Výběr stroje na základě výkonu zátěže a průřezu kabelu
V tomto článku se podíváme na proces výběru stroje v závislosti na výkonu zátěže. Kromě toho si povíme o vztahu mezi výkonovými parametry, jmenovitým proudem zařízení a průřezem elektrického vedení.
- výkon je rychlost, kterou se elektřina přenáší nebo přeměňuje;
- jmenovitý proud jističe – maximální přenášený proud, na který tepelná spoušť nereaguje;
- Průřez drátu je oblast řezu jádra s proudem.
Přiměřený výběr jističů se provádí s ohledem na průřez kabelu, protože kabeláž musí být schopna přenést požadovanou zátěž a nesmí se přehřívat. A otázka napájení závisí na špičkovém zatížení linky, to znamená, že potřebujete vědět, o kolik se zvýší množství energie v síti, když všichni spotřebitelé současně vyžadují napájení.
Při výběru jističe věnujte pozornost jmenovitému proudu, který musíte vybrat co nejpřesněji. Nestojí to za to s velkou rezervou, protože kabeláž se roztaví, když je překročena přípustná spotřeba energie, a samotný stroj nespěchá s odpojením obvodu, protože pro něj je výkon zcela normální. V důsledku toho může dojít k požáru nebo vypálení zásuvek, pokud si majitel bytu/domu nevšimne, že něco není v pořádku a necítí charakteristický zápach. Opět platí, že z racionálního hlediska se utrácet peníze za drahé AV s vysokým hodnocením nevyplácí, pokud jsou skutečné požadavky na ochranu vaší domácí sítě skromné nebo standardní.
Pokud zvolíte stroj ve prospěch malé nominální hodnoty (nižší, než je požadováno), skončíte s „vyřazením“ světla při špičkovém zatížení. Omezení spotřeby elektřiny vás donutí buď vypočítat celkový výkon před každým připojením zařízení k síti, nebo dokonce upustit od používání výkonných zařízení.
Jak vypočítat výkon stroje
Pro zajištění co nejúčinnější a nejpřesnější ochrany proti přetížení se pro výpočet výkonu stroje pro síť 220 V používá vzorec:
ve kterém je jmenovitý proud vyjádřen I, součet výkonů všech napájených spotřebičů včetně osvětlovacích zařízení je P a napětí elektrické sítě je U. Hodnota jmenovitého proudu se tedy bude zvyšovat s nárůstem el. celkový výkon spotřebitelů.
A pro síť 380 V se výpočet výkonu stroje provádí podle vzorce:
ve kterém je množství přidáno cos, což znamená účiník (přesnou hodnotu naleznete v tabulce 6.12 normy SP 31-110-2003 „Projektování a instalace elektrických instalací v obytných a veřejných budovách“). Pro zjednodušení výpočtů v každodenních podmínkách se kosinus fí rovná jedné. Obecně platí, že tento koeficient závisí na typu elektrického přijímače, například:
- pro osvětlovací sítě se zářivkami je účiník 0,92;
- pro osvětlovací sítě s žárovkami – jedna;
- pro instalace plynové reklamy – od 0,35 do 0,4;
- pro počítače bez technologické klimatizace – 0,65;
- pro chladničky a klimatizace s elektromotory do 1 kW cos se rovná 0,65 au motoru o výkonu 1 – 4 kW se účiník zvýší na 0,75.
Zkusme si na příkladu spočítat výkon stroje. Řekněme, že se snažíte chránit skupinu tří kuchyňských zásuvek před zkratem. V jednom je neustále zapnutá chladnička o výkonu 400 W, v dalších je periodicky připojena mikrovlnná trouba nebo varná konvice (1000 W) nebo mixér (300 W). Pojďme si spočítat celkový výkon, pokud chcete současně připojit nejvýkonnější zařízení: 400 + 1000 + 1000 = 2400 W. Síla proudu pro síť 220V je následující:
A doporučujeme zvolit stroj na základě výkonu ve prospěch nejbližšího jmenovitého proudu 10A. Může nastat přirozená obava: „vypadne“ při použití většího napětí na takovou nominální hodnotu? Ve skutečnosti, pokud použijete zátěž 10 ampérů na 15ampérové ochranné zařízení, operace proběhne za osm minut, a pokud použijete 11 ampérů, bude to trvat až dvacet minut. Během této doby se konvice vypne a zátěž bude opět přijatelná – mnohem dříve, než se zapne uvolnění.
Jak vybrat jistič v případě třífázového vstupu, který je relevantní pro soukromé domy a některé novostavby? Můžete použít vzorec účiníku nebo se podívat do tabulky.
Výběr stroje podle výkonové tabulky
| Jmenovité proudy jističe, A | Jednofázové připojení (220V) | Třífázové připojení Trojúhelník (380V) | Třífázové připojení Hvězda (220V) | |||
| 63 | 13,9 | kW | 71,8 | kW | 41,6 | kW |
| 50 | 11 | 57,0 | 33 | |||
| 40 | 8,8 | 45,6 | 26,4 | |||
| 32 | 7,0 | 36,5 | 21,1 | |||
| 25 | 5,5 | 28,5 | 16,5 | |||
| 20 | 4,4 | 22,8 | 13,2 | |||
| 16 | 3,5 | 18,2 | 10,6 | |||
| 10 |
Můžete tak jasně vidět, kolik kilowattů vydrží 16ampérový stroj: v jednofázové síti 3,5 kW; třífázově podle schématu zapojení buď 10,6 kW nebo 18,2 kW. Uživatelé se často ptají, kolik kilowattů vydrží 20ampérový stroj? V domácích sítích 220V je přípustný výkon 4,4 kW a při 3fázovém připojení – 13,2 kW. Podobně na otázku „koliku kilowattů odpovídá 32ampérový jistič?“ můžeme říci, že 7 kW při jednofázovém zapojení a 21,1 kW při zapojení do hvězdy do třífázové sítě. Možná budete chtít upřesnit, kolik kilowattů 100ampérový AB vydrží, protože tento údaj není v tabulce. Pro domácí potřeby je takové zatížení zjevně nadhodnoceno, ale to nám nebrání odpovědět na otázku: sto ampérů ve stroji odpovídá 22 kW v 1fázové síti a 38 kW ve 3fázové síti.
V každodenním životě mají nejčastěji na vstupu 25A nebo 32A jističe, 10A a 16A jsou instalovány na zásuvkách a pro osvětlení – 6A. Doporučujeme zvýšit účinnost ochrany a provést individuální volbu po výpočtech, podívat se na elektrické jmenovité hodnoty strojů z tabulek.
Výběr stroje podle tabulky průřezů kabelů
Krátce jsme zmínili, že výběr jističe podle výkonu je jen polovina úspěchu. Výše vytištěná tabulka výkonu stroje musí být kombinována s tabulkou průřezů kabelů. Pokud kabeláž neodpovídá jmenovité hodnotě AB, stejně jako celkovému výkonu, který jím prochází, přehřeje se a izolace se pak může roztavit a dokonce hořet.
To se často stává ve starých domech, kdy obyvatelé bezmyšlenkovitě připojují k síti výkonná moderní zařízení. Celkové zatížení obvodu se zdá odpovídat zvolenému proudovému ekvivalentu jističe, zde nejsou žádné otázky. Navzdory správné volbě ochrany napájení a připravenosti sítě k provozu se však v domě objevuje zápach spálené elektroinstalace a kouř a požár jsou velmi pravděpodobné.
Jedna z hlavních chyb – správně vypočítat jmenovitý výkon a výkon stroje, ale nebrat v úvahu charakteristiky zapojení. Síť nebude přerušena, dokud nebude překročena jmenovitá hodnota, a tenké vyhřívané dráty postupně roztaví izolaci. Výsledkem může být zkrat, v důsledku čehož bude stroj fungovat, ale situace se stane kritickou, pokud se požár rozšířil přes dům.
Nabízíme vám proto novou tabulku, jak vybrat jistič s přihlédnutím k proudu, výkonu a průřezu vodiče v mm.
Pojďme si shrnout, jak vybrat stroj co nejsprávněji. Nezáleží na tom, kolik elektrických spotřebičů připojíte, důležitý je pouze jejich celkový výkon. Je také nesmírně důležité znát průřez vodičů. Pokud máte v lince nestejnoměrný průřez kabelu, je vaším úkolem chránit nejslabší část (to znamená část s minimálním průřezem).
Když se tedy zeptáte na otázku, jakou zátěž snese 16ampérový jistič nebo kolika ampérům odpovídá 15kW stroj, odpověď nebude úplná bez pochopení stavu vaší elektroinstalace. Pokud žijete ve starším domě a vaše spotřeba energie se zvýšila, je velká šance, že bude nutné jej vyměnit.
Průřez kabelu s proudem musí odolat celkovému výkonu současně připojených elektrických spotřebičů.
Užitečná videa
Podívejte se, co o výběru AB říkají odborníci z YOUTUBE.
Jak vybrat hodnocení stroje podle průřezu kabelu?
Výběr jmenovitého výkonu jističe (jističe) v závislosti na průřezu kabelu a zatížení je důležitou fází při návrhu a bezpečnosti elektrického systému. Níže jsou uvedeny obecné kroky, které vám pomohou vybrat správnou nominální hodnotu stroje:
Určete jmenovitý zatěžovací proud: Nejprve určete celkový jmenovitý proud všech zařízení a vybavení, které budou k tomuto kabelu připojeny. Patří sem osvětlení, zásuvky, elektrické spotřebiče atd. Je nutné počítat s příkonem každého zařízení.
Vypočítejte zatěžovací proud: Vypočítejte maximální proud, který může zátěž odebírat. To se obvykle provádí sečtením aktuálního hodnocení všech zařízení připojených k danému kabelu. Při spouštění některých zařízení je také nutné počítat s možnými odběrovými špičkami.
Vyberte míru využití: S ohledem na skutečné využití zátěže (například zátěž, která nebude neustále pracovat na plný výkon), vyberte faktor využití. Tuto hodnotu lze obvykle nalézt v normách nebo směrnicích.
Vyberte stroj s odpovídající nominální hodnotou: Na základě vypočteného zatěžovacího proudu a zvoleného faktoru využití vyberte jistič s nejbližším nebo mírně vyšším jmenovitým proudem.
Ujistěte se, že je váš kabel kompatibilní: Ujistěte se, že zvolený stroj je kompatibilní s průřezem a typem kabelu, který používáte. Kabel musí odolat jmenovitému proudu a mít odpovídající průřez pro bezpečný provoz.
Poraďte se s profesionály: Pokud si nejste jisti svými výpočty nebo výběrem stroje, doporučujeme, abyste se obrátili na elektrikáře nebo inženýra se zkušenostmi s návrhem elektrických systémů.
Při výběru a instalaci stroje je důležité dodržovat elektrické bezpečnostní normy a předpisy. Špatná volba stroje může vést k přetížení, přehřátí a požáru.
Aby bylo možné do sítě instalovat automatické jističe, které mohou poskytnout spolehlivou ochranu, je nutné správně vypočítat jmenovité hodnoty jističů. Takové výpočty se provádějí nejen ve fázi návrhu nových sítí. Mohou být také potřebné při vytváření dalších linek nebo přepínání výkonných zařízení. Podívejme se podrobněji na to, jak vše udělat správně.
Práce a oblasti použití strojů
Docela často uživatelé ignorují výběr stroje na základě výkonu zátěže a nákup ochranných zařízení na základě jednoho z následujících kritérií:
- nízké náklady na zařízení;
- Docela hodně síly.
Tento přístup je dán neochotou vypočítat stroj podle výkonu zařízení zahrnutých v komunikacích, což nakonec vede k nehodám. Drahé domácí spotřebiče se stávají nepoužitelnými, dochází ke zkratům v síti nebo vzniká nebezpečí požáru.
Moderní spínače pro automatické vypínání napájení chrání elektrickou síť ze dvou směrů:
- tepelné účinky;
- elektromagnetický skok.
Toto technické řešení chrání elektrická vedení a připojená zařízení před dlouhodobým vystavením proudu, který přesahuje jmenovité hodnoty. Stroje také chrání elektrickou komunikaci a zařízení před zkratem.
Pro ochranu před proudem kritického výkonu a vysokou teplotou jsou ve strojích instalovány speciální bimetalové desky vyrobené ze dvou různých kovů. Pokud je prvek vystaven proudu vyššímu, než je vypočtený jmenovitý výkon, pak se deska stane flexibilní. Díky tomu je na vypínací okruh vyvíjen tlak a stroj je spuštěn.
Elektromagnetická ochrana v takových spínačích je realizována na základě solenoidu s jádrem, které se posune směrem k vypnutí, když jím prochází nad proudy, které vznikají při zkratech. To zajišťuje rychlý provoz automatizace během kritických přepětí v komunikaci a zaručuje bezpečnost připojené periferie.
Takové přepínače jsou rozšířené a používané v domácích sítích i ve výrobě. Všude tam, kde jsou elektrické komunikace, je instalace těchto zařízení nezbytná, protože jejich hlavním účelem je zajistit bezpečný provoz elektrických zařízení.
Nebezpečí neshodných vodičů pro zatížení sítě
Správný výběr stroje na základě výkonu je důležitým úkolem při vytváření, opravách a rozšiřování elektrické komunikační sítě. Chyby ve výběru ochranných zařízení způsobují, že obvod je zranitelný vůči náhlým napěťovým rázům.
Spolu s výběrem optimálně vhodného jističe je však stejně důležitý i správný výpočet průřezu vodiče. Pokud má elektrické vedení nedostatečnou propustnost, když se zatížení zvýší a překročí jmenovité hodnoty, komunikace se začnou znatelně zahřívat. Kritické zvýšení teploty vyvolává roztavení izolační vrstvy a požár.
Pro názornost uvedeme příklad znázorňující nebezpečí, které vzniká, když průřez vodiče neodpovídá příkonu zařízení připojených do sítě. Předpokládejme, že byt byl zakoupen ve staré budově a moderní domácí spotřebiče s vysokou spotřebou energie byly připojeny k elektrické komunikaci.
Po započtení celkového výkonu získali majitelé 5 kilowattů celkové zátěže. Toto číslo je přibližně 23 ampér. Zdá se logické instalovat 25ampérový jistič. Zdá se, že výběr stroje na základě výkonu byl proveden správně a komunikace je připravena k bezpečnému použití.
Když jsou však všechna zařízení připojena, po krátké době je v bytě pozorován zápach spálené izolační vrstvy a kouř. Pokud okamžitě nevypnete napájení sítě, je nevyhnutelný požár v elektroinstalaci. V tomto případě je jistič neaktivní, protože není překročen jmenovitý výkon, na který je navržen.
Když se izolační vrstva vznítí, dojde ke zkratu, na který stroj zareaguje a vypne napájení. To už ale bude pozdě, protože plameny už vznikly a začaly se šířit po celém bytě.
Když se podíváte na důvody, zjistíte, že stará elektroinstalace měla průřez jeden a půl čtverečního milimetru. Tento kabel je navržen pro maximální proud 19 ampér, takže není schopen odolat zátěži moderních domácích spotřebičů.
Pro usnadnění výpočtů uvádíme tabulku typických hodnot pro měděné a hliníkové vodiče. Tabulka zohledňuje i způsoby zapojení, na nich do značné míry závisí konečný průřez vodičů.
Ochrana nejslabšího článku
Výše uvedený příklad jasně ukazuje nutnost provádět výpočty jmenovitých hodnot přepínačů s přihlédnutím nejen k celkovému výkonu připojených zařízení, ale také k propustnosti elektroinstalace, ze které je síť tvořena.
Často, zejména ve starších budovách, mohou elektrické komunikace, dokonce i v rámci stejného bytu, sestávat z vodičů různých průřezů. V tomto případě je určen nejtenčí drát a výpočet ochranného obvodu se provádí na základě minimálních indikátorů.
PUE tento bod jasně reguluje a poukazuje na nutnost chránit nejzranitelnější oblast v síti. Jmenovitý výkon instalovaného stroje musí být v rámci celkového výkonu zařízení připojeného k síti. Na základě toho musí elektroinstalace takovou zátěž vydržet. V opačném případě se ochranný spínač instaluje na základě minimální hodnoty průřezu vodičů v obvodu.
Pokud tyto požadavky ignorujete, pak v případě nehody budou nároky vůči výrobcům domácích spotřebičů neopodstatněné. V důsledku nesprávné volby jmenovitého výkonu ochranného zařízení se výrazně zvyšuje nebezpečí provozu sítě.
Automatický spínač – výpočet hodnocení
Po určení průřezu vodiče, který může fungovat bez následků s celkovým výkonem zařízení připojených k síti, můžete začít počítat nominální hodnoty pro stroj. Výpočty budou provedeny podle aktuální síly. Pro takové výpočty stačí použít jednoduchý vzorec známý z kurzu fyziky vyučovaného ve škole:
Označení:
- I – jmenovitý proud;
- P – celkový výkon zařízení;
- U – napětí.
Dosazením počátečních hodnot do vzorce získáme odpovídající indikátor pro ochranné zařízení. Níže je uvedena tabulka, která usnadňuje nalezení optimální hodnoty pro takové přepínače.
Možnost snížení výkonu stroje
Poměrně často spotřebitelé elektřiny instalují do komunikací stroje, které mají nižší hodnocení ve srovnání s kapacitou kabelu v síti. Tímto způsobem se pokouší vytvořit určitou rezervu pro provoz automatizace. Snížení hodnocení je však oprávněné pouze v případě, že celkový výkon zařízení připojených k síti je výrazně nižší než schopnost kabelu odolat zátěži.
Pokud byla po instalaci elektrické komunikace některá z plánovaných zařízení odstraněna ze schématu připojení, můžete kvůli zvýšení bezpečnosti snížit hodnocení strojů. Tím je dosaženo zvýšené citlivosti automatizace a rychlejší reakce na špičkové zatížení.
Například se motor zasekl v pračce. V takové situaci nedojde ke zkratu a automatika nevypne napájení sítě. Citlivější spínač stihne zareagovat a zabránit roztavení vinutí v elektromotoru.
Nižší strojové nominální hodnoty se často používají na několika linkách a nastavují pevný limit pro každou větev schématu. Například na větev určenou do kuchyně je nutné nainstalovat stroj s výkonem 20 ampér. Předpokládejme, že jsou k němu připojeny následující domácí spotřebiče:
- varná deska – 3,5 kilowattu;
- mraznička – 200 wattů;
- lednice -400 wattů a startovací proud 1,2 kilowattu.
Kromě toho je povoleno připojit další zařízení, které spotřebuje více než 2 kilowatty. Jen tak dál, bude to rychlovarná konvice.
Prostřednictvím stroje s jmenovitým výkonem 20 ampérů můžete procházet proud s následujícím výkonem po dobu ne delší než hodinu:
20×220×1,13=5 kilowattů
Pro dosažení zaručeného vypnutí musí být výkon:
20×220×1,45=6,3 kilowattů
Pokud zapnete varný panel a konvici současně, celkový příkon bude 1,25 nominální hodnoty stroje. Protože je konvice na krátkou dobu zapnutá, stroj nebude fungovat. Pokud se chladnička spustí a mraznička je připojena, zatížení bude již 1,43 nominální hodnoty.
Tento indikátor se velmi blíží zaručenému vypnutí, ale tato situace nastává extrémně zřídka. V tomto případě bude období špičkového zatížení poměrně krátké. Dospělo se k závěru, že v takovém obvodu je přípustné použít stroj s jmenovitým proudem 20 ampér. Taková spojení umožňují instalovat slabší automatické přepínače na samostatné linky, aniž by riskovali další komunikaci.
Popis videa
O výběru stroje ve videu:
Závěr
Ještě jednou vám připomínáme nutnost instalovat automatické bezpečnostní spínače v jakékoli elektrické komunikaci. Jedině tak lze předejít situacím spojeným s úrazy doma i v práci a zajistit bezpečný provoz silových obvodů.
