Nominale stroomwaarden van automatische schakelaars: hoe u een automaat correct kiest

Apparaten voor het uitschakelen van elektriciteit bij overbelasting en kortsluiting worden aan de ingang van elk huishoudelijk netwerk geïnstalleerd. Het is noodzakelijk om de nominale stroomsterkten van automatische schakelaars correct te berekenen, anders werkt hun werking niet effectief. Bent u het daarmee eens?

Wij leggen uit hoe de parameters van de automaat worden berekend, volgens welke dit beveiligingsapparaat wordt gekozen. Uit het door ons aangeboden artikel leert u hoe u een apparaat kiest dat nodig is voor de bescherming van het elektriciteitsnet. Met onze tips kiest u een variant die duidelijk reageert op het gevaarlijke moment voor de bedrading.

Parameters van automatische schakelaars

Om een juiste keuze van de nominale waarde van uitschakelapparaten te garanderen, is inzicht in hun werkingsprincipes, omstandigheden en uitschakeltijd nodig.

Werkparameters van automatische schakelaars zijn gestandaardiseerd door Russische en internationale normdocumenten.

Belangrijkste onderdelen en markering

De constructie van de schakelaar omvat twee elementen die reageren op overschrijding van de ingestelde stroomsterktewaaier:

• De bimetalen plaat wordt verwarmd door de doorgaande stroom en buigt, waardoor de duwer wordt ingedrukt en de contacten worden verbroken. Dit is “thermische beveiliging” tegen overbelasting.
• De solenoïde genereert onder invloed van een sterke stroom in de wikkeling een magnetisch veld dat op de kern drukt, die vervolgens de duwer beïnvloedt. Dit is de “stroombeveiliging” tegen kortsluiting, die veel sneller reageert dan de plaat.

De typen elektrische beveiligingsapparaten hebben een markering waarmee hun belangrijkste parameters kunnen worden bepaald.

Op elke automatische schakelaar zijn de belangrijkste kenmerken aangegeven. Dit voorkomt verwarring wanneer de apparaten in de verdeelkast zijn geïnstalleerd.

Het type tijdstroomkarakteristiek hangt af van het instelbereik (de grootte van de stroomsterkte waarbij de uitschakeling plaatsvindt) van de solenoid. Voor de bescherming van bedrading en apparaten in appartementen, huizen en kantoren worden schakelaars van het type “C” gebruikt of, aanzienlijk minder gangbaar – “B”. Er is geen bijzonder verschil tussen beiden bij huishoudelijk gebruik.

Type “D” wordt gebruikt in bijkeukens of werkplaatsen waar apparatuur met elektromotoren aanwezig is, die hoge startvermogenswaarden hebben.

Er bestaan twee normen voor uitschakelapparatuur: de residentiële (EN 60898-1 of GOST R 50345) en de strengere industriële (EN 60947-2 of GOST R 50030.2). Ze verschillen minimaal en automaten van beide normen kunnen worden gebruikt voor woonruimtes.

Wat betreft de nominale stroom bevat de standaardreeks automaten voor huishoudelijk gebruik apparaten met de volgende waarden: 6, 8, 10, 13 (komt zelden voor), 16, 20, 25, 32, 40, 50 en 63 A.

Tijd-stroomkarakteristieken van uitschakeling

Om de uitschakelsnelheid van de automaat bij overbelasting te bepalen, bestaan er speciale tabellen die de afhankelijkheid van de uitschakeltijd van de overbelastingsfactor weergeven, die gelijk is aan de verhouding van de bestaande stroomsterkte tot de nominale:

K = I / I_n.

De scherpe daling in de grafiek bij het bereiken van een waarde van de bereikfactor van 5 tot 10 eenheden, wordt veroorzaakt door het uitschakelen van de elektromagnetische ontkoppelaar. Voor schakelaars van type “B” gebeurt dit bij een waarde van 3 tot 5 eenheden, en voor type “D” – van 10 tot 20.

De grafiek toont de afhankelijkheid van het uitschakeltijdbereik van automaten van type “C” van de verhouding van de stroomsterkte tot de waarde die voor deze schakelaar is ingesteld.

Bij K = 1,13 zal de automaat de lijn gegarandeerd niet uitschakelen gedurende 1 uur, en bij K = 1,45 zal hij deze gegarandeerd binnen dezelfde tijd uitschakelen. Deze waarden zijn vastgesteld in par. 8.6.2. GOST R 50345-2010.

Om te begrijpen binnen welke tijd de beveiliging zal uitschakelen, bijvoorbeeld bij K = 2, moet u een verticale lijn trekken vanaf deze waarde. Het resultaat is dat volgens de weergegeven grafiek de uitschakeling plaatsvindt in een bereik van 12 tot 100 seconden.

Een dergelijke grote spreiding in tijd wordt veroorzaakt doordat de verwarming van de plaat niet alleen afhangt van het vermogen van de stroom die erdoorheen gaat, maar ook van omgevingsparameters. Hoe hoger de temperatuur, hoe sneller de automaat uitschakelt.

Regels voor het kiezen van de nominale waarde

De geometrie van elektrische netwerken in appartementen en huizen is individueel, daarom bestaan er geen standaardoplossingen voor het installeren van schakelaars met een bepaalde nominale waarde. De algemene regels voor het berekenen van de toelaatbare parameters van automaten zijn vrij complex en afhankelijk van vele factoren. Het is noodzakelijk om ze allemaal in overweging te nemen, anders kan er een noodsituatie ontstaan.

Principe van de indeling van de binnenhuisleiding

De interne elektrische netwerken hebben een vertakte structuur in de vorm van “boom” – een graaf zonder cycli. Het naleven van dit constructieprincipe wordt selectiviteit van automaten genoemd, waarbij alle soorten elektrische circuits worden uitgerust met beveiligingsinrichtingen.

Dit verbetert de stabiliteit van het systeem bij een noodsituatie en vereenvoudigt het werk om deze te verhelpen. Ook wordt de belastingsverdeling, het aansluiten van energie-intensieve apparaten en het wijzigen van de bedradingsconfiguratie veel eenvoudiger.

Aan de basis van de graaf bevindt zich de ingangsautomaat, en direct na de vertakking worden voor elke afzonderlijke elektrische circuit groepsschakelaars geplaatst. Dit is een jarenlang beproefd standaardschema.

De functie van de ingangsautomaat omvat het controleren van de totale overbelasting – het voorkomen dat de stroomsterkte de toegestane waarde voor de installatie overschrijdt. Als dit gebeurt, bestaat het risico op beschadiging van de externe bedrading. Bovendien kunnen beveiligingsinrichtingen buiten het appartement worden geactiveerd, die reeds tot de gemeenschappelijke eigendom van het gebouw behoren of toebehoren aan de lokale elektriciteitsnetten.

De functie van de groepsschakelaars omvat het controleren van de stroomsterkte op afzonderlijke leidingen. Ze beschermen de kabel op het toegewezen gedeelte en de daaraan aangesloten groep elektriciteitsverbruikers tegen overbelasting. Als bij een kortsluiting een dergelijk apparaat niet uitschakelt, dan wordt het gedekt door de ingangsautomaat.

Zelfs voor appartementen met een klein aantal elektriciteitsverbruikers is het wenselijk om een aparte leiding voor de verlichting aan te leggen. Wanneer de automaat van een ander circuit wordt uitgeschakeld, zal het licht niet uitgaan, waardoor het probleem onder comfortabelere omstandigheden kan worden verholpen. In vrijwel elke meterkast is de nominale waarde van de ingangsautomaat lager dan de som van de groepsschakelaars.

Totale vermogen van elektrische apparaten

De maximale belasting van een circuit ontstaat bij het gelijktijdig inschakelen van alle elektrische apparaten. Daarom wordt het totale vermogen meestal door eenvoudige optelling berekend. In sommige gevallen is deze waarde echter lager.

Voor sommige leidingen is het gelijktijdig werken van alle aangesloten elektrische apparaten onwaarschijnlijk, en soms zelfs onmogelijk. In woningen worden soms specifiek beperkingen ingesteld voor het gebruik van krachtige apparaten. Hiervoor moet men eraan denken het gelijktijdig inschakelen ervan te voorkomen of een beperkt aantal stopcontacten te gebruiken.

De waarschijnlijkheid dat alle kantoormachines, verlichting en hulpapparatuur (waterkokers, koelkasten, ventilatoren, kachels, enz.) tegelijkertijd werken, is zeer laag, daarom wordt bij de berekening van het maximale vermogen een correctiefactor gebruikt.

Bij de elektrificatie van kantoorgebouwen wordt voor berekeningen vaak een empirische gelijktijdigheidsfactor gebruikt, waarvan de waarde wordt genomen in een bereik van 0,6 tot 0,8. De maximale belasting wordt berekend door de som van de vermogens van alle elektrische apparaten te vermenigvuldigen met de factor.

Bij de berekeningen is er een nuance: er moet rekening worden gehouden met het verschil tussen het nominale (schijnbare) vermogen en het opgenomen (actieve) vermogen, die met elkaar verbonden zijn door een factor (cos (f)).

Dit betekent dat voor de werking van het apparaat een stroomsterkte nodig is die gelijk is aan het opgenomen vermogen gedeeld door deze factor:

I_p = I / cos (f)

Waarbij:

• I_p – de sterkte van de nominale stroom, die wordt gebruikt bij de belastingsberekeningen;
• I – de sterkte van de door het apparaat opgenomen stroom;
• cos (f) <= 1.

Gewoonlijk wordt de nominale stroom direct of via opgave van de cos (f)-waarde vermeld in het technisch gegevensblad van het elektrische apparaat.

Zo is bijvoorbeeld de waarde van de factor voor fluorescentielichtbronnen gelijk aan 0,9; voor LED-lampen ongeveer 0,6; voor gewone gloeilampen 1. Als de documentatie verloren is gegaan, maar het opgenomen vermogen van huishoudelijke apparaten bekend is, wordt voor de zekerheid cos (f) = 0,75 genomen.

De in de tabel aangegeven aanbevolen waarden van de arbeidsfactor kunnen worden gebruikt bij de berekening van elektrische belastingen wanneer gegevens over de nominale stroom ontbreken.

Over hoe u een automatische schakelaar selecteert op basis van het vermogen van de belasting, staat in het volgende artikel, met de inhoud waarvan wij u aanraden kennis te nemen.

Keuze van de aderdiameter

Voordat u een stroomkabel van de verdeelkast naar een groep verbruikers legt, moet u het vermogen van de elektrische apparaten bij gelijktijdig gebruik berekenen. De doorsnede van elke aftakking wordt gekozen aan de hand van rekentabellen, afhankelijk van het type metaal van de bedrading: koper of aluminium.

Draadfabrikanten begeleiden hun geproduceerde producten met dergelijke referentiematerialen. Als deze ontbreken, baseren zij zich op gegevens uit de handleiding “Regels voor de inrichting van elektrische installaties” of voeren zij een berekening van de kabeldoorsnede uit.

Echter, vaak nemen consumenten het zekere voor het onzekere en kiezen ze niet de minimaal toegestane doorsnede, maar een maat groter. Zo kiezen ze bijvoorbeeld bij de aankoop van een koperen kabel voor een lijn van 5 kW een aderdiameter van 6 mm², terwijl volgens de tabel een waarde van 4 mm² voldoende is.

De referentietabel in de PUE maakt het mogelijk de benodigde doorsnede uit de standaardreeks te kiezen voor verschillende bedrijfsomstandigheden van een koperen kabel.

Dit is om de volgende redenen gerechtvaardigd:

• Langduriger gebruik van een dikke kabel die zelden wordt blootgesteld aan de maximaal toegestane belasting voor zijn doorsnede. Het opnieuw aanleggen van de elektrische bedrading is een lastige en kostbare klus, vooral als de ruimte recentelijk is gerenoveerd.
• De reservecapaciteit maakt het mogelijk om zonder problemen nieuwe elektrische apparaten op de netwerktak aan te sluiten. Zo kunt u in de keuken een extra vriezer toevoegen of de wasmachine uit de badkamer naar de keuken verplaatsen.
• Het starten van apparaten met elektromotoren veroorzaakt hoge aanloopstromen. In dit geval treedt er een spanningsval op, die zich niet alleen uit in het flikkeren van verlichtingslampen, maar ook kan leiden tot schade aan de elektronica van een computer, airconditioner of wasmachine. Hoe dikker de kabel, hoe kleiner de spanningsschommeling.

Helaas zijn er op de markt veel kabels die niet volgens GOST zijn gemaakt, maar volgens de eisen van diverse TU.

Vaak voldoet de doorsnede van hun aders niet aan de eisen, of zijn ze gemaakt van een geleidend materiaal met een hogere weerstand dan toegestaan. Daarom is het werkelijke maximale vermogen waarbij de kabel veilig kan worden verwarmd, vaak lager dan in de normatieve tabellen.

Deze foto toont de verschillen tussen kabels gemaakt volgens GOST (links) en volgens TU (rechts). Het verschil in aderdoorsnede en dichtheid van de isolatiemateriaalaansluiting is duidelijk.

Berekening van de nominale waarde van de schakelaar voor kabelbescherming

De in de verdeelkast geïnstalleerde stroomonderbreker moet de uitschakeling van de leiding garanderen wanneer de stroomsterkte de voor de elektrische kabel toegestane grenzen overschrijdt. Daarom moet voor de schakelaar een berekening van de maximaal toegestane nominale waarde worden uitgevoerd.

Volgens de PUE wordt de toelaatbare continue belasting van koperen kabels die in kokers of door de lucht (bijvoorbeeld boven een verlaagd plafond) worden gelegd, uit de bovenstaande tabel gehaald. Deze waarden zijn bedoeld voor noodgevallen van overbelasting.

Sommige problemen beginnen bij het correleren van het nominale vermogen van de schakelaar met de toegestane langdurige stroom, wanneer dit wordt gedaan volgens de geldende GOST R 50571.4.43-2012.

Er wordt een fragment van par. 433.1 GOST R 50571.4.43-2012 getoond. In formule “2” is een onnauwkeurigheid aanwezig, en voor een juist begrip van de definitie van de variabele In dient bijlage “1” in acht te worden genomen.

Ten eerste misleidt de verklaring van de variabele I_n als nominaal vermogen, als men geen aandacht besteedt aan bijlage “1” bij dit punt van de GOST. Ten tweede bevat formule “2” een typfout: de coëfficiënt 1,45 is onjuist toegevoegd, en dit feit wordt door vele specialisten bevestigd.

Volgens punt 8.6.2.1. van GOST R 50345-2010 is de conditionele tijd voor huishoudelijke schakelaars met een nominale stroom tot 63 A gelijk aan 1 uur. De ingestelde uitschakelstroom is gelijk aan de nominale waarde vermenigvuldigd met een factor 1,45.

Derhalve moet, volgens zowel de eerste als de gewijzigde tweede formule, de nominale stroomsterkte van de schakelaar worden berekend met de volgende formule:

I_n <= I_Z / 1,45

Waarbij:

• I_n – de nominale stroom van de automaat;
• I_Z – de langdurig toegestane stroom van de kabel.

We berekenen de nominale waarden van de schakelaars voor standaard kabeldoorsneden bij eenfasige aansluiting met twee koperen aders (220 V). Hiervoor delen we de langdurig toegestane stroom (bij luchtinstallatie) door de uitschakelfactor 1,45.

We kiezen een automaat zodanig dat de nominale waarde kleiner is dan deze waarde:

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

Automatische schakelaars van 13 A zijn zelden verkrijgbaar, daarom worden in plaats daarvan vaker apparaten met een nominaal vermogen van 10 A gebruikt.

Kabels op basis van aluminium aders worden tegenwoordig zelden gebruikt bij de installatie van interne bedrading. Ook daarvoor is er een tabel waarmee u de doorsnede kunt kiezen op basis van de belasting.

Op vergelijkbare wijze berekenen we voor aluminium kabels de nominale waarden van de automaten:

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

Als de fabrikant van stroomkabels een andere relatie tussen het toegestane vermogen en de dwarsdoorsnede opgeeft, moet de waarde voor de schakelaars opnieuw worden berekend.

De formules voor de afhankelijkheid van stroomsterkte van vermogen verschillen voor een eenfasig en een driefasig netwerk. Veel mensen die apparaten hebben die ontworpen zijn voor spanningen van 380 Volt, maken op dit punt een fout.

Hoe u de technische parameters van een automatische schakelaar aan de hand van de markering kunt bepalen, wordt hier in detail uiteengezet. Wij raden u aan kennis te nemen van het informatieve materiaal.

Voorkomen van overbelasting door verbruikers

Soms wordt er op de lijn een automaat geïnstalleerd met een nominaal vermogen dat aanzienlijk lager is dan nodig om de functionaliteit van de elektrische kabel te garanderen.

Het is zinvol om de nominale waarde van de schakelaar te verlagen als het totale vermogen van alle apparaten in de keten aanzienlijk lager is dan de kabel kan weerstaan. Dit gebeurt als er om veiligheidsredenen na de installatie van de bedrading enkele apparaten van de lijn zijn verwijderd.

Dan is het verlagen van het nominale vermogen van de automaat gerechtvaardigd vanuit het oogpunt van een snellere reactie op optredende overbelastingen.

Bijvoorbeeld, bij het vastlopen van een motorlager neemt de stroom in de wikkeling sterk toe, maar niet tot kortsluitingswaarden. Als de automaat snel reageert, smelt de wikkeling niet, wat de motor redt van een dure omwikkelingsprocedure.

Ook wordt een nominale waarde kleiner dan de berekende gebruikt vanwege strikte beperkingen per circuit. Bijvoorbeeld, voor een eenfasig netwerk bij de ingang van een appartement met een elektrisch fornuis is een schakelaar van 32 A geïnstalleerd, wat resulteert in 32 * 1,13 * 220 = 8,0 kW toegestaan vermogen. Stel dat bij het aanleggen van de bedrading in het appartement 3 lijnen zijn georganiseerd met groepsautomaten van 25 A.

Als het aantal in de verdelingskast geïnstalleerde groepsautomaten groot is, moeten ze worden gelabeld en genummerd. Anders raakt men in de war.

Stel dat op een van de lijnen de belasting langzaam toeneemt. Wanneer het opgenomen vermogen de waarde bereikt die overeenkomt met de gegarandeerde uitschakeling van de groepsschakelaar, blijft er voor de andere twee secties slechts (32 – 25) * 1,45 * 220 = 2,2 kW over.

Dit is zeer weinig ten opzichte van het totale verbruik. Bij een dergelijke configuratie van de verdeelkast zal de ingangsautomaat vaker uitschakelen dan de apparaten op de lijnen.

Daarom moeten, om het principe van selectiviteit te behouden, op de secties schakelaars met een nominale waarde van 20 of 16 ampère worden geplaatst. Dan zal bij dezelfde onbalans in het opgenomen vermogen op de andere twee schakels in totaal 3,8 of 5,1 kW vallen, wat acceptabel is.

Laten we de mogelijkheid bekijken van het installeren van een schakelaar met een nominale stroom van 20 A aan de hand van het voorbeeld van een aparte lijn die voor de keuken is bestemd.

Hierop zijn de volgende elektrische apparaten aangesloten die tegelijkertijd kunnen worden ingeschakeld:

• Koelkast, nominaal vermogen 400 W en startstroom 1,2 kW;
• Twee vriezers, vermogen 200 W;
• Oven, vermogen 3,5 kW;
• Tijdens het gebruik van de elektrische oven mag slechts één extra apparaat worden ingeschakeld, waarvan de krachtigste een waterkoker is die 2,0 kW verbruikt.

Een 20 ampère automaat kan meer dan een uur stroom doorlaten met een vermogen van 20 * 220 * 1,13 = 5,0 kW. Gegarandeerde uitschakeling binnen een uur gebeurt bij een doorgelaten stroom van 20 * 220 * 1,45 = 6,4 kW.

In de keuken moeten de koelapparatuur en het fornuis een permanente elektrische aansluiting hebben. Als er een risico op stroomoverschrijding bestaat, kan het gelijktijdig gebruik van andere apparaten worden uitgesloten door slechts twee stopcontacten voor hen te reserveren.

Bij het gelijktijdig inschakelen van de oven en de waterkoker bedraagt het totale vermogen 5,5 kW of 1,25 keer de nominale waarde van de automaat. Aangezien de waterkoker kort werkt, zal er geen uitschakeling optreden. Als op dat moment de koelkast en beide vriezers worden ingeschakeld, bedraagt het vermogen 6,3 kW of 1,43 keer de nominale waarde.

Deze waarde ligt al dicht bij de parameter van gegarandeerde uitschakeling. De kans op een dergelijke situatie is echter zeer klein en de duur ervan zal verwaarloosbaar zijn, omdat de bedrijfstijd van de motoren en de waterkoker kort is.

De startstroom die ontstaat bij het opstarten van de koelkast, zelfs in combinatie met alle werkende apparaten, zal niet voldoende zijn om de elektromagnetische uitschakelaar te activeren. Onder de gegeven omstandigheden kan dus een automaat van 20 A worden gebruikt.

Het enige nuance is de mogelijkheid om de spanning te verhogen tot 230 V, wat is toegestaan door normatieve documenten. In het bijzonder bepaalt GOST 29322-2014 (IEC 60038:2009) de standaardspanning op 230 V met de mogelijkheid om 220 V te gebruiken.

Momenteel wordt in de meeste netwerken elektriciteit geleverd met een spanning van 220 V. Als de stroomparameter is aangepast aan de internationale standaard van 230 V, kunnen de nominale waarden opnieuw worden berekend in overeenstemming met deze waarde.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Constructie van de schakelaar. Keuze van de hoofdschakelaar afhankelijk van het aangesloten vermogen. Regels voor de stroomverdeling:

Keuze van de schakelaar op basis van de stroomvoerend vermogen van de kabel:

Het berekenen van de nominale stroom van de schakelaar is een complexe taak, waarvoor rekening moet worden gehouden met vele omstandigheden. Het gemak van onderhoud en de veiligheid van het lokale elektriciteitsnet hangen af van de geïnstalleerde automaat.

Als u twijfelt over de mogelijkheid om de juiste keuze te maken, moet u een ervaren elektricien raadplegen.

Schrijf alstublieft uw opmerkingen in het onderstaande blok. Vertel over uw eigen ervaring met het kiezen van automatische schakelaars. Deel nuttige informatie en foto's over het onderwerp van het artikel, stel vragen.