Märkströmmar för automatsäkringar: hur man väljer rätt automatsäkring

Enheter för att bryta strömmen vid överbelastning och kortslutning installeras vid ingången till varje hemmanät. Man måste beräkna märkströmmen för automatsäkringarna korrekt, annars blir deras funktion ineffektiv. Håller du med?

Vi berättar hur beräkningen av automatsäkringens parametrar går till, enligt vilka denna skyddsanordning väljs. Från vår artikel får du veta hur du väljer en enhet som behövs för att skydda elnätet. Med våra råd kommer du att köpa ett alternativ som fungerar exakt i det ögonblick som ledningen är i fara.

Parametrar för automatsäkringar

För att säkerställa korrekt val av märkström för brytanordningar krävs förståelse för deras arbetsprinciper, villkor och utlösningstid.

Arbetsparametrarna för automatsäkringar är standardiserade av ryska och internationella normdokument.

Grundläggande komponenter och märkning

Brytarens konstruktion består av två element som reagerar på att strömstyrkan överskrider det inställda värdeintervallet:

• En bimetallremsa värms upp av den passerande strömmen och böjs, trycker på en tryckare som öppnar kontakterna. Detta är “termiskt skydd” mot överbelastning.
• En solenoid genererar ett magnetfält under påverkan av stark ström i lindningen, vilket trycker på kärnan, som i sin tur påverkar tryckaren. Detta är “strömskydd” mot kortslutning, som reagerar på en sådan händelse betydligt snabbare än bimetallremsan.

Typer av elektriska skyddsanordningar har en märkning som anger deras grundläggande parametrar.

På varje automatsäkring anges dess grundläggande egenskaper. Detta gör att man inte förväxlar enheterna när de är installerade i elskåpet.

Typen av tid-strömkarakteristik beror på solenoidens inställningsområde (den strömstyrka vid vilken utlösning sker). För skydd av ledningar och apparater i lägenheter, hus och kontor används brytare av typ “C” eller, betydligt mindre vanliga – “B”. Det finns ingen särskild skillnad mellan dem vid hushållsanvändning.

Typ “D” används i förråd eller snickerier vid utrustning med elmotorer som har höga starteffekter.

Det finns två standarder för frånkopplingsenheter: bostadsstandard (EN 60898-1 eller GOST R 50345) och en strängare industriell (EN 60947-2 eller GOST R 50030.2). De skiljer sig marginellt och brytare av båda standarderna kan användas i bostäder.

När det gäller märkström innehåller standardsortimentet av brytare för hushållsbruk enheter med följande värden: 6, 8, 10, 13 (förekommer sällan), 16, 20, 25, 32, 40, 50 och 63 A.

Tid-strömkarakteristik för utlösning

För att bestämma brytarens utlösningshastighet vid överlast finns speciella tabeller som visar sambandet mellan frånkopplingstid och överströmsfaktor, som är lika med förhållandet mellan ström och märkström:

K = I / I_n.

Den branta nedgången i grafen när koefficienten når mellan 5 och 10 beror på den elektromagnetiska utlösarens aktivering. För brytare av typ “B” sker detta vid värden mellan 3 och 5, och för typ “D” mellan 10 och 20.

Grafen visar sambandet mellan utlösningstidsintervallet för brytare av typ “C” och förhållandet mellan ström och det värde som är inställt för brytaren

Vid K = 1,13 kommer brytaren garanterat inte att koppla bort ledningen inom 1 timme, och vid K = 1,45 – garanterat koppla bort inom samma tid. Dessa värden fastställs i punkt 8.6.2 i GOST R 50345-2010.

För att förstå hur lång tid det tar för skyddet att lösa ut, till exempel vid K = 2, måste man dra en vertikal linje från detta värde. Resultatet blir att enligt grafen sker frånkoppling inom ett intervall på 12 till 100 sekunder.

Den stora tidsspridningen beror på att plattans uppvärmning inte bara beror på strömmen som passerar genom den utan även på omgivningens förhållanden. Ju högre temperatur, desto snabbare löser brytaren ut.

Regler för val av märkström

Geometrin för de interna elledningarna i lägenheter och hus är individuell, så det finns inga standardlösningar för installation av brytare med ett specifikt märkvärde. De allmänna reglerna för beräkning av brytarnas tillåtna parametrar är ganska komplexa och beror på många faktorer. Alla måste beaktas, annars kan en farlig situation uppstå.

Princip för arrangemang av lägenhetens interna ledningar

De interna elnäten har en förgrenad struktur i form av ett “träd” – en graf utan cykler. Att följa denna princip kallas selektivitet hos brytare, enligt vilken alla typer av elektriska kretsar utrustas med skyddsanordningar.

Detta förbättrar systemets stabilitet vid en nödsituation och förenklar arbetet med att åtgärda den. Dessutom blir belastningsfördelningen, anslutningen av energikrävande apparater och ändring av ledningskonfigurationen mycket enklare.

Vid basen av grafen finns en huvudströmbrytare, och omedelbart efter förgreningen placeras gruppbrytare för varje enskild elektrisk krets. Detta är en standardlösning som beprövats under många år.

Huvudströmbrytarens funktion är att övervaka total överbelastning – att förhindra att strömstyrkan överskrider tillåtet värde för objektet. Om detta inträffar finns risk för skada på den externa ledningen. Dessutom kan skyddsanordningar utanför lägenheten, som redan tillhör gemensam fastighets egendom eller lokala elnät, utlösas.

Gruppautomaternas funktion är att övervaka strömstyrkan på enskilda ledningar. De skyddar kabeln på den avsedda sträckan och den anslutna gruppen av elförbrukare mot överbelastning. Om en sådan anordning inte löser ut vid kortslutning, tar huvudströmbrytaren över som säkerhet.

Även för lägenheter med få elförbrukare är det önskvärt att ha en separat ledning för belysning. Om en annan krets brytare slås ifrån släcks inte ljuset, vilket gör att problemet kan lösas under bekvämare förhållanden. I nästan varje central är huvudströmbrytarens märkvärde lägre än summan av gruppbrytarnas.

Total effekt hos elapparater

Maximal belastning på kretsen uppstår när alla elektriska apparater slås på samtidigt. Därför beräknas den totala effekten vanligtvis genom enkel addition. Men i vissa fall blir detta värde lägre.

För vissa ledningar är det osannolikt, och ibland omöjligt, att alla anslutna apparater arbetar samtidigt. I hem installeras ibland särskilda begränsningar för kraftfulla apparater. För att hantera detta måste man komma ihåg att undvika att de slås på samtidigt eller använda ett begränsat antal uttag.

Sannolikheten för att all kontorsutrustning, belysning och hjälpapparater (vattenkokare, kylskåp, fläktar, värmare etc.) arbetar samtidigt är mycket låg, därför används en korrigeringsfaktor vid beräkning av maximal effekt.

Vid elektrifiering av kontorsbyggnader används ofta en empirisk samtidighetsfaktor, vars värde tas i intervallet 0,6 till 0,8. Maximal belastning beräknas genom att multiplicera summan av alla apparaters effekter med faktorn.

I beräkningarna finns en nyans – man måste ta hänsyn till skillnaden mellan nominell (skenbar) effekt och förbrukad (aktiv) effekt, som är relaterade via faktorn (cos (f)).

Detta innebär att enheten kräver en strömstyrka som är lika med den förbrukade delad med denna faktor:

I_p = I / cos (f)

Där:

• I_p – den nominella strömstyrkan som används vid belastningsberäkningar;
• I – den strömstyrka som apparaten förbrukar;
• cos (f) <= 1.

Vanligtvis anges den nominella strömstyrkan, antingen direkt eller via värdet på cos (f), i den elektriska apparatens tekniska datablad.

Till exempel är värdet på faktorn för lysrör 0,9; för LED-lampor cirka 0,6; för vanliga glödlampor 1. Om dokumentationen har förlorats, men hushållsapparaternas förbrukning är känd, tar man för säkerhets skull cos (f) = 0,75.

De rekommenderade värdena för effektfaktorn i tabellen kan användas vid beräkning av elektriska belastningar när data om nominell ström saknas.

Om hur man väljer en automatsäkring efter belastningseffekt står i nästa artikel, vars innehåll vi rekommenderar att du bekantar dig med.

Val av kabelarea

Innan man drar en kraftkabel från elcentralen till en grupp av förbrukare måste man beräkna den sammanlagda effekten av de elektriska apparaterna när de används samtidigt. Arean för varje gren väljs med hjälp av beräkningstabeller beroende på ledningsmaterialets typ: koppar eller aluminium.

Kabeltillverkare förser sin produkt med liknande referensmaterial. Om sådana saknas, använder man data från handboken “Regler för elinstallationsutrustning” eller utför en beräkning av kabelarean.

Men ofta överkompenserar konsumenter och väljer inte den minsta tillåtna arean, utan en storlek större. Till exempel, vid köp av en kopparkabel för en 5 kW-linje väljer man en area på 6 mm² när tabellen anger att 4 mm² räcker.

Den referenstabell som finns i PUE låter dig välja den nödvändiga ledningsarean ur standardserien för olika driftsförhållanden för kopparkabel.

Detta kan motiveras av följande skäl:

• Längre livslängd för en grövre kabel som sällan utsätts för den maximalt tillåtna belastningen för dess area. Att dra om elledningar är ett komplicerat och dyrt arbete, särskilt om rummet har renoverats.
• En marginal i kapaciteten gör det möjligt att problemfritt ansluta nya elektriska apparater till nätgrenen. Till exempel kan man lägga till en extra frys i köket eller flytta dit tvättmaskinen från badrummet.
• När enheter med elmotorer startar uppstår kraftiga startströmmar. Detta leder till ett spänningsfall som inte bara syns som blinkande lampor utan också kan orsaka skador på elektroniken i datorer, luftkonditioneringsapparater eller tvättmaskiner. Ju tjockare kabel, desto mindre blir spänningshöjningen.

Tyvärr finns det på marknaden många kablar som inte är tillverkade enligt GOST utan enligt kraven i olika tekniska specifikationer (TU).

Ofta överensstämmer inte tvärsnittet på deras ledare med kraven, eller så är de tillverkade av ett ledande material med högre resistans än vad som är föreskrivet. Därför är den faktiska maximala effekten vid vilken tillåten uppvärmning av kabeln sker lägre än i normtabellerna.

Detta foto visar skillnaderna mellan kablar tillverkade enligt GOST (vänster) och enligt TU (höger). Skillnaden i ledarnas tvärsnitt och isoleringsmaterialets täthet är uppenbar.

Beräkning av automatsäkringens märkström för kabelskydd

Den strömbrytare som installeras i elskåpet måste se till att ledningen kopplas bort när strömstyrkan överskrider det intervall som är tillåten för elkabeln. Därför måste man för brytaren beräkna maximalt tillåten märkström.

Enligt PUE (regler för elinstallationer) tas den tillåtna kontinuerliga belastningen för kopparkablar som läggs i lådor eller i luft (t.ex. ovanför ett undertak) från tabellen ovan. Dessa värden är avsedda för nödfall när det sker en överbelastning av effekten.

Vissa problem uppstår när man relaterar brytarens märkeffekt till den kontinuerligt tillåtna strömmen, om detta görs i enlighet med gällande GOST R 50571.4.43-2012.

Ett utdrag från punkt 433.1 i GOST R 50571.4.43-2012 visas. I formel “2” finns en felaktighet, och för en korrekt förståelse av definitionen av variabeln In måste bilaga “1” beaktas.

För det första är tolkningen av variabeln I_n som märkeffekt vilseledande om man inte uppmärksammar bilaga “1” till denna punkt i GOST. För det andra finns det ett tryckfel i formel “2”: koefficienten 1,45 är felaktigt tillagd, och detta faktum konstateras av många specialister.

Enligt punkt 8.6.2.1. i GOST R 50345-2010 för hushållsbrytare med märkström upp till 63 A är den konventionella tiden 1 timme. Den inställda utlösningsströmmen är lika med märkvärdet multiplicerat med faktorn 1,45.

Således, enligt både den första och den modifierade andra formeln, ska brytarens märkström beräknas med följande formel:

I_n <= I_Z / 1,45

Där:

• I_n – märkström för brytaren;
• I_Z – kontinuerligt tillåten ström för kabeln.

Vi beräknar märkströmmar för standardkabelarea vid enfasanslutning med två kopparledare (220 V). För att göra detta dividerar vi den tillåtna kontinuerliga strömmen (vid luftförläggning) med utlösningsfaktorn 1,45.

Vi väljer en brytare så att dess märkström är mindre än detta värde:

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

Automatiska brytare på 13 A är sällsynta i handeln, så istället används oftare enheter med märkström 10 A.

Kablar med aluminiumledare används sällan vid installation av intern ledning idag. Det finns också en tabell för dem som gör det möjligt att välja area baserat på belastning.

På samma sätt beräknar vi märkströmmar för aluminiumkablar:

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

Om tillverkaren av kraftkablar anger ett annat samband mellan tillåten effekt och area, måste värdet för brytarna räknas om.

Formlerna för sambandet mellan strömstyrka och effekt skiljer sig åt för enfas- och trefasnät. Många som har apparater avsedda för 380 Volt gör fel vid detta steg.

Hur man bestämmer tekniska parametrar för en automatisk brytare genom märkning, beskrivs i detalj här. Vi rekommenderar att du läser det informativa materialet.

Förebyggande av överbelastning från förbrukares drift

Ibland installeras en brytare med en märkström som är betydligt lägre än vad som krävs för att garantera att elkabeln fungerar.

Det är lämpligt att minska brytarens märkström om den totala effekten för alla enheter i kretsen är betydligt lägre än vad kabeln kan klara. Detta inträffar om, av säkerhetsskäl, vissa apparater har tagits bort från linjen efter installationen av ledningarna.

Då är en minskning av märkeffekten på brytaren motiverad ur synvinkeln av dess snabbare reaktion på uppkommande överbelastningar.

Till exempel, när en elmotors lager kärvar, ökar strömmen i lindningen kraftigt, men inte till kortslutningsvärden. Om brytaren reagerar snabbt hinner inte lindningen smälta, vilket räddar motorn från en dyrbar omlindning.

Man använder också en lägre märkström än beräknad på grund av strikta begränsningar för varje krets. Till exempel, för ett enfasnät vid ingången till en lägenhet med elspis är en brytare på 32 A installerad, vilket ger 32 * 1,13 * 220 = 8,0 kW tillåten effekt. Anta att vid dragning av ledningar i lägenheten organiserades 3 linjer med gruppbrytare på 25 A.

Om antalet installerade gruppbrytare i elcentralen är stort, måste de märkas och numreras. Annars kan man bli förvirrad.

Anta att på en av linjerna sker en långsam ökning av belastningen. När den förbrukade effekten når ett värde som motsvarar den garanterade utlösningen av gruppbrytaren, återstår bara (32 – 25) * 1,45 * 220 = 2,2 kW för de två andra sektionerna.

Detta är mycket lite i förhållande till den totala förbrukningen. Med en sådan schema för elcentralen kommer huvudbrytaren att lösa ut oftare än enheterna på linjerna.

Därför, för att bevara selektivitetsprincipen, måste man installera brytare på 20 eller 16 ampere på sektionerna. Då kommer, vid samma obalans i effektförbrukningen, de andra två länken totalt få 3,8 eller 5,1 kW, vilket är acceptabelt.

Låt oss överväga möjligheten att installera en brytare med märkström 20 A med exemplet på en separat linje avsedd för köket.

Till den är anslutna och kan samtidigt vara påslagna följande elektriska apparater:

• Kylskåp, med märkeffekt 400 W och startström på 1,2 kW;
• Två frysboxar, med effekt 200 W;
• Ugn, med effekt 3,5 kW;
• Vid användning av elugnen är det tillåtet att endast slå på en extra apparat, varav den mest kraftfulla är en vattenkokare som förbrukar 2,0 kW.

En 20-amperes brytare tillåter att under mer än en timme leda ström med effekten 20 * 220 * 1,13 = 5,0 kW. Garanterad utlösning på mindre än en timme sker vid genomströmning av 20 * 220 * 1,45 = 6,4 kW.

I köket bör kylutrustning och spis ha permanent elanslutning. Om det finns risk för överskridande av strömstyrkan, kan samtidig drift av andra apparater undvikas genom att endast avsätta två uttag för dem.

När ugnen och vattenkokaren slås på samtidigt blir den totala effekten 5,5 kW eller 1,25 gånger brytarens märkvärde. Eftersom vattenkokaren inte är igång länge kommer ingen frånkoppling att ske. Om kylskåpet och båda frysarna också startar vid det tillfället blir effekten 6,3 kW eller 1,43 gånger märkvärde.

Detta värde är redan nära parametern för garanterad utlösning. Sannolikheten för en sådan situation är dock extremt liten, och varaktigheten blir obetydlig eftersom motorernas och vattenkokarens drifttid är kort.

Startströmmen som uppstår när kylskåpet startar, även tillsammans med alla andra apparater som är igång, kommer inte att räcka för att aktivera den elektromagnetiska utlösaren. Därför kan man under de givna förhållandena använda en 20 A brytare.

Den enda nyansen är möjligheten att öka spänningen till 230 V, vilket är tillåtet enligt regelverket. Specifikt anger GOST 29322-2014 (IEC 60038:2009) att standardspänningen är 230 V med möjlighet att använda 220 V.

För närvarande är spänningen i de flesta nät 220 V. Om strömparametern har ställts om till den internationella standarden 230 V, kan märkvärdena räknas om i enlighet med detta värde.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Brytarens konstruktion. Val av ingångsbrytare beroende på ansluten effekt. Regler för distribution av el:

Val av brytare baserat på kabelns strömförmåga:

Beräkning av brytarens märkström är en komplex uppgift som kräver att många förhållanden beaktas. Den installerade brytaren påverkar servicevänligheten och säkerheten i det lokala elnätet.

Om du är osäker på förmågan att göra rätt val bör du vända dig till erfarna elektriker.

Skriv gärna kommentarer i blocket nedan. Berätta om dina egna erfarenheter av att välja automatsäkringar. Dela användbar information och foton om artikelämnet, ställ frågor.