Как рассчитать ток КЗ и ток уставки для автоматического выключателя?

Выбор автоматических выключателей – по току, мощности, нагрузке: таблица, расчет и условия выбора

В электрической сети иногда возникают перегрузки, способные привести к аварии и даже к пожару. Чтобы этого не допустить, были созданы специальные устройства – автоматические выключатели (АВ), которые способны сами определять, когда цепь близка к опасному режиму, и отключать “плохой” участок, не дожидаясь, пока последствия неисправности примут масштабный характер.

Как они работают

Существует два основных способа отключения автоматов: тепловой и электромагнитный.

Во-первых задействован механизм теплового расширения и сжатия материалов, тогда как во-вторых – способность электрического тока вызывать электромагнитное поле, которое может механически воздействовать на материальные объекты. Эти методы служат разным целям, и, как правило, они оба применяются в любом автоматическом выключателе.

Тепловое расцепление

Этот вид защиты электрической сети оберегает цепь от скачков силы тока, которые иногда случаются при неполадках на линии и у потребителя. В автомате ток проходит не через провод, а через особую биметаллическую пластину (это пластина, изготовленная из разных металлов, соединенных “бутербродом”), и когда его величина становится слишком большой, пластина нагревается.

Но так как разные ее части имеют разную теплоемкость, одна сторона греется сильнее, и потому вся конструкция начинает не просто расширяться, как было бы в случае с обычной металлической пластиной, а изгибаться. Изогнутая часть начинает давить на кнопку отключения от сети, и при определенном усилии, автомат срабатывает.

В автомате ток проходит не через провод, а через особую биметаллическую пластину, и когда его величина становится слишком большой, пластина нагревается

Электромагнитное расцепление

Второй способ выключения – основан на способности электромагнитного поля двигать металлические предметы. Катушка (соленоид) – это аналог постоянного магнита, и при протекании через нее тока, она тоже приобретает свойство притягивать и отталкивать металлы.

Внутрь катушки вставляют стальной сердечник, прикрепленный пружинкой, и когда сила тока в витках катушки достигает порогового значения, магнитное давление превышает силу сопротивления пружины, и выталкивает сердечник прямо на кнопку. От удара она срабатывает, и автомат отключает защищаемый участок от электрической сети.

Примеры выбора плавких предохранителей и автоматических выключателей

Типы автоматов

Электрические сети и их элементы – цепи бывают самых разных видов и конфигураций, и для каждой из них требуются свои автоматические выключатели.

Рассмотрим параметры, по которым следует их выбирать:

Число полюсов

Автоматический выключатель нужно подбирать под конкретную цепь – он должен обязательно контролировать все фазы линии, и можно, но не обязательно, ноль

Электрические сети могут быть одно- и многофазными. Например, в линиях электропередач течет трехфазный ток, а когда он доходит до наших домов, он превращается в двухфазный, поэтому в розетках только две дырки.

Автоматический выключатель нужно подбирать под конкретную цепь – он должен обязательно контролировать все фазы линии, и можно, но не обязательно, ноль.

На нулевой провод ставят автомат, в том случае, если он вводной, или проще говоря, – самый главный, например в подъезде. Это делают для того, чтобы была возможность в любой момент полностью обесточить квартиру для проведения каких-либо ремонтных работ.

Число полюсов автомата отвечает за то, на какую линию он ориентирован. Если на однофазную, то у него 1 полюс, если на двухфазную, то 2 и так далее. А сами полюса представляют собой ни что иное, как клеммы, которые находятся в углублениях на корпусе автоматического выключателя, и обычно клеммы одного полюса расположены вверху и внизу по одной линии друг с другом.

В квартиры, как правило, устанавливают 2-х полюсные АВ.

Важное правило: на разные провода одной линии можно ставить только один выключатель. Например, если имеется 2 провода – фаза и ноль, нельзя ставить на них по одному однополюсному автомату, а только один общий двухполюсный, потому что в первом случае, срабатывание одного не гарантирует срабатывания другого, а во втором отключатся сразу оба провода неисправной линии.

Максимальный рабочий ток

Автомат срабатывает при определенном значении силы протекающего через него тока, или тока уставки. Это также необходимо учитывать при выборе, поскольку, если например, у вас в квартире сила тока в 6 А – это нормальная величина, а вы взяли автомат, который выключается при 5-ти Амперах, то вы явно не сможете проводить у себя дома время с комфортом.

Учтите, что номинальный ток (ток, при котором автоматический выключатель работает нормально) должен быть не меньше максимально возможного тока в вашей квартире, а иначе при любом включении в цепь, он неизбежно будет срабатывать.

Посмотрите на корпусе автомата, на какой номинал он рассчитан, а затем вычислите примерный максимальный ток линии, которую вы защищаете. Для этого:

1. Сложите мощности всех бытовых устройств, подключенных к линии, их можно узнать в технических паспортах или на упаковке, а иногда даже на корпусе самого изделия.
2. Затем разделите получившуюся суммарную мощность на номинальное напряжение, которое для квартир равно 220 В, и на косинус фи, который равен, в среднем, 0,97.
3. Сравните полученный ток с номинальным током автомата. Если он рассчитан на нормальную работу при таком его значении, то все хорошо, и можно переключаться на сверку других параметров, если же автомат при таком токе будет отключаться, то следует поискать еще.

Ток короткого замыкания

КЗ – это аварийное состояние, при котором тoки линии поднимаются до очень больших значений, и плавят проводку. Вот почему они являются причиной возгораний и пожаров.

Одним из назначений АВ является также и защита сети от таких перегрузок.

Однако тoк кз не является какой-то определенной фиксированной величиной и поэтому при выборе автомата необходимо проявить внимательность.

На сегодня по правилам ПУЭ разрешается устанавливать АВ с током кз не менее 6 КА, они же являются самыми распространенными автоматами в жилом секторе.

Но на промышленных предприятиях, где токи кз могут быть в десятки и в сотни раз выше, используют более мощные автоматические выключатели.

Ведь слабый автомат при таких токах просто сгорит и придет в негодность, а постоянно заменять их невыгодно.

Итак, если вы живете в квартире или частном доме, АВ на 6 КА вам хватит, но если дом находится рядом с трансформаторной подстанцией, или по соседству живет какой-нибудь изобретатель-самоучка, из-за которого постоянно отключается свет, то можно взять и на 10.

Рабочее напряжение

Обычные домашние автоматы рассчитаны на переменное напряжение в 220 В в квартире и 380 В в линии. Эти данные можно найти на корпусе АВ.

Селективность выключателя

Это очень полезное свойство, позволяющее отключать от сети поврежденный участок, но при этом оставить в работе максимальное количество других потребителей.

Например, у вас в доме 4 розетки и на одной из них произошло кз.

Обычный, неселективный выключатель отключит от сети всю квартиру, тогда как селективный обесточит лишь только поврежденную розетку, и вы сможете дальше, как ни в чем ни бывало, наслаждаться прелестями электрификации.

Технически это реализуется следующим образом: на каждую последующую ветвь ставится автомат, время срабатывания которого меньше, чем на предыдущей.

Когда в одной из ветвей происходит кз, автомат срабатывает при длительности кз в 0,1 с, поэтому вышестоящий АВ не успевает отключиться, так как он запрограммирован срабатывать, когда замыкание длится 0,5 с.

Маркировка автоматических выключателей

Маркировка автоматических выключателей

Сегодня международным стандартом принята единая маркировка АВ, которая существенно упрощает жизнь электрикам из разных стран:

• Обозначается производитель.
• Серия.
• Время-токовая характеристика и номинал. Для квартир подходит буква “С”, но есть еще “B”, “C” и “D”. Токовый номинал – это величина тока, который может долго протекать через автомат без его срабатывания.
• Предельный ток кз, при котором автомат будет продолжать функционировать после отключения в режиме кз, или проще говоря, не перегорит.
• Класс токоограничения. Это та доля тока кз, при которой срабатывает автомат, не давая ему вырасти до максимума.

Блиц-советы

• Выбирая автомат, не дешевите и не экономьте на здоровье. Китайский хлам не даст вам 100%-ной гарантии, что защита сработает в нужный момент. Отдавайте предпочтение немецкой фирме Шнайдер или АББ, хоть они и дороже, но надежнее.
• Тщательно подберите все параметры на соответствие номиналу.
• Обеспечьте селективность, так как электрики смогут починить вашу проводку не ранее, чем через день, вы же не хотите сидеть два дня без света? А если выходные?

Правильно установленная система будет работать долго, поэтому наймите квалифицированного мастера.

Источник: https://housetronic.ru/electro/avtomaticheskie-vyklyuchateli.html

Расчёт и выбор автоматических выключателей

< Предыдущая СОДЕРЖАНИЕ Следующая > Перейти к загрузке файла

1,2,3-ые фидеры: Синхронные генераторыВыбираем QF1, QF2, QF3 серии ВА 74-404-ый фидер: Компрессор пускового воздухаВыбираем QF4 серии А 37146-ой фидер: ШпильВыбираем QF6 серии А 37148,9,10,11-ые фидеры: Вентиляторы котельного отделенияВыбираем QF8, QF9, QF10, QF11 серии АК 50-3М .РЩ 7Выбираем QF7 серии А 3714 .12-ый фидер: Первичный фидер трансформатораПараметры трансформатор ТСЗМ-25:Мощность: 25 кВт, КПД 98%Выбираем QF12 серии А 3714 .14-ый фидер: ЭлектросковородкаВыбираем QF14 серии А 3714 .15-ый фидер: СветильникВыбираем QF15 серии АК 50-3М .РЩ 13: Вторичный фидер трансформаторВыбираем QF13 серии А 3714 . ГРЩ 5Выбираем QF5 серии ВА 74-43 Проверка остройки выбранных АВ электродвигателя от тепловых реле – Четвёртый фидер: проходить. – Шестой фидер: проходить. – 8,9,10,11-ый фидеры: проходить. Расчёт уставок расцепителя автомата в зоне токов короткого замыкания 4-ый фидерКратность пускового токаГде: р – коэффициент, учитывающий бросок тока при переключении питания- коэффициент, учитывающий допуск срабатывания расцепителя при токе короткого замыкания;- коэффициент, учитывающий апериодический составляющий пускового тока.6-ой фидерКратность пускового тока..8,9,10,11-ые фидерыКратность пускового токаВыбираем АК 50-3М.12-ый фидерКратность пускового тока при включении трансформатора. ( – коэффициент, учитывающий отрицательный допуск на точность срабатывания расцепителя, . 13-ый фидер . 14,15-ый фидеры: 5. Выбор защитных реле Реле обратного активного тока РОТ – 54Р

Реле активной мощности типа РМ – 55Р

6. Расчёт и выбор кабелей

1,2,3-й фидер:

Где: К1 – коэффициент учитывающий число жил кабеля;

0,85-двухжильный; 0,7-трехжильный.

К2 – коэффициент, учитывающий способ прокладки (при прокладке >6 кабелей в пучке равна 0,85; при прокладке 30 В и не более 10% при Uн 30 В;

силовых потребителей – не более 7% при длительном режиме работы и не более 10% при кратковременном и повторно-кратковременном режиме работы;

щита радиостанции и кабеля для зарядки аккумуляторных батарей – не более 5%.

От РЩ до АД < 6%.

1-ый фидер:

Где: r,x – активное и реактивное сопротивления кабеля, (мОм/м), определить по справочнику для данного сечения кабеля;

l – длина фидера (м).

2-ой фидер:

3-ий фидер:

4-ый фидер:

Принимаем , так как компрессор работает по кратковременному режиму.

По справочнику выбираем сечение 6 , предельно – допустимый ток 67А при кратковременном режиме. S=3×6 .

Потерь напряжения на кабеле:

6-ый фидер:

Принимаем , так как шпиль работает по повторно-кратковременному режиму.

По справочнику выбираем сечение 6 , предельно – допустимый ток 80А при повторно-кратковременному режиме, S=3×6 .

Потерь напряжения на кабеле:

8,9,10,11-ые фидеры:

По справочнику выбираем сечение 1 , предельно – допустимый ток 14А при длительном режиме. S=3×1 .

Потерь напряжения на кабеле:

8-ый фидер:

9-ый фидер:

10-ый фидер:

11-ый фидер:

Вторичный шит 7

По справочнику выбираем сечение 10 , предельно – допустимый ток 55А при длительном режиме. S=3×10 .

Потерь напряжения на кабеле

12-ый фидер:

По справочнику выбираем сечение 16 , предельно – допустимый ток 70А при длительном режиме. S= 3×16 .

Потерь напряжения на кабеле

13-ый фидер:

По справочнику выбираем сечение 35 , предельно – допустимый ток 118А при длительном режиме. S= 3×35 .

Потерь напряжения на кабеле

14-ый фидер:

По справочнику выбираем сечение 1,5 , предельно – допустимый ток 36А при повторно-кратковременному режиме. S=3×1,5 .

Потерь напряжения на кабеле

15-ый фидер:

По справочнику выбираем сечение 1 , предельно – допустимый ток 16А при длительном режиме. S=3×1 .

Потерь напряжения на кабеле

– От РЩ до EL1

.

– От EL1 до EL2

.

7. Расчёт провал напряжения при пуске асинхронного двигателя

Для заданной схемы рассчитаем провал напряжения при пуске шпиля в режиме стоянка в порту.

По таблицы нагрузок и справочнику:

Синхронного генератора:

+ номинальная мощность: ;

+ Индуктивное сопротивление рассеяния статорной обмотки: ;

+ Индуктивное сопротивление по продольной оси: ;

+ Индуктивное сопротивление по поперечной оси: ;

+ Индуктивное переходное сопротивление по продольной оси ;

+ Индуктивное сверхпереходное сопротивление по продольной оси

+ Взаймоиндуктивное сопротивление по продольной оси:

+ Взаймоиндуктивное сопротивление по поперечной оси:

+ Индуктивное сопротивление рассеяния роторной обмотки:

+ Индуктивное сопротивление рассеяния демпферной обмотки:

+ Индуктивное сверхпереходное сопротивление по поперечной оси:

+ Коэффициент взаимоиндукции

Предварительная начальная мощность:

; .

;

;

АД шпиля: ; ;

1. Проводимость асинхронного двигателя в моменте включения

Активная составляющая:

;

Реактивная составляющая:

2. Проводимость предварительной начальной нагрузки

Активная составляющая:

;

Реактивная составляющая:

.

3. Суммарная активных и реактивных проводимостей в моменте включения

;

.

4. Параметры генератора в исходном режиме

Продольная составляющая напряжения:

.

Поперечная составляющая напряжения:

5. Составляющие напряжения генератора с учётом демпферний обмотки

6. Провал напряжения генератора с демпферными обмотками в моменте включения

7. Составляющие напряжения генератора без учёта демпферных обмоток

8. Провал напряжения генератора без демпферных обмоток в первый момент

9. Провал напряжения генератора при пуске АД

10. Провал напряжения на кабеле при пуск АД

Красность пускового тока АД:

При номинальном режиме потерь напряжения на кабеле от ГРЩ до АД занимает 3,6% напряжения генератора. Поэтому провал напряжения на кабеле от ГРЩ до АД: %.

Выбираем кабель от ГРЩ до АД сечением 10

8. Расчёт токов короткого замыкания и проверка автоматических выключателей на термическую и электродинамическую устойчивость

8.1 Короткое замыкание происходит в точке К 1

Схема замещения

Базисные параметры

Сопротивления статорной обмотки генератора, приводящие к базисному

Сопротивления автоматических выключателей QF1, QF2, QF3, приводящие к базисному

Сопротивления кабелей, приводящие к базисному

Сопротивления фидеров

Для определения эквивалентного сопротивления двух генераторных ветвей воспользуемся комплексной формой их выражений:

;

Расчетные результирующие сопротивления цепи короткого замыкания

По расчетной кривой зависимости периодической составляющей тока КЗ от результирующего сопротивления цепи КЗ и времени, определяем:

;

Отношение

По кривой зависимости ударного коэффициента от отношения , определяем

Ударный ток от генератора при КЗ

A

Напряжения на ГРЩ

Где:

Ударный ток от АД при КЗ

Ударный ток в точке КЗ К1:

(

Источник: https://studwood.ru/1108709/matematika_himiya_fizika/raschyot_vybor_avtomaticheskih_vyklyuchateley

Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей

Автоматический выключатель выбирается исходя из следующих условий:

1. Соответствие номинального напряжения выключателя Uн к номинальному напряжению сети Uс: Uн, Uс. (6.1)

2. Соответствие номинального тока расцепителя Iн.расц номинальному току нагрузки Iдн: Iн.расц , Iдн. (6.2)
3. Соответствие номинального тока расцепителя Iн.расц максимальному рабочему току Iраб.макс группы электроприемников (для вводных выключателей питания сборок и щитов) в длительном режиме: Iн.расц , Iраб.макс. (6.3).

4. Условие предельной коммутационной стойкости (ПКС): каталожное значение ПКС должно быть не менее максимального значения тока короткого замыкания (Iкз.макс), протекающего в цепи в момент расхождения контактов выключателя: ПКС > Iкз.макс. Это необходимо, чтобы автоматический выключатель смог выдержать токовые перегрузки при коротком замыкании в цепи.

Защита от перегрузки

Ток срабатывания защиты от перегрузки определяется из условий возврата защиты после окончания пуска или самозапуска электродвигателя:
где kн – коэффициент надежности, учитывающий некоторый запас по току, неточности настройки и разброс срабатывания защиты (1,0 – для современных АВ фирмы Schneider Electric, 1,15 – для АЕ20, А3700; 1,25 – для А3100, АП-50; 1,2 , 1,35 – для ВА51);

kв – коэффициент возврата защиты.

Защита считается эффективной, если:

Для выключателей с тепловым и электромагнитным (комбинированным) расцепителем условие (6.5) обеспечивается автоматически при выборе номинального тока расцепителя по условию (6.2).

Наилучшая защита от перегрузки обеспечивается, если удается подобрать выключатель, имеющий Iн.расц = Iдн.

В этом случае, имея в виду, что для термобиметаллических тепловых реле kв = 1, ток срабатывания защиты от перегрузки составит:

Токовая отсечка (для АВ с двухступенчатой ВТХ)

Токовую отсечку выключателя отстраивают от пускового тока электродвигателя, который состоит из периодической составляющей, почти неизменной в течение всего времени пуска, и апериодической составляющей, затухающей в течение нескольких периодов. Несрабатывание отсечки при пуске двигателя обеспечивается выбором токовой отсечки по выражению:

где kн.пуск = kз·kа·kр – коэффициент надежности отстройки отсечки от пускового тока электродвигателя;

1,05 – коэффициент, учитывающий, что в нормальном режиме может быть на 5% выше номинального напряжения электродвигателя;

kз – коэффициент запаса;

kа – коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в пусковом токе электродвигателя;

kр – коэффициент, учитывающий возможный разброс тока срабатывания отсечки относительно уставки.

Мгновенная токовая отсечка (для АВ с трехступенчатой ВТХ)

Для выключателей с трехступенчатой защитной характеристикой мгновенную отсечку выключателя отстраивают от пикового значения пускового тока электродвигателя:

Кроме того, токовая отсечка должна надежно защищать электродвигатель от минимального тока КЗ при повреждении в конце кабельной линии: где (1)

к.R I – минимальный ток однофазного КЗ в конце кабеля, вычисленный с учетом токоограничивающего действия дуги в месте повреждения.

Выбор уставок автоматических выключателей питания сборок и щитов

Выбор тока срабатывания отсечки выполняется по приводимым ниже условиям, из которых принимается наибольшее полученное значение. Соответствие данным условиям позволяет обеспечить селективную работу автоматических выключателей в разных частях электрический цепи.

1) Несрабатывание при максимальном рабочем токе Iраб.макс с учетом его увеличения в kсзп раз при самозапуске электродвигателей:

где kн = kз·kа·kр – коэффициент надежности отстройки отсечки от тока самозапуска.

Ток самозапуска Iсзп = kсзп· Iраб.макс определяется из расчетов самозапуска. При этом без ущерба для точности расчетов допускается считать, что электродвигатели запускаются из состояния покоя.

При отсутствии данных расчетов самозапуска, для отдельных сборок Iсзп принимается приближенно равным сумме пусковых токов электродвигателей и другой нагрузки сборки, участвующих в самозапуске:

где kil – кратность пускового тока l-ого двигателя с номинальным током Iднl.

С другой стороны, в соответствии с источником [11]:

где Iдн – суммарный номинальный ток электродвигателей;

ki – усредненное значение кратности пусковых токов электродвигателей.

Также существует третий способ расчета Iсзп:

где kii – кратность пускового тока i-ого двигателя номинальной мощностью Рднi.

Ввиду того, что среди прочих проверок отстройка от тока самозапуска имеет, как правило, определяющее значение, предпочтение следует отдать расчетам самозапуска с помощью ЭВМ.

2) Несрабатывание при полной нагрузке щита (сборки) и пуске наиболее мощного электродвигателя:

где kн – коэффициент надежности отстройки отсечки от тока самозапуска;

раб макс i I – сумма максимальных рабочих токов электроприемников, питающихся от щита или сборки, кроме двигателя с наибольшим пусковым током Iпуск.макс.

Выбор автоматических выключателей для защиты одиночных асинхронных электродвигателей

Применение изложенной методики продемонстрируем на примере защиты асинхронных электродвигателей 0,4 кВ энергоблока 63 МВт газомазутной ТЭЦ автоматическими выключателями Compact NS с электронными расцепителями. Электродвигатели и их параметры перечислены в табл.6.1.

На основании условий (6.1), (6.2) и (6.4) подберем автоматические выключатели и расцепители, результаты представим в табл.6.1.

Так как рассматриваются автоматические выключатели зарубежного производства, для описания их параметров перейдем к обозначениям МЭК:

• номинальный ток автоматического выключателя – Iн = In;

• номинальное напряжение автоматического выключателя Uн = Un;

• номинальный ток расцепителя – Iн.расц = Ir;

• предельная коммутационная способность ПКС = Icu;

• пусковой ток электродвигателя Iпуск = Ia;

• пиковое значение пускового тока электродвигателя Iпуск.max = Iр.

Переход к другим обозначениям обусловлен спецификой наименования параметров АВ и расцепителей, ориентированной на зарубежную нормативно-техническую документацию.

Более подробно о характеристиках автоматических выключателей можно почитать в нашей статье.

Источник: https://pue8.ru/vybor-elektrooborudovaniya/223-vybor-avtomaticheskih-vyklyuchateley.html

Как рассчитать ток кз и ток уставки для автоматического выключателя? – Электро Помощь

   Здравствуйте, дорогие друзья! В данной статье вы узнаете, что такое ток короткого замыкания, его причины и как его рассчитать.

Короткое замыкание происходит, когда токоведущие части различных потенциалов или фаз, соединяются между собой. Замыкание может образоваться и на корпусе оборудования, имеющем связь с землей.

Данное явление характерно также для электрических сетей и электрических приемников.

Причины и действие тока короткого замыкания  

   Причины возникновения короткого замыкания могут быть самыми различными. Этому способствует влажная или агрессивная среда, в которой значительно ухудшается сопротивление изоляции.

Замыкание может стать результатом механических воздействий или ошибок персонала во время ремонта и обслуживания. Суть явления заключается в его названии и представляет собой укорачивание пути, по которому проходит ток. В результате, ток протекает мимо нагрузки, обладающей сопротивлением.

Одновременно, происходит его увеличение до недопустимых пределов, если не сработает защитное отключение.  

   Токи короткого замыкания оказывают на аппаратуру и электроустановки электродинамическое и термическое воздействие, что в конечном итоге, приводит к их значительной деформации и перегреву. В связи с этим, необходимо заранее производить расчеты токов короткого замыкания.  

Как рассчитать ток короткого замыкания в домашних условиях

   Знание величины тока короткого замыкания крайне необходимо для обеспечения пожарной безопасности.

Очевидно, что если измеренный ток короткого замыкания меньше тока уставки максимальной защиты автомата или 4-х кратного значения номинала тока предохранителя, то время срабатывания (перегорания плавкой вставки) будет больше, а это, в свою очередь, может привести к чрезмерному нагреву проводов и их возгоранию.

   Как этот ток определить? Существуют специальные методики и специальные приборы для этого. Здесь рассмотрим вопрос как это сделать, имея лишь мультиметр или даже вольтметр. Очевидно, что этот способ имеет не очень высокую точность, но всё же достаточную для обнаружения несоответствия максимально-токовой защиты к величине этого тока.

   Как это сделать в домашних условиях? Необходимо взять достаточно мощный приёмник, например, электрический чайник или утюг. Ещё неплохо бы иметь тройник.

К тройнику подключаем наш потребитель и вольтметр или мультиметр в режиме измерения напряжения. Записываем установившуюся величину напряжения (U1). Отключаем потребитель, и записываем величину напряжения без нагрузки (U2).

Дальше производим расчёт. Нужно разделить мощность вашего потребителя (P) на разность замеренных напряжений.

                                                                       Iк.з.(1) = Р/(U2 – U1)

   Посчитаем на примере. Чайник 2 кВт. Первый замер – 215 В, второй замер – 230 В. По расчёту получается 133,3 А.

Если стоит, например, автомат ВА 47-29 с характеристикой С, то его уставка будет от 80 до 160 Ампер. Следовательно, возможно, что этот автомат сработает с задержкой.

По характеристике автомата можно определить, что время срабатывания может быть при этом до 5 секунд. Что в принципе опасно. 

   Что делать? Нужно увеличить величину тока короткого замыкания. Увеличить этот ток можно заменив провода питающей линии на большее сечение.

Полезное КЗ

   Казалось бы, очевидный факт состоит в том, что короткое замыкание – явление крайне скверное, неприятное и нежелательное. Оно может привести в лучшем случае к обесточиванию объекта, отключению аварийной защитной аппаратуры, а в худшем – к выгоранию проводки и даже пожару.

Следовательно, все силы нужно сосредоточить на том, чтобы избежать этой напасти. Однако расчет токов короткого замыкания имеет вполне реальный и практический смысл. Изобретено немало технических средств, работающих в режиме высоких токовых значений.

При сварке в точке касания окончания электрода проходят огромные токи (они измеряются в десятках ампер), в результате чего выделяется достаточно тепла для местного расплавления металла и создания прочного шва.

Выбор защитной и коммутационной аппаратуры. Расчет номинального тока

Проектирование электроустановок квартир и коттеджей (Schneider Electric)

4.1. Общие принципы выбора защитной аппаратуры

Любая электроустановка должна быть защищена устройствами автоматического отключения в случае появления сверхтоков или недопустимых токов утечки. Под сверхтоком понимается любой ток, превышающий номинальный. В основном сверхтоки появляются вследствие перегрузки или короткого замыкания.

Устройства защиты должны выбираться с учетом параметров электроустановки, ожидаемых токов короткого замыкания, характеристик нагрузки, условий прокладки и тепловых характеристик проводников.

В соответствии с ПУЭ для электроустановок напряжением до 1 кВ и с системой заземления TN, характеризующейся глухозаземленной нейтралью источника питания и присоединением открытых токопроводящих частей к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников, принятой для жилых зданий, в целях обеспечения электробезопасности время автоматического отключения не должно превышать значений, указанных ниже:

Время автоматического отключения

Номинальное фазное напряжение, В	Время отключения, с
127	0,8
220	0,4
380	0,2
Более 380	0,1

В качестве защитной аппаратуры автоматического отключения применяются плавкие предохранители и автоматические выключатели.

Плавкий предохранитель – это коммутационный аппарат, который вследствие расплавления одного или более специально спроектированных и калиброванных элементов размыкает цепь, в которую он включен, и отключает ток, когда он превышает заданную величину в течение достаточного времени.

Автоматический выключатель – это механический коммутационный аппарат, способный включать, пропускать и отключать токи при нормальном состоянии цепи, а также включать, выдерживать в течение заданного времени и автоматически отключать токи в аномальном состоянии цепи, такие как токи короткого замыкания.

Учитывая, что электроустановки жилища повышенной комфортности и коттеджей в последние годы оснащаются в основном автоматическими выключателями, ниже рассматривается только этот вид защитной аппаратуры.

В основу выбора защитной аппаратуры в зависимости от величины токов КЗ положено, что кривая время-токовой характеристики, соответствующая допустимой тепловой нагрузке защищаемой электросети, должна лежать выше зоны время-токовой характеристики устройства защиты для всех возможных токов КЗ между минимальным и максимальным значениями.

Под время-токовой характеристикой подразумевается кривая, отражающая взаимосвязь времени и ожидаемого тока в определенных условиях эксплуатации. Указанный принцип проиллюстрирован на рис. 4.1.

Для установленного времени срабатывания защиты кривая допустимых значений I2t (интеграл Джоуля) защищаемого проводника должна лежать выше кривой I2t защитного устройства, так как кривая характеристики I2t устройства защиты характеризует максимальные рабочие значения I2t как функцию ожидаемого тока КЗ. Значения I2t аппаратов защиты приводятся в технических данных предприятиями-изготовителями.

Время отключения полного тока КЗ в любой точке цепи не должно превышать времени, в течение которого температура проводников достигает допустимого предела. Это время для защищаемого проводника может быть приблизительно вычислено по формуле

где t – продолжительность, с;

S – сечение проводника, мм2;

I – действующее значение тока КЗ, А;

K = 115 или 135 – для медных проводников (115 – с поливинилхлоридной изоляцией, 135 -с резиновой изоляцией и с изоляцией из сшитого полиэтилена);

К = 74 и 87 – для алюминиевых проводников (74 – с поливинилхлоридной изоляцией, 87 – с резиновой изоляцией и изоляцией из сшитого полиэтилена).

K = 115 – для соединений пайкой медных проводников.

Предельно допустимые значения температуры нагрева проводников приводятся в ПУЭ.

Автоматическая защита от перегрузки предназначена для отключения электросети при протекании по проводникам тока перегрузки раньше, чем такой ток мог бы вызвать повышение температуры проводников, опасное для изоляции, соединений, зажимов или среды, окружающей проводники.

Рис. 4.1. Характеристики автоматического выключателя и защищаемого проводника

С – кривая характеристики допустимого Ft;

D – I2t характеристика автоматического выключателя;

КЗ – максимальный ток КЗ, при котором обеспечивается защита автоматическим выключателем.

Рабочая характеристика любого защитного устройства, защищающего кабель от перегрузки, должна отвечать условиям:

где Ip – рабочий ток цепи; Iд – допустимый длительный ток кабеля; Iн – номинальный ток устройства защиты (устройства защиты с регулируемыми характеристиками номинальным током Iн является ток выбранной уставки); Iз – ток, обеспечивающий надежное срабатывание устройства защиты.

Практически Iз принимают равным:

– току срабатывания при заданном времени срабатывания для автоматических выключателей;

– току плавления плавкой вставки при заданном времени срабатывания для предохранителей.

Для выполнения защитных функций автоматические выключатели оснащаются различными расцепителями.

В общем виде расцепитель – это устройство, механически связанное с автоматическим выключателем (или встроенное в него), которое освобождает удерживающее устройство в механизме автоматического выключателя и вызывает автоматическое срабатывание выключателя.

В автоматических выключателях бытового назначения применяются: максимальный расцепитель тока, максимальный расцепитель с обратнозависимой выдержкой времени, максимальный расцепитель тока прямого действия и расцепитель перегрузки.

Максимальный расцепитель тока – расцепитель, вызывающий срабатывание автоматического выключателя с выдержкой времени или без нее, когда ток в этом расцепителе превышает заданное значение.

Максимальный расцепитель тока с обратнозависимой выдержкой времени – максимальный расцепитель тока, срабатывающий после выдержки времени, находящейся в обратной зависимости от значения сверхтока.

Максимальный расцепитель тока прямого действия – максимальный расцепитель тока, срабатывающий непосредственно от протекающего тока в главной цепи автоматического выключателя.

Расцепитель перегрузки – максимальный расцепитель тока, предназначенный для защиты от перегрузок.

В соответствии с СП31-110-2003 во внутренних сетях жилых зданий, как правило, следует применять автоматические выключатели с комбинированными расцепителями.

Номинальные токи комбинированных расцепителей автоматических выключателей для защиты групповых линий и вводов квартир, включая линии к электроплитам, должны выбираться в соответствии с расчетными нагрузками.

Уставки аппаратов защиты для взаиморезервируемых линий должны выбираться с учетом их послеаварийной нагрузки.

Автоматические выключатели характеризуются также включающей и отключающей способностью, предельной наибольшей отключающей способностью, рабочей наибольшей отключающей способностью и током отключения.

Так как наибольшие значения сверхтоков определяются токами короткого замыкания защищаемой цепи, при выборе выключателей в процессе проектирования необходимо учитывать указанные параметры.

В случаях последовательного соединения двух автоматических выключателей возникает проблема селективности их срабатывания, которая заключается в обеспечении отключения защищаемой цепи выключателем со стороны нагрузки до того, как отключение начнет второй выключатель со стороны питания.

Источник: https://elektriki23.ru/drugoe/kak-rasschitat-tok-kz-i-tok-ustavki-dlya-avtomaticheskogo-vyklyuchatelya.html

Примеры расчета автоматических выключателей в электрической цепи

Любая электрическая цепь в квартире и доме, должна защищаться автоматом защиты от перегрузок и сверхтоков короткого замыкания. Эту нехитрую истину можно наглядно продемонстрировать в любом электрическом щите квартиры, этажном щите, вводно-распределительном щите дома и т.п. электрическим шкафам и боксам.

Вопрос не в том, ставить автомат защиты или нет, вопрос, как рассчитать автомат защиты, чтобы он правильно выполнял свои задачи, срабатывал, когда нужно и не мешал стабильной работе электроприборов.

Примеры расчета автоматических выключателей

Теорию расчетов автоматических выключателей вы можете почитать в статье: Расчет автоматов защиты. Здесь несколько практических примеров расчета автоматических выключателей в электрической цепи дома и квартиры.

  Общие требования по использованию УЗО

Пример 1. Расчет вводного автомата дома

Примеры расчета автоматических выключателей начнем с частного дома, а именно рассчитаем вводной автомат. Исходные данные:

• Напряжение сети Uн = 0,4 кВ;
• Расчетная мощность Рр = 80 кВт;
• Коэффициент мощности COSφ = 0,84;

1-й расчет:

Чтобы выбрать номинал автоматического выключателя считаем номинал тока нагрузки данной электросети:

Iр = Рр / (√3 × Uн × COSφ) Iр = 80 / (√3 × 0,4 × 0,84) = 137 А

2-й расчет

Чтобы избежать, ложное  срабатывание автомата защиты, номинальный ток автомата защиты (ток срабатывания теплового расцепителя) следует выбрать на 10% больше планируемого тока нагрузки:

• Iток.расцепителя = Iр × 1,1
• Iт.р = 137 × 1,1 = 150 А

Итог расчета: По сделанному расчету выбираем автомат защиты (по ПУЭ-85 п. 3.1.10) с током расцепителя ближайшим к расчетному значению:

• I ном.ав = 150 Ампер (150 А).

Такой выбор автомата защиты позволит стабильно работать электрической цепи дома в рабочем режиме и срабатывать, только в аварийных ситуациях.

Пример 2. Расчет автоматического выключателя групповой цепи кухни

примеры расчета автоматических выключателей

Во втором примере посчитаем, какой автоматический выключатель нужно выбрать для кухонной электропроводки, которую правильно называть розеточная групповая цепь электропроводки кухни. Это может быть кухня квартиры или дома, разницы нет.

Аналогично первому примеру расчет состоит из двух расчетов: расчет тока нагрузки электрической цепи кухни и расчет тока теплового расцепителя.

  Выбрать электрическую розетку нужно не только по дизайну

Расчет тока нагрузки

Исходные данные:

• Напряжение сети Uн = 220 В;
• Расчетная мощность Рр = 6 кВт;
• Коэффициент мощности COSφ = 1;

1. Расчетную мощность считаем, как сумму мощностей всех бытовых приборов кухни, умноженной на коэффициент использования, он же коэффициент использования бытовой техники. 1. Коэффициент использования бытовой техники это поправочный коэффициент, уменьшающий расчетную (полную) потребляемую мощность электроцепи и учитывающий количество одновременно работающих электроприборов.

То есть, если на кухне установлено 10 розеток для 10 бытовых приборов (стационарных и переносных), нужно учесть, что все 10 приборов одновременно работать не будут.

Коэффициент использования

Рассчитать коэффициент использования для простой группы можно самостоятельно.

• Выпишите на листок планируемые бытовые приборы.
• Рядом с прибором поставьте его мощность по паспорту.
• Просуммируйте все мощности приборов по паспорту. Это Pрасчет.
• Подумайте, какие приборы могут работать одновременно: чайник+ тостер, микровоновка+блендер, чайник+микроволновка+тостер, и т.д.
• Посчитайте суммарные мощности этих групп. Рассчитайте среднюю суммарную мощность групп одновременно включаемых приборов. Это будет Pноминал (номинальная мощность).
• Разделите  Pрасчет на Pноминал, получите коэффициент использования кухни.

На самом деле, в теории расчетов коэффициент использования внутри дома (без инженерных сетей) и квартиры принимается равным, единице, если количество розеток не больше 10. Это так, но на практике, именно коэффициент использования позволяет работать современным бытовым приборам кухни на старой электропроводке.

Примечание:

В теории расчетов 1 бытовая розетка планируется на 6 кв. метров квартиры (дома). При этом:

• коэффициент использования=0,7 –для розеток от 50 шт.;
• коэффициент использования=0,8 –розеток 20-49 шт.;
• коэффициент использования=0,9 –розеток от 9 до 19шт.;
• коэффициент использования=1,0 –розеток ≤10шт.

Вернемся к автоматическому выключателю кухни. Считаем номинал тока нагрузки кухни:

• Iр = Рр / 220В;
• Iр = 6000 / 220= 27,3 А.

Ток расцепителя:

• Iрасчет.= Iр×1,1=27,3×1,1=30А

По сделанному расчету выбираем номинал автомата защиты для кухни в 32 Ампер.

Вывод

Приведенный пример расчета кухни получился несколько завышенным, обычно для электропроводки кухни хватает 16 ампер если учесть, что плиту, стиральную машину, посудомоечную машину выводят в отдельные группы.

Эти примеры расчета автоматических выключателей для групповых цепей, лишь показывают общий принцип расчетов, причем не включают расчет инженерных цепей включающий работу насосов, станков и других двигателей частного дома.

Похожие посты:

• Шкафы распределительные электрические ШР и ШРС, Рубрика Электрощиток
• Техническое обслуживание высоковольтного оборудования, Рубрика Ремонт электрики
• Что влияет на стоимость электромонтажных работ, Рубрика Ремонт электрики
• Какие бывают бензиновые генераторы, Рубрика Строительство
• Внутренние электросети: устройство и правила монтажа, Рубрика Монтаж электрики
• Техническое обслуживание силовых трансформаторов, Рубрика Справочник электрика
• Светодиодные светильники уличного освещения, Рубрика Строительство

Источник: https://ehto.ru/montazh-elektriki/rozetki/primery-rascheta-avtomaticheskih-vy-klyuchatelej-v-e-lektricheskoj-tsepi