar un suministro de energía interno sin problemas, es necesario asignar ramas separadas. Cada línea debe estar equipada con su propio dispositivo de protección que proteja el aislamiento del cable contra la fusión. Sin embargo, no todo el mundo sabe qué dispositivo comprar. ¿Estás de acuerdo?

Aprenderá todo sobre la elección de máquinas automáticas en función de la potencia de carga en el artículo que le presentamos. Le diremos cómo determinar la clasificación para encontrar un interruptor de la clase requerida. Tener en cuenta nuestras recomendaciones garantiza la compra de los dispositivos necesarios que puedan eliminar situaciones peligrosas durante el funcionamiento del cableado.

Interruptores automáticos para redes domésticas.

Las organizaciones de suministro de electricidad conectan casas y apartamentos realizando trabajos de conexión del cable al cuadro de distribución. Todas las instalaciones de cableado en el local las realizan sus propietarios o especialistas contratados.

Para seleccionar un disyuntor para proteger cada circuito individual, necesita conocer su clasificación, clase y algunas otras características.

Parámetros básicos y clasificación.

Las máquinas domésticas se instalan a la entrada de un circuito eléctrico de baja tensión y están diseñadas para solucionar los siguientes problemas:

• activación o desenergización manual o electrónica de un circuito eléctrico;
• protección del circuito: corte de corriente durante una sobrecarga menor a largo plazo;
• Protección de circuito: corte instantáneo de corriente en caso de cortocircuito.

Cada interruptor tiene una característica, expresada en amperios, que se denomina Corriente nominal (I_norte) o "valor nominal".

La esencia de este valor es más fácil de entender utilizando el coeficiente de exceso del valor nominal:

K = yo/yo_norte,

donde I es la fuerza actual real.

• K < 1,13: el disparo no se producirá en 1 hora;
• K > 1,45: el apagado se producirá en 1 hora.

Estos parámetros se fijan en la cláusula 8.6.2. GOST R 50345-2010. Para saber cuánto tiempo tardará en producirse una parada a K>1,45, es necesario utilizar un gráfico que refleje la característica tiempo-corriente de un modelo de máquina específico.

Si la corriente excede el valor nominal del interruptor 2 veces durante un tiempo prolongado, la apertura se producirá en un período de 8 segundos a 4 minutos. La velocidad de respuesta depende de la configuración del modelo y de la temperatura ambiente.

Además, cada tipo de disyuntor tiene un rango de corriente definido (I_a), en el que se activa el mecanismo de liberación instantánea:

• clase "B": yo_a = (3 * yo_norte ..5*yo_norte];
• clase "C": yo_a = (5 * yo_norte ..10*yo_norte];
• clase "D": yo_a = (10 * yo_norte .. 20 * yo_norte].

Los dispositivos tipo “B” se utilizan principalmente para líneas de longitud considerable. En locales residenciales y de oficinas se utilizan disyuntores de clase “C” y los dispositivos marcados con “D” protegen los circuitos donde hay equipos con un alto coeficiente de corriente de arranque.

La línea estándar de máquinas domésticas incluye dispositivos con potencias de 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 y 63 A.

Diseño estructural de lanzamientos.

en moderno cortacircuitos Hay dos tipos de emisiones: térmicas y electromagnéticas.

Un disparador bimetálico tiene la forma de una placa creada a partir de dos metales conductores con diferente expansión térmica.Este diseño, cuando se excede el valor nominal durante un tiempo prolongado, provoca el calentamiento de la pieza, su flexión y la activación del mecanismo de interrupción del circuito.

Para algunas máquinas, puede utilizar el tornillo de ajuste para cambiar los parámetros de la corriente a la que se produce el apagado. En el pasado, esta técnica se utilizaba a menudo para “afinar” un dispositivo, pero este procedimiento requiere conocimientos especializados profundos y varias pruebas.

Al girar el tornillo de ajuste (resaltado con un rectángulo rojo) en sentido antihorario, puede lograr un tiempo de respuesta más prolongado para la liberación térmica.

Ahora en el mercado puede encontrar muchos modelos de clasificaciones estándar de diferentes fabricantes, cuyas características de tiempo y corriente son ligeramente diferentes (pero al mismo tiempo cumplen con los requisitos reglamentarios). Por lo tanto, es posible seleccionar una máquina con la configuración "de fábrica" ​​necesaria, lo que elimina el riesgo de una calibración incorrecta.

El disparador electromagnético evita el sobrecalentamiento de la línea como resultado de un cortocircuito. Reacciona casi instantáneamente, pero el valor actual debe ser varias veces mayor que el valor nominal. Estructuralmente, esta pieza es un solenoide. La sobrecorriente genera un campo magnético que mueve el núcleo rompiendo el circuito.

Cumplimiento de los principios de selectividad

En presencia de un circuito eléctrico ramificado, es posible organizar la protección de tal manera que, en caso de cortocircuito, solo se desconecte el ramal en el que se produce la situación de emergencia. Para ello se utiliza el principio de selectividad de conmutación.

Un diagrama visual que muestra el principio de funcionamiento de un sistema de disyuntor con una función implementada de selectividad (selectividad) de operación cuando ocurre un cortocircuito.

Para garantizar un apagado selectivo, se instalan disyuntores de corte instantáneo en las etapas inferiores, que interrumpen el circuito en 0,02 - 0,2 segundos. El interruptor situado en una etapa superior tiene un retardo de funcionamiento de 0,25 - 0,6 s o está fabricado según un circuito "selectivo" especial según la norma DIN VDE 0641-21.

Para una seguridad garantizada operación selectiva de máquinas Es mejor utilizar máquinas de un solo fabricante. Para interruptores de una única gama de modelos existen tablas de selectividad que indican las posibles combinaciones.

Las reglas de instalación más simples.

La sección del circuito que necesita ser protegida por un interruptor puede ser monofásica o trifásica, tener un cable neutro y PE (tierra). Por tanto, las máquinas tienen de 1 a 4 polos, a los que se conecta el conductor. Cuando se crean las condiciones para el disparo, todos los contactos se desconectan simultáneamente.

Las máquinas en el panel están montadas en un carril DIN especialmente designado. Proporciona una conexión compacta y segura, así como un cómodo acceso al interruptor.

Las máquinas se instalan de la siguiente manera:

• unipolar por fase;
• bipolar para fase y neutro;
• tripolar para 3 fases;
• tetrapolar para 3 fases y neutro.

Sin embargo, está prohibido hacer lo siguiente:

• instale disyuntores unipolares en neutro;
• inserte el cable PE en la máquina;
• instale tres disyuntores unipolares en lugar de un disyuntor tripolar, si al menos un consumidor trifásico está conectado al circuito.

Todos estos requisitos están especificados en el PUE y deben seguirse.

En cada casa o habitación a la que se suministra electricidad, se instala una máquina de introducción.Su valor nominal lo determina el proveedor y este valor se especifica en el contrato de conexión eléctrica. El propósito de dicho interruptor es proteger el área desde el transformador hasta el consumidor.

Después de la máquina introductoria, se conecta un medidor (monofásico o trifásico) a la línea y dispositivo de corriente residual, cuyas funciones difieren del funcionamiento del interruptor automático y diferencial.

Si la habitación está conectada a varios circuitos, cada uno de ellos está protegido por un disyuntor separado, cuya potencia indicado en la etiqueta. Sus clasificaciones y clases las determina el propietario del local, teniendo en cuenta el cableado existente o la potencia de los dispositivos conectados.

El contador de electricidad y los disyuntores se instalan en un cuadro de distribución que cumple con todos los requisitos de seguridad y se puede integrar fácilmente en el interior de la habitación.

Al elegir una ubicación tablero de conmutadores Hay que recordar que las propiedades de liberación térmica se ven afectadas por la temperatura del aire. Por ello, es recomendable colocar el riel con las máquinas dentro de la propia habitación.

Cálculo de la denominación requerida.

La función protectora principal del disyuntor se extiende al cableado, por lo que la clasificación se selecciona en función de la sección transversal del cable. En este caso, todo el circuito debe garantizar el normal funcionamiento de los dispositivos conectados a él. Calcular los parámetros del sistema es sencillo, pero se deben tener en cuenta muchos matices para evitar errores y problemas.

Determinación del poder total de los consumidores.

Uno de los principales parámetros de un circuito eléctrico es la máxima potencia posible de los consumidores de electricidad conectados a él. Al calcular este indicador, no es posible simplemente resumir los datos del pasaporte de los dispositivos.

Componente activo y nominal

Para cualquier dispositivo alimentado por electricidad, el fabricante debe indicar la potencia activa (PAG). Este valor determina la cantidad de energía que se convertirá irrevocablemente como resultado del funcionamiento del dispositivo y por la cual el usuario pagará en el medidor.

Pero para dispositivos con condensadores o inductores, existe otra potencia con un valor distinto de cero, que se llama reactiva (q). Llega al dispositivo y regresa casi instantáneamente.

El componente reactivo no participa en el cálculo de la electricidad consumida, pero junto con el componente activo forma la denominada potencia “total” o “nominal” (S), lo que pone una carga en la cadena.

cos(f) – parámetro con el que se puede determinar la potencia total (nominal) a partir de la potencia activa (consumida). Si no es igual a uno, se indica en la documentación técnica del aparato eléctrico.

Es necesario calcular la contribución de un dispositivo individual a la carga total de los conductores y del disyuntor en función de su potencia total: S = PAG /porque(F).

Mayores corrientes de arranque.

La siguiente característica de algunos tipos de electrodomésticos es la presencia de transformadores, motores eléctricos o compresores. Estos dispositivos consumen corriente de entrada (arranque) al arrancar.

Su valor puede ser varias veces mayor que los valores estándar, pero el tiempo de funcionamiento a mayor potencia es corto y suele oscilar entre 0,1 y 3 segundos. Una sobretensión de corta duración de este tipo no provocará la liberación térmica, pero el componente electromagnético del interruptor, responsable de la sobrecorriente del cortocircuito, puede reaccionar.

Esta situación es especialmente relevante para líneas dedicadas a las que se conectan equipos como máquinas para trabajar la madera.En este caso, es necesario calcular el amperaje y, quizás, tenga sentido utilizar una máquina de clase "D".

Teniendo en cuenta el coeficiente de demanda.

Para circuitos que tienen una gran cantidad de equipos conectados y ningún dispositivo que consuma la mayor parte de la corriente, utilice el factor de demanda (Kansas). El objetivo de su uso es que no todos los dispositivos funcionarán al mismo tiempo, por lo que sumar las potencias nominales dará como resultado una cifra sobreestimada.

El coeficiente de demanda para grupos de consumidores de electricidad se establece en el inciso 7 del SP 256.1325800.2016. También puede confiar en estos indicadores al calcular de forma independiente la potencia máxima.

Este coeficiente puede tomar un valor igual o menor que uno. Cálculos de potencia de diseño (PAG_r) de cada dispositivo se produce según la fórmula:

PAG_r = ks * S

La potencia nominal total de todos los dispositivos se utiliza para calcular los parámetros del circuito. El uso del coeficiente de demanda es aconsejable para oficinas y pequeños locales comerciales con una gran cantidad de computadoras, equipos de oficina y otros equipos alimentados por un circuito.

Para líneas con un número reducido de consumidores, este coeficiente no se utiliza en su forma pura. Aquellos dispositivos que es poco probable que se enciendan simultáneamente con dispositivos que consumen más energía se eliminan del cálculo de potencia.

Así, por ejemplo, hay pocas posibilidades de trabajar en el salón con una plancha y una aspiradora al mismo tiempo. Y para talleres con poco personal, solo se tienen en cuenta de 2 a 4 de las herramientas eléctricas más potentes.

Cálculo actual

La máquina se selecciona en función del valor de corriente máximo permitido en la sección del circuito. Es necesario obtener este indicador conociendo la potencia total de los consumidores eléctricos y el voltaje en la red.

Según GOST 29322-2014, a partir de octubre de 2015, el valor de voltaje debe ser igual a 230 V para una red normal y 400 V para una red trifásica. Sin embargo, en la mayoría de los casos, los parámetros antiguos siguen vigentes: 220 y 380 V, respectivamente. Por lo tanto, para realizar cálculos precisos, es necesario realizar mediciones con un voltímetro.

Puede medir el voltaje en su red doméstica utilizando un voltímetro o un multímetro. Para hacer esto, simplemente conecte sus contactos a una toma de corriente.

Otro problema, especialmente relevante para cableado eléctrico en el sector privado, es el suministro de energía con voltaje insuficiente. Las mediciones en objetos tan problemáticos pueden mostrar valores fuera del rango definido por GOST.

Además, dependiendo del nivel de consumo eléctrico de sus vecinos, el valor del voltaje puede variar mucho en poco tiempo.

Esto crea un problema no sólo para el funcionamiento de los dispositivos, sino también para cálculo actual. Cuando cae el voltaje, algunos dispositivos simplemente pierden energía y algunos que tienen un estabilizador de entrada aumentan su consumo de electricidad.

En tales condiciones es difícil realizar cálculos cualitativos de los parámetros requeridos del circuito. Por lo tanto, tendrá que tender cables con una sección transversal deliberadamente grande (lo cual es costoso) o resolver el problema instalando un estabilizador de entrada o conectando la casa a otra línea.

El estabilizador está instalado al lado del cuadro de distribución. A menudo sucede que esta es la única forma de obtener valores de voltaje estándar en la casa.

Una vez encontrada la potencia total de los aparatos eléctricos (S) y descubrí el valor del voltaje (Ud.), cálculo actual (I) se llevan a cabo según fórmulas que son consecuencia de la ley de Ohm:

I_F = S/U_F para red monofásica

I_yo =S/(1.73*U_yo) para red trifásica

Aquí el índice "F" significa parámetros de fase, y "yo» – lineal.

La mayoría de los dispositivos trifásicos utilizan el tipo de conexión "estrella", y también es a través de este circuito que funciona el transformador, entregando corriente al consumidor. Con una carga simétrica, las fuerzas lineales y de fase serán idénticas (I_yo = I_F), y el voltaje se calcula usando la fórmula:

Ud._yo = 1,73 * U_F

Matices de seleccionar la sección transversal del cable.

La calidad y los parámetros de alambres y cables están regulados por GOST 31996-2012. Según este documento, se desarrollan especificaciones para productos manufacturados, donde se permite un cierto rango de valores de características básicas. El fabricante está obligado a proporcionar una tabla de correspondencia entre la sección de los núcleos y la corriente máxima segura.

La corriente máxima permitida depende de la sección transversal de los cables y del método de instalación. Se pueden colocar ocultos (en la pared) o abiertos (en forma de tubo o caja).

Es necesario seleccionar el cable de tal manera que se garantice un flujo seguro de corriente correspondiente a la potencia total calculada de los aparatos eléctricos. Según el PUE (normas de instalación eléctrica), el mínimo sección transversal del cable calculadautilizado en locales residenciales debe ser de al menos 1,5 mm².

Los tamaños estándar tienen los siguientes valores: 1,5; 2,5; 4; 6 y 10 milímetros².

A veces hay una razón para utilizar cables con una sección transversal un paso mayor que el mínimo permitido. En este caso, es posible conectar dispositivos adicionales o sustituir los existentes por otros más potentes sin necesidad de realizar costosos y laboriosos trabajos de tendido de nuevos cables.

Cálculo de parámetros de la máquina.

Para cualquier circuito se debe satisfacer la siguiente desigualdad:

I_norte <=yo_pag / 1.45

Aquí I_norte – corriente nominal de la máquina, y I_pag – corriente permitida para el cableado. Esta regla garantiza la liberación garantizada cuando se excede la carga permitida durante un tiempo prolongado.

La desigualdad “In <= Ip / 1,45” es la condición principal para completar el par “máquina-cable”. El incumplimiento de esta regla puede provocar un incendio en el cableado.

La potencia nominal de la máquina se puede calcular tanto por la carga total como por la sección transversal de los cables del cableado ya instalado. Digamos que hay un diagrama para conectar aparatos eléctricos, pero aún no se ha colocado el cableado.

En este caso, la secuencia de acciones es la siguiente:

1. Cálculo de la intensidad actual total de los aparatos eléctricos conectados a la red.
2. Seleccione una máquina con una denominación no inferior al valor calculado.
3. Selección de sección de cable según el calibre de la máquina.

Ejemplo:

1. S = 4kW; Yo = 4000/220 = 18 A;
2. I_norte = 20 A;
3. I_pag >= yo_norte * 1,45 = 29 A; diámetro = 4 mm².

Si ya se ha tendido el cableado, la secuencia de acciones es diferente:

1. Determinación de la corriente permitida para una sección conocida y método de cableado según la tabla proporcionada por el fabricante.
2. Selección de disyuntor.
3. Cálculo de la potencia de los dispositivos conectados. Equipar un grupo de dispositivos de tal manera que la carga total en el circuito sea menor que el valor nominal.

Ejemplo. Coloque dos cables unipolares abiertos, D = 6 mm², Entonces:

1. I_pag = 46 A;
2. I_norte <=yo_pag / 1,45 = 32 A;
3. S = yo_norte * 220 = 7,0 kilovatios.

En el punto 2 del último ejemplo hay una ligera aproximación aceptable. valor exacto de i_norte = yo_pag / 1,45 = 31,7 A redondeado a 32 A.

Elección entre varias denominaciones

A veces surge una situación en la que es posible seleccionar varias máquinas con diferentes clasificaciones para proteger el circuito.Por ejemplo, con una potencia total de aparatos eléctricos de 4 kW (18 A), se eligió cableado con una sección transversal de núcleo de cobre de 4 mm con una reserva.². Para esta combinación se pueden instalar interruptores de 20 y 25 A.

Si el diagrama de cableado eléctrico asume la presencia de protección de varios niveles, entonces debe seleccionar los disyuntores de modo que el valor de la clasificación del más alto (en la figura de la derecha - 25 A) sea mayor que el de los interruptores de niveles bajos

La ventaja de elegir un interruptor con la clasificación más alta es la capacidad de conectar dispositivos adicionales sin cambiar los elementos del circuito. La mayoría de las veces esto es lo que hacen.

La elección de una máquina con una potencia nominal más baja se ve respaldada por el hecho de que su liberación térmica responderá más rápidamente a un aumento de corriente. El caso es que algunos dispositivos pueden tener un mal funcionamiento, lo que provocará un aumento del consumo de energía, pero no hasta el punto de provocar un cortocircuito.

Por ejemplo, una falla en el cojinete del motor de una lavadora provocará un fuerte aumento de la corriente en el devanado. Si la máquina reacciona rápidamente al exceder los valores permitidos y se apaga, el motor no se quemará.

Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.

Diseño de un disyuntor y su clasificación. El concepto de características tiempo-corriente y selección de clasificación según la sección transversal del cable:

Cálculo de la potencia de dispositivos y selección de una máquina utilizando las disposiciones del PUE:

La elección del disyuntor debe tomarse con responsabilidad, ya que de ello depende la seguridad del sistema eléctrico del hogar. Con todos los numerosos parámetros de entrada y matices de cálculo, es necesario recordar que la principal función protectora de la máquina se aplica al cableado.

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