Aký je menovitý prúd v elektrotechnike

Vysvetľujúci slovník ruského jazyka akademika Ozhegova vysvetľuje význam slova „nominálny“, ako je určené, pomenované, ale neplní si svoje povinnosti, vymenovanie, to znamená fiktívne.

Táto definícia celkom presne vysvetľuje elektrické pojmy menovitého napätia, prúdu a výkonu. Zdá sa, že existujú, sú definované a definované, ale v skutočnosti slúžia len ako usmernenia pre elektrikárov. Skutočné číselné vyjadrenia týchto parametrov sa v skutočnosti líšia od nastavených hodnôt.

Napríklad všetci poznáme striedavú jednofázovú sieť s napätím 220 voltov, ktorá sa považuje za nominálnu. V skutočnosti môže jeho hodnota podľa GOST dosiahnuť iba hornú hranicu 252 voltov. Takto funguje štátny štandard.

Rovnaký obrázok je možné vidieť s menovitým prúdom.

Princíp stanovenia menovitého prúdu

Ako základ pre výber jej hodnoty sa bral maximálny možný tepelný ohrev elektrických vodičov vrátane ich izolácie, ktoré musia pri záťaži spoľahlivo fungovať neobmedzene dlho.

Pri menovitom prúde sa udržiava tepelná rovnováha medzi:

• zahrievanie drôtov teplotným účinkom elektrických nábojov, opísané pôsobením Joule-Lenzovho zákona;

• chladenie v dôsledku odvádzania časti tepla do okolia.

V tomto prípade by teplo Q1 nemalo ovplyvniť mechanické a pevnostné charakteristiky kovu a Q2 — na zmenu chemických a dielektrických vlastností izolačnej vrstvy.

Aj keď je menovitý prúd mierne prekročený, po určitom čase bude potrebné odstrániť napätie z elektrického zariadenia, aby sa ochladil kov prúdového vodiča a izolácia. V opačnom prípade sa zhoršia ich elektrické vlastnosti a dôjde k rozpadu dielektrickej vrstvy alebo deformácii kovu.

Akékoľvek elektrické zariadenie (vrátane zdrojov prúdu, jeho spotrebiteľov, spojovacích vodičov a systémov, ochranných zariadení) je vypočítané, navrhnuté a vyrobené tak, aby fungovalo pri určitom menovitom prúde.

Jeho hodnota je uvedená nielen v technickej dokumentácii závodu, ale aj na kryte alebo štítkoch elektrického zariadenia.

Vyššie uvedená fotografia jasne ukazuje aktuálne hodnoty 2,5 a 10 ampérov, ktoré sa vyrábajú lisovaním pri výrobe elektrickej zástrčky.

Aby bolo možné štandardizovať zariadenie, GOST 6827-76 zavádza množstvo menovitých prúdov, pri ktorých musia fungovať takmer všetky elektrické inštalácie.

Ako vybrať ochranné zariadenie pre menovitý prúd

Keďže menovitý prúd určuje možnosť dlhodobej prevádzky elektrického zariadenia bez akéhokoľvek poškodenia, potom sú všetky zariadenia na ochranu prúdu nakonfigurované tak, aby fungovali pri jeho prekročení.

V praxi často dochádza k situáciám, keď na krátku dobu dôjde z rôznych dôvodov k preťaženiu v silovom obvode. V tomto prípade teplota kovu vodiča a izolačnej vrstvy nestihne dosiahnuť hranicu, keď sú porušené ich elektrické vlastnosti.

Z týchto dôvodov je zóna preťaženia rozdelená na samostatnú zónu, ktorá je obmedzená nielen veľkosťou, ale aj dĺžkou pôsobenia. Po dosiahnutí kritických teplotných hodnôt izolačnej vrstvy a kovu vodiča je potrebné odstrániť napätie z elektrickej inštalácie, aby sa ochladila.

Tieto funkcie vykonávajú tepelné ochrany proti preťaženiu:

• istič;

• tepelné uvoľnenia.

Vnímajú tepelnú záťaž a prispôsobujú sa vypnutiu s určitým časom. Nastavenie ochrán, ktoré vykonávajú «chvíľkové» prerušenie záťaže, je o niečo vyššie ako prúd preťaženia. Pojem „okamžitý“ vlastne definuje akciu v čo najkratšom časovom období. Pre dnešné najrýchlejšie nadprúdové ochrany dôjde k prerušeniu za menej ako 0,02 sekundy.

Prevádzkový prúd v normálnom režime napájania je zvyčajne menší ako nominálna hodnota.

V uvedenom príklade je prípad analyzovaný pre striedavé obvody. V obvodoch s jednosmerným napätím nie je zásadný rozdiel vo vzťahu medzi prevádzkovým, menovitým prúdom a výberom nastavení pre ochrannú prevádzku.

Ako je istič nakonfigurovaný tak, aby fungoval pri menovitom prúde

Pri ochrane priemyselných zariadení a domácich elektrických sietí sú najbežnejšie automatické spínače, ktoré vo svojom dizajne kombinujú:

• tepelne oneskorené uvoľňovanie;

• prerušenie prúdu, veľmi rýchle vypnutie núdzového režimu.

V tomto prípade sa ističe vyrábajú pre menovité napätie a prúd. Ochranné zariadenia sa vyberajú podľa ich veľkosti, aby fungovali v špecifických podmienkach určitého obvodu.

Na tento účel normy definujú 4 typy charakteristík prúdu a času pre rôzne konštrukcie strojov. Sú označené latinskými písmenami A, B, C, D a sú určené na zaručené odpojenie porúch s násobkom menovitého prúdu od 1,3 do 14.

Istič časového prúdu, berúc do úvahy okolitú teplotu, je vybraný pre určitý typ záťaže, napríklad:

• polovodičové zariadenia;

• osvetľovacie systémy;

• obvody so zmiešaným zaťažením a miernymi nábehovými prúdmi;

• obvody s vysokou kapacitou preťaženia.

Charakteristika prúd-čas môže pozostávať z troch zón pôsobenia, ako je znázornené na obrázku, alebo dvoch (bez stredu).

Označenie menovitého prúdu sa nachádza na kryte stroja. Na obrázku je prepínač označený menovitým prúdom 100 ampérov.

To znamená, že bude fungovať (vypne sa) nie z menovitého prúdu (100 A), ale z jeho prebytku. Predpokladajme, že ak je prerušovač stroja nastavený na násobok 3,5, potom prúd 100 × 3,5 = 350 ampérov alebo viac ním bude zastavený bez časového oneskorenia.

Keď je tepelná spúšť nastavená na násobok 1,25, potom pri dosiahnutí hodnoty 100 × 1,25 = 125 ampérov dôjde k vypnutiu po určitom čase, napríklad po jednej hodine. V tomto prípade bude obvod počas tohto obdobia pracovať s preťažením.

Je potrebné mať na pamäti, že čas vypnutia stroja ovplyvňujú aj ďalšie faktory súvisiace s udržiavaním ochranného teplotného režimu:

• environmentálne podmienky;

• stupeň naplnenia rozvádzača zariadením;

• možnosť vykurovania alebo chladenia z externých zdrojov.

Ako je hodnotená kabeláž a istič?

Na určenie hlavných elektrických parametrov ochrán a vodičov je potrebné vziať do úvahy zaťaženie, ktoré sa na ne vzťahuje. Na tento účel sa vypočítava podľa nominálneho výkonu zariadení súvisiacich s prácou, berúc do úvahy koeficient ich zamestnanosti.

Napríklad umývačka riadu, multivarič, elektrická rúra a mikrovlnná rúra sú pripojené k výstupnej skupine umiestnenej v kuchyni, ktorá spotrebuje celkový výkon v normálnom režime 5660 wattov (s prihliadnutím na frekvenciu spínania).

Menovité napätie domácej siete je 220 voltov. Určte záťažový prúd, ktorý bude pretekať cez vodiče a ochranné zariadenia, vydelením výkonu napätím. I = 5660/220 = 25,7 A.

Ďalej sa pozrieme na tabuľku s počtom menovitých prúdov pre elektrické zariadenia.Na takýto prúd nemá istič. Ale výrobcovia vyrábajú stroje pre 25 ampérov. Jeho hodnota je najbližšie k našim cieľom. Preto ho vyberáme ako základ pre ochranné zariadenie pre elektroinštaláciu spotrebiteľov výstupnej skupiny.

Ďalej sa musíme rozhodnúť pre materiál drôtov a prierez. Zoberme si meď ako základ, pretože hliníkové rozvody, dokonca aj pre domáce účely, už nie sú populárne kvôli svojim vlastnostiam.

Príručky pre elektrikárov obsahujú tabuľky na výber vodičov z rôznych materiálov pre prúdové zaťaženie. Zoberme si náš prípad, berúc do úvahy skutočnosť, že elektroinštalácia sa vykonáva samostatným káblom s PE izoláciou skrytým v odkvape steny. Predpokladá sa, že teplotné limity zodpovedajú podmienkam v miestnosti.

Tabuľka nám poskytne informáciu, že minimálny prípustný prierez štandardného medeného drôtu pre náš prípad je 4 mm štvorcový. Nemôžete brať menej, ale je lepšie zvýšiť.

Niekedy je problém s výberom stupňa ochrany už fungujúcej elektroinštalácie. V tomto prípade je úplne opodstatnené určiť zaťažovací prúd spotrebiteľskej siete pomocou elektrického meracieho prístroja a porovnať ho s prúdom vypočítaným vyššie uvedenou teoretickou metódou.

Pojem "menovitý prúd" teda pomáha elektrikárom orientovať sa v technických charakteristikách elektrických zariadení.