Auswahl einer Maschine anhand von Lastleistung, Kabelquerschnitt und Strom: Prinzipien und Formeln für Berechnungen

Um eine störungsfreie hausinterne Stromversorgung zu organisieren, ist es notwendig, separate Abzweige zuzuweisen. Jede Leitung muss mit einer eigenen Schutzvorrichtung ausgestattet sein, die die Kabelisolierung vor dem Schmelzen schützt. Allerdings weiß nicht jeder, welches Gerät er kaufen soll. Sind Sie einverstanden?

Alles über die Auswahl von Automaten anhand der Lastleistung erfahren Sie in dem von uns vorgestellten Artikel. Wir verraten Ihnen, wie Sie die Bewertung ermitteln, um einen Schalter der gewünschten Klasse zu finden. Die Berücksichtigung unserer Empfehlungen garantiert den Kauf der erforderlichen Geräte, die gefährliche Situationen beim Betrieb der Verkabelung beseitigen können.

Automatische Schalter für Haushaltsnetzwerke

Stromversorgungsunternehmen verbinden Häuser und Wohnungen, indem sie Arbeiten zum Anschluss des Kabels an die Schaltanlage durchführen. Alle Elektroinstallationen in den Räumlichkeiten werden von den Eigentümern oder beauftragten Fachkräften durchgeführt.

Um einen Leistungsschalter zum Schutz jedes einzelnen Stromkreises auszuwählen, müssen Sie dessen Nennleistung, Klasse und einige andere Eigenschaften kennen.

Grundparameter und Klassifizierung

Haushaltsmaschinen werden am Eingang eines Niederspannungsstromkreises installiert und sollen folgende Probleme lösen:

• manuelles oder elektronisches Aktivieren oder Deaktivieren eines Stromkreises;
• Schutzschaltung: Stromabschaltung bei geringfügiger längerfristiger Überlastung;
• Stromkreisschutz: sofortige Abschaltung des Stroms im Falle eines Kurzschlusses.

Jeder Schalter hat eine Kennlinie, ausgedrückt in Ampere, die aufgerufen wird Nennstrom (ICH_N) oder „Nennwert“.

Das Wesen dieses Wertes lässt sich anhand des Überschusskoeffizienten des Nennwerts leichter verstehen:

K = I / I_N,

wobei I die tatsächliche Stromstärke ist.

• K < 1,13: Die Auslösung erfolgt nicht innerhalb einer Stunde;
• K > 1,45: Die Abschaltung erfolgt innerhalb einer Stunde.

Diese Parameter sind in Abschnitt 8.6.2 festgelegt. GOST R 50345-2010. Um herauszufinden, wie lange es dauert, bis bei K>1,45 eine Abschaltung erfolgt, müssen Sie ein Diagramm verwenden, das die Zeit-Strom-Kennlinie eines bestimmten Maschinenmodells widerspiegelt.

Wenn der Strom über einen längeren Zeitraum den Nennwert des Schalters um das Zweifache überschreitet, erfolgt die Öffnung innerhalb eines Zeitraums von 8 Sekunden bis 4 Minuten. Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt von den Modelleinstellungen und der Umgebungstemperatur ab

Außerdem verfügt jeder Leistungsschaltertyp über einen definierten Strombereich (ICH_A), bei dem der Mechanismus zur sofortigen Freigabe aktiviert wird:

• Klasse „B“: I_A = (3 * I_N ..5*I_N];
• Klasse „C“: I_A = (5 * I_N .. 10 * I_N];
• Klasse „D“: I_A = (10 * I_N .. 20 * I_N].

Geräte vom Typ „B“ werden hauptsächlich für Leitungen mit erheblicher Länge verwendet. In Wohn- und Büroräumen werden Leistungsschalter der Klasse „C“ verwendet, und mit „D“ gekennzeichnete Geräte schützen Stromkreise, in denen Geräte mit einem hohen Anlaufstromkoeffizienten vorhanden sind.

Das Standardsortiment an Haushaltsmaschinen umfasst Geräte mit den Nennwerten 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 und 63 A.

Strukturelle Gestaltung von Releases

Im modernen Leistungsschalter Es gibt zwei Arten von Freisetzungen: thermische und elektromagnetische.

Ein Bimetallauslöser hat die Form einer Platte, die aus zwei leitfähigen Metallen mit unterschiedlicher Wärmeausdehnung besteht.Diese Konstruktion führt bei längerem Überschreiten des Nennwerts zu einer Erwärmung des Teils, seiner Biegung und der Aktivierung des Stromkreisunterbrechungsmechanismus.

Bei einigen Maschinen können Sie mit der Einstellschraube die Parameter des Stroms ändern, bei dem die Abschaltung erfolgt. Früher wurde diese Technik häufig zur „Feinabstimmung“ eines Geräts eingesetzt, allerdings erfordert dieses Verfahren fundierte Fachkenntnisse und mehrere Tests.

Durch Drehen der Stellschraube (hervorgehoben durch ein rotes Rechteck) gegen den Uhrzeigersinn können Sie eine längere Reaktionszeit der thermischen Auslösung erreichen

Mittlerweile finden Sie auf dem Markt viele Modelle mit Standardwerten verschiedener Hersteller, deren Zeit-Strom-Eigenschaften sich geringfügig unterscheiden (aber gleichzeitig den gesetzlichen Anforderungen entsprechen). Daher ist es möglich, eine Maschine mit den erforderlichen „Werkseinstellungen“ auszuwählen, wodurch das Risiko einer falschen Kalibrierung ausgeschlossen wird.

Der elektromagnetische Auslöser verhindert eine Überhitzung der Leitung durch einen Kurzschluss. Es reagiert nahezu augenblicklich, allerdings muss der aktuelle Wert um ein Vielfaches höher sein als der Nennwert. Strukturell handelt es sich bei diesem Teil um einen Magneten. Der Überstrom erzeugt ein Magnetfeld, das den Kern bewegt und den Stromkreis unterbricht.

Einhaltung der Selektivitätsprinzipien

Bei einem verzweigten Stromkreis besteht die Möglichkeit, den Schutz so zu organisieren, dass im Kurzschlussfall nur der Abzweig abgeschaltet wird, an dem die Notsituation auftritt. Hierzu wird das Prinzip der Schalterselektivität genutzt.

Ein visuelles Diagramm, das das Funktionsprinzip eines Leistungsschaltersystems mit einer implementierten Funktion der Selektivität (Selektivität) des Betriebs beim Auftreten eines Kurzschlusses zeigt

Um eine selektive Abschaltung zu gewährleisten, sind in den unteren Stufen Leistungsschalter mit sofortiger Abschaltung installiert, die den Stromkreis in 0,02 bis 0,2 Sekunden unterbrechen. Der höher angeordnete Schalter hat entweder eine Ansprechverzögerung von 0,25 - 0,6 s oder ist nach einer speziellen „selektiven“ Schaltung gemäß der Norm DIN VDE 0641-21 ausgeführt.

Für garantierte Sicherheit selektive Bedienung von Maschinen Es ist besser, Maschinen eines Herstellers zu verwenden. Für Schalter einer einzelnen Modellreihe gibt es Selektivitätstabellen, die mögliche Kombinationen angeben.

Die einfachsten Installationsregeln

Der Abschnitt des Stromkreises, der durch einen Schalter geschützt werden muss, kann ein- oder dreiphasig sein und über einen Neutralleiter sowie ein PE-Kabel (Erdung) verfügen. Daher haben die Maschinen 1 bis 4 Pole, an die der Leiter angeschlossen wird. Wenn die Auslösebedingungen geschaffen sind, werden alle Kontakte gleichzeitig getrennt.

Die Maschinen im Panel werden auf einer speziell dafür vorgesehenen DIN-Schiene montiert. Es bietet einen kompakten und sicheren Anschluss sowie einen bequemen Zugang zum Schalter

Die Maschinen werden wie folgt installiert:

• einpolig pro Phase;
• bipolar für Phase und Neutralleiter;
• dreipolig für 3 Phasen;
• vierpolig für 3 Phasen und Neutralleiter.

Folgendes ist jedoch verboten:

• Installieren Sie einpolige Leistungsschalter im Neutralleiter.
• PE-Draht in die Maschine einführen;
• Installieren Sie drei einpolige anstelle eines dreipoligen Leistungsschalters, wenn mindestens ein dreiphasiger Verbraucher an den Stromkreis angeschlossen ist.

Alle diese Anforderungen sind im PUE festgelegt und müssen befolgt werden.

In jedem Haus oder Raum, der mit Strom versorgt wird, ist ein Einführungsautomat installiert.Der Nennwert wird vom Lieferanten festgelegt und im Stromanschlussvertrag festgelegt. Der Zweck eines solchen Schalters besteht darin, den Bereich vom Transformator bis zum Verbraucher zu schützen.

Nach der Einführungsmaschine wird ein Zähler (ein- oder dreiphasig) an die Leitung angeschlossen und Fehlerstromschutzschalter, deren Funktionen sich von der Bedienung des Automatik- und Differentialschalters unterscheiden.

Wenn der Raum in mehrere Stromkreise verkabelt ist, ist jeder von ihnen durch einen separaten Leistungsschalter geschützt, dessen Leistung auf dem Etikett angegeben. Ihre Nennwerte und Klassen werden vom Grundstückseigentümer unter Berücksichtigung der vorhandenen Verkabelung oder Leistung der angeschlossenen Geräte festgelegt.

Der Stromzähler und die Leistungsschalter sind in einem Verteilerkasten installiert, der alle Sicherheitsanforderungen erfüllt und sich problemlos in die Raumeinrichtung integrieren lässt

Bei der Standortwahl Telefonzentrale Es ist zu beachten, dass die Eigenschaften der thermischen Freisetzung von der Lufttemperatur beeinflusst werden. Daher ist es ratsam, die Schiene mit Maschinen im Raum selbst zu platzieren.

Berechnung der erforderlichen Stückelung

Die Hauptschutzfunktion des Leistungsschalters erstreckt sich auf die Verkabelung, daher wird die Nennleistung auf der Grundlage des Kabelquerschnitts ausgewählt. In diesem Fall muss der gesamte Stromkreis den normalen Betrieb der daran angeschlossenen Geräte gewährleisten. Die Berechnung von Systemparametern ist einfach, es müssen jedoch viele Nuancen berücksichtigt werden, um Fehler und Probleme zu vermeiden.

Ermittlung der Gesamtleistung der Verbraucher

Einer der Hauptparameter des Stromkreises ist die maximal mögliche Leistung der daran angeschlossenen Stromverbraucher. Bei der Berechnung dieses Indikators können Sie nicht einfach die Passdaten von Geräten zusammenfassen.

Wirk- und Nennkomponente

Für jedes elektrisch betriebene Gerät ist der Hersteller verpflichtet, die Wirkleistung anzugeben (P). Dieser Wert bestimmt die Energiemenge, die durch den Betrieb des Geräts unwiderruflich umgewandelt wird und für die der Benutzer am Zähler bezahlt.

Aber für Geräte mit Kondensatoren oder einer Induktivität gibt es eine andere Leistung mit einem Wert ungleich Null, die als Blindleistung bezeichnet wird (Q). Es erreicht das Gerät und kehrt fast augenblicklich zurück.

Der Blindanteil geht nicht in die Berechnung des verbrauchten Stroms ein, sondern bildet zusammen mit dem Wirkanteil die sogenannte „Gesamt-“ oder „Nenn“-Leistung (S), wodurch die Kette belastet wird.

cos(f) – Parameter, mit dem Sie aus der aktiven (verbrauchten) Leistung die Gesamtleistung (Nennleistung) ermitteln können. Wenn es nicht gleich eins ist, wird dies in der technischen Dokumentation des Elektrogeräts angegeben

Es ist notwendig, den Beitrag eines einzelnen Geräts zur Gesamtbelastung der Leiter und des Leistungsschalters anhand seiner Gesamtleistung zu berechnen: S = P /cos(F).

Erhöhte Anlaufströme

Das nächste Merkmal einiger Arten von Haushaltsgeräten ist das Vorhandensein von Transformatoren, Elektromotoren oder Kompressoren. Solche Geräte verbrauchen beim Starten Einschaltstrom.

Sein Wert kann um ein Vielfaches höher sein als die Standardwerte, aber die Betriebszeit bei erhöhter Leistung ist kurz und liegt normalerweise zwischen 0,1 und 3 Sekunden. Eine solche kurzzeitige Überspannung löst nicht den thermischen Auslöser aus, sondern es kann zu einer Reaktion der elektromagnetischen Komponente des Schalters kommen, die für den Kurzschluss-Überstrom verantwortlich ist.

Diese Situation ist besonders relevant für Standleitungen, an die Geräte wie Holzbearbeitungsmaschinen angeschlossen sind.In diesem Fall müssen Sie die Stromstärke berechnen und möglicherweise ist es sinnvoll, eine Maschine der Klasse „D“ zu verwenden.

Unter Berücksichtigung des Nachfragekoeffizienten

Für Stromkreise, an denen viele Geräte angeschlossen sind und an denen kein Gerät den größten Teil des Stroms verbraucht, verwenden Sie den Bedarfsfaktor (ks). Der Sinn der Verwendung besteht darin, dass nicht alle Geräte gleichzeitig funktionieren, sodass die Summierung der Nennleistungen zu einem überschätzten Wert führt.

Der Nachfragekoeffizient für Gruppen von Stromverbrauchern ist in Abschnitt 7 von SP 256.1325800.2016 festgelegt. Auch bei der eigenständigen Berechnung der Maximalleistung können Sie sich auf diese Indikatoren verlassen.

Dieser Koeffizient kann einen Wert kleiner oder gleich eins annehmen. Auslegungsleistungsberechnungen (P_R) jedes Geräts erfolgt nach der Formel:

P_R = ks * S

Zur Berechnung der Schaltungsparameter wird die Gesamtnennleistung aller Geräte herangezogen. Die Verwendung des Nachfragekoeffizienten empfiehlt sich für Büro- und kleine Einzelhandelsflächen mit einer großen Anzahl von Computern, Bürogeräten und anderen Geräten, die über einen Stromkreis versorgt werden.

Bei Leitungen mit wenigen Verbrauchern wird dieser Koeffizient nicht in reiner Form verwendet. Geräte, bei denen es unwahrscheinlich ist, dass sie gleichzeitig mit energieintensiveren Geräten eingeschaltet werden, werden aus der Leistungsberechnung entfernt.

So ist es beispielsweise kaum möglich, im Wohnzimmer gleichzeitig mit Bügeleisen und Staubsauger zu arbeiten. Und für Werkstätten mit wenig Personal werden nur 2-4 der leistungsstärksten Elektrowerkzeuge berücksichtigt.

Aktuelle Berechnung

Die Auswahl der Maschine erfolgt auf der Grundlage des maximal zulässigen Stromwerts im Stromkreisabschnitt. Um diesen Indikator zu erhalten, ist es notwendig, die Gesamtleistung der Stromverbraucher und die Spannung im Netzwerk zu kennen.

Gemäß GOST 29322-2014 sollte der Spannungswert ab Oktober 2015 230 V für ein reguläres Netzwerk und 400 V für ein dreiphasiges Netzwerk betragen. In den meisten Fällen gelten jedoch noch die alten Parameter: 220 bzw. 380 V. Für genaue Berechnungen ist es daher erforderlich, Messungen mit einem Voltmeter durchzuführen.

Sie können die Spannung in Ihrem Heimnetzwerk mit einem Voltmeter oder Multimeter messen. Stecken Sie dazu einfach die Kontakte in eine Steckdose.

Ein weiteres Problem, besonders relevant für Elektroverkabelung im privaten Bereich, ist die Bereitstellung einer Stromversorgung mit unzureichender Spannung. Messungen an solchen problematischen Objekten können Werte außerhalb des von GOST definierten Bereichs anzeigen.

Darüber hinaus kann der Spannungswert je nach Stromverbrauch Ihrer Nachbarn innerhalb kurzer Zeit stark schwanken.

Dies stellt nicht nur ein Problem für die Funktion der Geräte dar, sondern auch für aktuelle Berechnung. Wenn die Spannung sinkt, verlieren einige Geräte einfach Strom, und einige, die über einen Eingangsstabilisator verfügen, erhöhen ihren Stromverbrauch.

Unter solchen Bedingungen ist es schwierig, qualitative Berechnungen der erforderlichen Schaltungsparameter durchzuführen. Daher müssen Sie entweder Kabel mit bewusst großem Querschnitt verlegen (was teuer ist) oder das Problem durch den Einbau eines Eingangsstabilisators oder den Anschluss des Hauses an eine andere Leitung lösen.

Der Stabilisator ist neben der Schalttafel installiert. Es kommt häufig vor, dass nur so einheitliche Spannungswerte im Haus erzielt werden können

Nachdem die Gesamtleistung von Elektrogeräten ermittelt wurde (S) und den Spannungswert ermittelt (U), aktuelle Berechnung (ICH) werden nach Formeln durchgeführt, die eine Folge des Ohmschen Gesetzes sind:

ICH_F = S/U_F für einphasiges Netzwerk

ICH_l = S / (1,73 * U_l) für Drehstromnetz

Hier der Index „F„bedeutet Phasenparameter und“l» – linear.

Die meisten dreiphasigen Geräte verwenden den Anschlusstyp „Stern“, und nach dieser Schaltung arbeitet auch der Transformator und liefert Strom an den Verbraucher. Bei einer symmetrischen Belastung sind die linearen und Phasenkräfte identisch (ICH_l = ICH_F) und die Spannung wird nach folgender Formel berechnet:

U_l = 1,73 * U_F

Nuancen der Auswahl des Kabelquerschnitts

Die Qualität und Parameter von Drähten und Kabeln werden durch GOST 31996-2012 geregelt. Gemäß diesem Dokument werden Spezifikationen für hergestellte Produkte entwickelt, bei denen ein bestimmter Wertebereich grundlegender Merkmale zulässig ist. Der Hersteller ist verpflichtet, eine Entsprechungstabelle zwischen dem Aderquerschnitt und dem maximal sicheren Strom bereitzustellen.

Der maximal zulässige Strom hängt vom Leitungsquerschnitt und der Installationsart ab. Sie können versteckt (in der Wand) oder offen (in einem Rohr oder Kasten) verlegt werden

Es ist notwendig, ein Kabel so auszuwählen, dass ein sicherer Stromfluss entsprechend der berechneten Gesamtleistung von Elektrogeräten gewährleistet ist. Laut PUE (Elektroinstallationsvorschriften) das Minimum berechneter Drahtquerschnittin Wohnräumen verwendet werden, muss mindestens 1,5 mm betragen².

Standardgrößen haben folgende Werte: 1,5; 2,5; 4; 6 und 10 mm².

Manchmal gibt es einen Grund, Drähte mit einem Querschnitt zu verwenden, der eine Stufe größer ist als der zulässige Mindestwert. In diesem Fall ist es möglich, zusätzliche Geräte anzuschließen oder bestehende durch leistungsstärkere zu ersetzen, ohne dass teure und zeitaufwändige Arbeiten zur Verlegung neuer Kabel erforderlich sind.

Berechnung von Maschinenparametern

Für jede Schaltung muss die folgende Ungleichung erfüllt sein:

ICH_N <= I_P / 1.45

Hier ICH_N – Nennstrom der Maschine und ICH_P – zulässiger Strom für die Verkabelung. Diese Regelung gewährleistet eine garantierte Freigabe bei längerer Überschreitung der zulässigen Belastung.

Die Ungleichung „In <= Ip / 1,45“ ist die Hauptbedingung bei der Vervollständigung des Paares „Maschine-Kabel“. Die Nichtbeachtung dieser Regel kann zu einem Brand in der Verkabelung führen.

Die Nennleistung der Maschine kann sowohl anhand der Gesamtlast als auch anhand des Leitungsquerschnitts der bereits installierten Verkabelung berechnet werden. Nehmen wir an, es gibt einen Schaltplan für den Anschluss von Elektrogeräten, aber die Verkabelung ist noch nicht verlegt.

In diesem Fall ist die Reihenfolge der Aktionen wie folgt:

1. Berechnung der Gesamtstromstärke der an das Netzwerk angeschlossenen Elektrogeräte.
2. Wählen Sie eine Maschine mit einem Nennwert, der nicht kleiner als der berechnete Wert ist.
3. Auswahl des Kabelquerschnitts entsprechend der Maschinenleistung.

Beispiel:

1. S = 4 kW; I = 4000 / 220 = 18 A;
2. ICH_N = 20 A;
3. ICH_P >=ich_N * 1,45 = 29 A; D = 4 mm².

Wenn die Verkabelung bereits verlegt ist, ist die Reihenfolge der Aktionen anders:

1. Ermittlung des zulässigen Stroms bei bekanntem Querschnitt und bekannter Verdrahtungsart gemäß der Tabelle des Herstellers.
2. Auswahl des Leistungsschalters.
3. Berechnung der Leistung angeschlossener Geräte. Ausstattung einer Gruppe von Geräten so, dass die Gesamtbelastung des Stromkreises kleiner als der Nennwert ist.

Beispiel. Lassen Sie zwei einadrige Kabel offen verlegen, D = 6 mm², Dann:

1. ICH_P = 46 A;
2. ICH_N <= I_P / 1,45 = 32 A;
3. S = I_N * 220 = 7,0 kW.

In Punkt 2 des letzten Beispiels gibt es eine leichte akzeptable Annäherung. Genauer Wert von I_N =Ich_P / 1,45 = 31,7 A gerundet auf 32 A.

Auswahl zwischen mehreren Konfessionen

Manchmal kommt es vor, dass Sie zum Schutz des Stromkreises mehrere Maschinen mit unterschiedlichen Nennwerten auswählen können.Beispielsweise wurde bei einer Gesamtleistung von Elektrogeräten von 4 kW (18 A) mit Reserve eine Verkabelung mit einem Kupferkernquerschnitt von 4 mm gewählt². Für diese Kombination können Sie 20- und 25-A-Schalter installieren.

Wenn der elektrische Schaltplan das Vorhandensein eines mehrstufigen Schutzes voraussetzt, müssen Sie Leistungsschalter so auswählen, dass der Nennwert des höheren (in der Abbildung rechts - 25 A) größer ist als der der Schalter von niedrigere Level

Der Vorteil der Wahl eines Schalters mit der höchsten Nennleistung besteht in der Möglichkeit, zusätzliche Geräte anzuschließen, ohne die Schaltkreiselemente zu ändern. Meistens ist es das, was sie tun.

Die Wahl einer Maschine mit einer geringeren Leistung wird durch die Tatsache unterstützt, dass ihr thermischer Auslöser schneller auf einen erhöhten Strom reagiert. Tatsache ist, dass bei einigen Geräten eine Fehlfunktion auftreten kann, die zu einem Anstieg des Energieverbrauchs führt, jedoch nicht bis zu einem Kurzschluss.

Beispielsweise führt ein Ausfall des Motorlagers einer Waschmaschine zu einem starken Anstieg des Stroms in der Wicklung. Wenn die Maschine schnell auf Überschreitungen der zulässigen Werte reagiert und abschaltet, brennt der Motor nicht durch.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Aufbau eines Leistungsschalters und seine Klassifizierung. Das Konzept der Zeit-Strom-Kennlinien und Auswahl der Nennleistung entsprechend dem Kabelquerschnitt:

Berechnung der Leistung von Geräten und Auswahl einer Maschine anhand der Bestimmungen der PUE:

Die Wahl des Schutzschalters muss verantwortungsvoll getroffen werden, da die Sicherheit der elektrischen Anlage zu Hause davon abhängt. Bei all den vielen Eingabeparametern und Berechnungsnuancen muss man bedenken, dass die Hauptschutzfunktion der Maschine bei der Verkabelung liegt.

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