Menovité prúdy ističov: ako správne vybrať istič

Zariadenia na odpojenie elektriny pri preťažení a skrate sa inštalujú na vstupe do každej domácej siete. Je potrebné správne vypočítať menovité prúdy ističov, inak ich práca bude neúčinná. Súhlasíte?

Povieme vám, ako sa vykonáva výpočet parametrov ističa, podľa ktorých sa toto ochranné zariadenie vyberá. Z nášho navrhovaného článku sa dozviete, ako vybrať prístroj potrebný na ochranu elektrickej siete. S prihliadnutím na naše rady si zakúpite variant, ktorý jasne zareaguje v nebezpečnom okamihu pre vedenie.

Parametre ističov

Na zabezpečenie správneho výberu menovitej hodnoty odpojovacích zariadení je potrebné pochopenie princípov ich činnosti, podmienok a času vypínania.

Prevádzkové parametre ističov sú štandardizované ruskými a medzinárodnými normatívnymi dokumentmi.

Základné prvky a označenie

Do konštrukcie ističa patria dva prvky, ktoré reagujú na prekročenie prúdu nastaveného rozsahu hodnôt:

• Bimetalový pásik sa vplyvom prechádzajúceho prúdu zahrieva a ohýbaním tlačí na tlačidlo, ktoré rozpojí kontakty. Toto je “teplná ochrana” proti preťaženiu.
• Solenoid pod vplyvom silného prúdu vo vinutí generuje magnetické pole, ktoré tlačí na jadro, a to už pôsobí na tlačidlo. Toto je “prúdová ochrana” proti skratu, ktorá reaguje na takúto udalosť podstatne rýchlejšie ako pásik.

Typy zariadení elektrickej ochrany majú označenie, podľa ktorého možno určiť ich základné parametre.

Na každom ističi sú označené jeho základné charakteristiky. To umožňuje nezameniť zariadenia, keď sú nainštalované v rozvádzači.

Typ časovo-prúdovej charakteristiky závisí od rozsahu nastavenia (hodnoty prúdu, pri ktorom dochádza k vypnutiu) solenoidu. Na ochranu vedenia a spotrebičov v bytoch, domoch a kanceláriách sa používajú ističe typu “C” alebo podstatne menej rozšírené – “B”. Osobitný rozdiel medzi nimi pri domácom použití nie je.

Typ “D” sa používa v pomocných miestnostiach alebo dielňach pri zariadeniach s elektromotormi, ktoré majú vysoké hodnoty štartovacieho výkonu.

Existujú dva štandardy pre odpojovacie zariadenia: obytný (EN 60898-1 alebo GOST R 50345) a prísnejší priemyselný (EN 60947-2 alebo GOST R 50030.2). Líšia sa len mierne a ističe oboch noriem možno používať v obytných priestoroch.

Podľa menovitého prúdu štandardný rad ističov pre použitie v domácnostiach obsahuje prístroje s nasledujúcimi hodnotami: 6, 8, 10, 13 (zriedkavo sa vyskytuje), 16, 20, 25, 32, 40, 50 a 63 A.

Časovo-prúdové charakteristiky vypínania

Na určenie rýchlosti vypnutia ističa pri preťažení existujú špeciálne tabuľky závislosti času vypnutia od koeficientu prekročenia menovitej hodnoty, ktorý sa rovná pomeru existujúcej sily prúdu k menovitej:

K = I / I_n.

Prudký pokles grafu pri dosiahnutí hodnoty koeficientu rozsahu od 5 do 10 jednotiek je spôsobený aktiváciou elektromagnetickej spúšte. Pre ističe typu “B” k tomu dochádza pri hodnote od 3 do 5 jednotiek a pre typ “D” – od 10 do 20.

Graf zobrazuje závislosť rozsahu času vypnutia ističov typu “C” od pomeru sily prúdu k hodnote, ktorá je stanovená pre tento istič.

Pri K = 1,13 istič garantovane nevypne vedenie počas 1 hodiny a pri K = 1,45 – garantovane vypne za rovnaký čas. Tieto hodnoty sú schválené v bode 8.6.2 normy GOST R 50345-2010.

Aby sme pochopili, za aký čas sa aktivuje ochrana napríklad pri K = 2, je potrebné viesť vertikálnu čiaru od tejto hodnoty. V dôsledku toho dostaneme, že podľa uvedeného grafu dôjde k vypnutiu v rozsahu od 12 do 100 sekúnd.

Taký veľký rozptyl času je spôsobený tým, že zahrievanie platne závisí nielen od výkonu prechádzajúceho prúdu, ale aj od parametrov vonkajšieho prostredia. Čím vyššia je teplota, tým rýchlejšie sa istič aktivuje.

Pravidlá výberu menovitej hodnoty

Geometria vnútrobytových a domových elektrických sietí je individuálna, preto neexistujú typové riešenia na inštaláciu ističov určitej menovitej hodnoty. Všeobecné pravidlá výpočtu prípustných parametrov ističov sú pomerne zložité a závisia od mnohých faktorov. Je potrebné zohľadniť všetky, inak je možné vytvorenie havarijnej situácie.

Princíp usporiadania vnútrobytovej elektroinštalácie

Vnútorné elektrické siete majú rozvetvenú štruktúru v tvare “stromu” – grafu bez cyklov. Dodržiavanie takéhoto princípu výstavby sa nazýva selektivita ističov, podľa ktorej sú všetky typy elektrických obvodov vybavené ochrannými zariadeniami.

Toto zlepšuje stabilitu systému pri vzniku núdzovej situácie a zjednodušuje práce na jej odstránení. Tiež oveľa ľahšie prebieha rozloženie zaťaženia, pripojenie energeticky náročných spotrebičov a zmena konfigurácie vedenia.

Na začiatku schémy sa nachádza hlavný istič a hneď po rozdelení pre každý samostatný elektrický okruh sú umiestnené skupinové ističe. Je to rokmi overená štandardná schéma.

Funkciou hlavného ističa je kontrola celkového preťaženia – zabránenie prekročenia povolenej hodnoty prúdu pre objekt. Ak by k tomu došlo, existuje riziko poškodenia vonkajšieho vedenia. Okrem toho je pravdepodobné aktivovanie ochranných zariadení mimo bytu, ktoré už patria do spoločného majetku domu alebo miestnym energetickým sieťam.

Funkciou skupinových ističov je kontrola prúdu na jednotlivých vedeniach. Chránia pred preťažením kábel na vyhradenom úseku a pripojenú skupinu odberateľov elektriny. Ak pri skrate takéto zariadenie nezareaguje, poistí ho hlavný istič.

Aj pre byty s malým počtom odberateľov elektriny je žiaduce vytvoriť samostatné vedenie na osvetlenie. Pri vypnutí ističa iného okruhu svetlo nezhasne, čo umožní v pohodlnejších podmienkach odstrániť vzniknutý problém. Prakticky v každom rozvádzači je hodnota menovitého prúdu hlavného ističa menšia ako súčet na skupinových.

Celkový výkon elektrických spotrebičov

Maximálne zaťaženie okruhu vzniká pri súčasnom zapnutí všetkých elektrických spotrebičov. Preto sa celkový výkon zvyčajne vypočítava jednoduchým sčítaním. V niektorých prípadoch však bude tento ukazovateľ nižší.

Pre niektoré vedenia je súčasná prevádzka všetkých pripojených elektrických spotrebičov málo pravdepodobná, ba niekedy aj nemožná. V domoch sa niekedy špeciálne nastavujú obmedzenia na prevádzku výkonných zariadení. Na to treba pamätať na zabránenie ich súčasného zapnutia alebo používať obmedzený počet zásuviek.

Pravdepodobnosť súčasnej prevádzky všetkej kancelárskej techniky, osvetlenia a pomocného zariadenia (kanvice, chladničky, ventilátory, ohrievače atď.) je veľmi nízka, preto sa pri výpočte maximálneho výkonu používa korekčný koeficient.

Pri elektrifikácii kancelárskych budov sa na výpočty často používa empirický koeficient súčasnosti, ktorého hodnota sa berie v rozsahu od 0,6 do 0,8. Maximálne zaťaženie sa vypočíta vynásobením súčtu výkonov všetkých elektrických spotrebičov týmto koeficientom.

Vo výpočtoch existuje jedna jemnosť – je potrebné zohľadniť rozdiel medzi menovitým (zdanlivým) výkonom a spotrebovaným (činným) výkonom, ktoré sú spojené koeficientom (cos (f)).

To znamená, že na prevádzku zariadenia je potrebný prúd s výkonom, ktorý sa rovná spotrebovanému výkonu delenému týmto koeficientom:

I_p = I / cos (f)

Kde:

• I_p – sila nominálneho prúdu, ktorá sa používa pri výpočtoch zaťaženia;
• I – sila prúdu spotrebovaného zariadením;
• cos (f) <= 1.

Nominálny prúd sa zvyčajne uvádza priamo alebo prostredníctvom uvedenia hodnoty cos (f) v technickom pase elektrického zariadenia.

Napríklad hodnota koeficientu pre žiarivkové zdroje svetla je 0,9; pre LED lampy približne 0,6; pre bežné žiarovky 1. Ak sa dokumentácia stratila, ale je známy spotrebovaný výkon domácich zariadení, pre istotu sa berie cos (f) = 0,75.

Odporúčané hodnoty účinníka uvedené v tabuľke je možné použiť pri výpočte elektrických zaťažení, ak chýbajú údaje o nominálnom prúde.

O tom, ako vybrať istič podľa výkonu zaťaženia, sa píše v nasledujúcom článku, s obsahom ktorého odporúčame sa oboznámiť.

Výber prierezu vodičov

Pred položením silového kábla od rozvádzača k skupine spotrebičov je potrebné vypočítať výkon elektrických zariadení pri ich súčasnej prevádzke. Prierez akejkoľvek vetvy sa vyberá podľa výpočtových tabuliek v závislosti od typu kovu vedenia: medi alebo hliníka.

Výrobcovia vodičov dodávajú k svojim výrobkom podobné referenčné materiály. Ak chýbajú, riadia sa údajmi z príručky “Pravidlá pre elektrické inštalácie” alebo vykonajú výpočet prierezu kábla.

Spotrebitelia sa však často príliš istia a vyberajú nie minimálne prípustný prierez, ale o krok väčší. Napríklad pri kúpe medeného kábla pre vedenie 5 kW vyberú prierez žíl 6 mm², hoci podľa tabuľky stačí hodnota 4 mm².

Referenčná tabuľka uvedená v PUE umožňuje vybrať potrebný prierez zo štandardného radu pre rôzne podmienky prevádzky medeného kábla.

To je odôvodnené z nasledujúcich dôvodov:

• Dlhodobejšia prevádzka hrubého kábla, ktorý je len zriedka vystavený maximálnemu prípustnému zaťaženiu pre jeho prierez. Opätovné položenie elektrického vedenia je náročná a nákladná práca, najmä ak je v miestnosti vykonaná rekonštrukcia.
• Rezerva priepustnosti umožňuje bezproblémovo pripájať k vetve siete nové elektrické zariadenia. Napríklad do kuchyne je možné pridať ďalšiu mraziacu skriňu alebo tam presunúť práčku z kúpeľne.
• Spustenie zariadení s elektromotormi spôsobuje vysoké štartovacie prúdy. V tomto prípade dochádza k poklesu napätia, ktorý sa prejavuje nielen blikaním svetiel, ale môže viesť aj k poškodeniu elektronickej časti počítača, klimatizácie alebo práčky. Čím je kábel hrubší, tým menší bude skok napätia.

Bohužiaľ, na trhu je veľa káblov, ktoré nie sú vyrobené podľa GOST, ale podľa požiadaviek rôznych technických podmienok (TU).

Často prierez ich žíl nezodpovedá požiadavkám, alebo sú vyrobené z vodivého materiálu s väčším odporom, ako by malo byť. Preto je skutočný maximálny výkon, pri ktorom dochádza k prípustnému zahrievaniu kábla, menší ako v normatívnych tabuľkách.

Táto fotografia ukazuje rozdiely medzi káblami vyrobenými podľa GOST (vľavo) a podľa TU (vpravo). Je zrejmý rozdiel v priereze žíl a hustote priliehania izolačného materiálu.

Výpočet menovitej hodnoty ističa na ochranu kábla

Inštalovaný istič v rozvádzači musí zabezpečiť odpojenie vedenia pri prekročení výkonu prúdu mimo rozsahu povoleného pre elektrický kábel. Preto je potrebné pre istič vykonať výpočet maximálne prípustnej menovitej hodnoty.

Podľa PUE sa prípustné dlhodobé zaťaženie medených káblov uložených v krabiciach alebo vo vzduchu (napríklad nad napínaným stropom) berie z vyššie uvedenej tabuľky. Tieto hodnoty sú určené pre havarijné prípady, keď dochádza k preťaženiu výkonu.

Niektoré problémy začínajú pri porovnávaní menovitého výkonu ističa s dlhodobo prípustným prúdom, ak sa to robí v súlade s platným GOST R 50571.4.43-2012.

Je uvedený fragment bodu 433.1 GOST R 50571.4.43-2012. Vo vzorci “2” je nepresnosť a pre správne pochopenie definície premennej In je potrebné zohľadniť prílohu “1”

Po prvé, do omylu uvádza vysvetlenie premennej I_n ako menovitého výkonu, ak si nevšimneme prílohu “1” k tomuto bodu GOST. Po druhé, vo vzorci “2” je preklep: koeficient 1,45 je pridaný nesprávne a tento fakt konštatujú mnohí odborníci.

Podľa bodu 8.6.2.1. GOST R 50345-2010 pre domáce ističe s menovitou hodnotou do 63 A je podmienený čas rovný 1 hodine. Stanovený vypínací prúd sa rovná hodnote menovitej hodnoty vynásobenej koeficientom 1,45.

Takže podľa prvého aj zmeneného druhého vzorca by sa mal menovitý prúd ističa vypočítať podľa nasledujúceho vzorca:

I_n <= I_Z / 1,45

Kde:

• I_n – menovitý prúd ističa;
• I_Z – dlhodobo prípustný prúd kábla.

Vykonáme výpočet menovitých hodnôt vypínačov pre štandardné prierezy káblov pri jednofázovom pripojení s dvoma medenými vodičmi (220 V). Na to vydelíme trvalý prípustný prúd (pri pokládke na vzduchu) koeficientom rozpojenia 1,45.

Vyberieme automatický vypínač tak, aby jeho menovitá hodnota bola menšia ako táto hodnota:

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

Automatické vypínače na 13 A sú v predaji zriedkavé, preto sa namiesto nich častejšie používajú zariadenia s menovitým prúdom 10 A.

Káble na báze hliníkových vodičov sa dnes pri montáži vnútornej elektroinštalácie používajú zriedka. Pre ne tiež existuje tabuľka, ktorá umožňuje vybrať prierez podľa zaťaženia.

Podobným spôsobom pre hliníkové káble vypočítame menovité hodnoty automatických vypínačov:

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

Ak výrobca silových káblov uvádza inú závislosť prípustného výkonu od plochy prierezu, je potrebné prepočítať hodnoty pre vypínače.

Vzorce závislosti intenzity prúdu od výkonu pre jednofázovú a trojfázovú sieť sa líšia. Mnohí ľudia, ktorí majú zariadenia navrhnuté na napätie 380 voltov, sa v tomto kroku dopúšťajú chyby.

Ako určiť technické parametre automatického vypínača podľa označenia, podrobne je uvedené tu. Odporúčame oboznámiť sa s poučným materiálom.

Predchádzanie preťaženiu od prevádzky spotrebičov

Niekedy sa na linku inštaluje automatický vypínač s menovitým výkonom oveľa nižším, než je potrebné na zaručenie zachovania prevádzkyschopnosti elektrického kábla.

Znižovať menovitú hodnotu vypínača je účelné, ak je celkový výkon všetkých zariadení v obvode výrazne nižší, ako je schopný vydržať kábel. K tomu dochádza, ak sa z bezpečnostných dôvodov po montáži elektroinštalácie časť spotrebičov z linky odstránila.

Potom je zníženie menovitého výkonu ističa opodstatnené z hľadiska jeho rýchlejšej reakcie na vznikajúce preťaženia.

Napríklad pri zaseknutí ložiska elektromotora prúd vo vinutí prudko vzrastie, ale nie na hodnoty skratu. Ak istič zareaguje rýchlo, vinutie sa nestihne roztaviť, čo ušetrí motor od nákladného postupu previnutia.

Tiež sa používa menovitý prúd nižší ako vypočítaný z dôvodu prísnych obmedzení na každý obvod. Napríklad pre jednofázovú sieť na vstupe do bytu s elektrickým sporákom je nainštalovaný istič 32 A, čo dáva 32 * 1,13 * 220 = 8,0 kW prípustného výkonu. Nech pri realizácii rozvodov v byte boli organizované 3 vedenia s inštaláciou skupinových ističov menovitého prúdu 25 A.

Ak je počet nainštalovaných skupinových ističov v rozvodnej doske veľký, je potrebné ich označiť a očíslovať. Inak sa môžeme zmiasť.

Predpokladajme, že na jednom z vedení dochádza k pomalému nárastu záťaže. Keď spotrebovaný výkon dosiahne hodnotu rovnajúcu sa garantovanému vypnutiu skupinového ističa, na ostatné dva úseky zostane iba (32 – 25) * 1,45 * 220 = 2,2 kW.

To je veľmi málo vzhľadom na celkovú spotrebu. Pri takejto schéme rozvodnej dosky bude vstupný istič vypínať častejšie ako zariadenia na vedeniach.

Preto, aby sa zachoval princíp selektivity, je potrebné na úseky nainštalovať ističe s menovitým prúdom 20 alebo 16 ampérov. Potom pri rovnakom vychýlení spotrebovaného výkonu na ostatné dva okruhy pripadne celkovo 3,8 alebo 5,1 kW, čo je prijateľné.

Pozrime sa na možnosť inštalácie ističa s menovitým prúdom 20A na príklade vyčleneného samostatného vedenia pre kuchyňu.

K nemu sú pripojené a môžu byť súčasne zapnuté nasledujúce elektrospotrebiče:

• Chladnička, menovitý výkon 400 W a štartovací prúd 1,2 kW;
• Dve mrazničky, výkon 200 W;
• Rúra na pečenie, výkon 3,5 kW;
• Počas prevádzky elektrickej rúry je povolené dodatočne zapnúť len jeden spotrebič, z ktorých najvýkonnejší je rýchlovarná kanvica, ktorá spotrebúva 2,0 kW.

Dvadsaťampérový istič umožňuje viac ako hodinu prepúšťať prúd s výkonom 20 * 220 * 1,13 = 5,0 kW. Zaručené vypnutie za menej ako jednu hodinu nastane pri prepúšťaní prúdu 20 * 220 * 1,45 = 6,4 kW.

V kuchyni musí mať trvalé pripojenie na elektrinu chladiace zariadenie a sporák. Ak existuje riziko prekročenia prúdu, súčasnú prevádzku ostatných zariadení možno vylúčiť tým, že sa im vyčlenia len dve zásuvky.

Pri súčasnom zapnutí rúry a rýchlovarnej kanvice bude celkový výkon 5,5 kW alebo 1,25 násobok menovitého prúdu ističa. Keďže kanvica pracuje krátko, k vypnutiu nedôjde. Ak sa v tom momente zapnú chladnička a obidve mrazničky, výkon bude už 6,3 kW alebo 1,43 násobok menovitého prúdu.

Táto hodnota je už blízko k parametru garantovaného vypnutia. Avšak pravdepodobnosť vzniku takej situácie je extrémne malá a trvanie obdobia bude zanedbateľné, pretože doba prevádzky motorov a kanvice je krátka.

Štartovací prúd vznikajúci pri spustení chladničky, dokonca v súčte so všetkými pracujúcimi zariadeniami, nebude postačujúci na aktiváciu elektromagnetického vypínača. Teda, za daných podmienok je možné použiť istič s hodnotou 20 A.

Jedinou výhradou je možnosť zvýšenia napätia na 230 V, čo je povolené normatívnymi dokumentmi. Konkrétne GOST 29322-2014 (IEC 60038:2009) určuje štandardné napätie ako 230 V s možnosťou použitia 220 V.

V súčasnosti v väčšine sietí dodávajú elektrické napätie 220 V. Ak je parameter prúdu prispôsobený medzinárodnému štandardu 230 V, potom je možné prepočítať menovité hodnoty v súlade s touto hodnotou.

Závery a užitočné video k téme

Zariadenie ističa. Výber vstupného ističa v závislosti od pripájaného výkonu. Pravidlá distribúcie napájania:

Výber ističa podľa priepustnosti kábla:

Výpočet menovitého prúdu ističa je zložitá úloha, na riešenie ktorej je potrebné zohľadniť množstvo podmienok. Od nainštalovaného ističa závisí pohodlie údržby a bezpečnosť prevádzky miestnej elektrickej siete.

V prípade pochybností o možnosti urobiť správny výber je potrebné obrátiť sa na skúsených elektrikárov.

Napíšte, prosím, komentáre do bloku nižšie. Povedzte o vlastných skúsenostiach s výberom automatických ističov. Podeľte sa o užitočné informácie a fotografie k téme článku, pýtajte sa.