Трехфазного автомата расчет: Страница не найдена

Содержание

Вводной автомат. Расчет, выбор вводного автомата для квартиры

 

Вступление

Здравствуйте. Вводной автомат это обязательное устройство электропроводки квартиры предназначенное для защиты всей электропроводки от перегрева и токов короткого замыкания, а также общего отключения электропитания квартиры. О выборе, расчете вводного автомата пойдет речь в этой статье.

Назначение вводного автомата

Вводной автомат должен обеспечить защиту проводов и кабелей от перегрева, способного вызвать их разрушение или пожар. Причинами перегрева могут быть длительные перегрузки или значительные токи короткого замыкания.

Для предотвращения перегрева проводов используют хорошо испытанное решение : вводной автоматический выключатель (автомат защиты), содержит тепловой и электромагнитный расцепитель. Вводной автомат также обеспечивает выполнение функций отключения всей электросети квартиры и разделение питающей линии от групповых электрических цепей квартиры.

Выбор вводного автомата для электропроводки квартиры

Выбор вводного автомата зависит от следующих условий и величин:

  • Величины линейного напряжения;
  • Режима нейтрали;
  • Частоты тока;
  • Характеристик токов короткого замыкания;
  • Установленной мощности;

Величина линейного напряжения

Для нашей электросети значение фазного и линейного напряжения для квартиры величины постоянные. Это 220 Вольт или 380 Вольт соответственно.

Частота тока

Частоты тока величина тоже постоянная. Это 50 Герц (Гц).

Режим нейтрали

Режим нейтрали это тип заземления, используемый в вашем доме. В подавляющем большинстве это система TN ,система с глухозаземленной нейтралью c различными ее вариациями (TN-C; TN-C-S; TN-S).

Характеристики токов короткого замыкания

Короткое замыкание это несанкционированное соединение двух фазных проводников или фазного и нулевого рабочего проводников или фазного проводника с системой заземления. Самое опасное короткое замыкание (КЗ), которое учитывается в расчетах электросхем, это замыкание трех фазных проводников находящихся под напряжением.

Ток короткого замыкания это важная характеристика для выбора автомата защиты. Для выбора вводного автомата рассчитывается ожидаемый ток короткого замыкания.

Расчет ожидаемого тока короткого замыкания для трехфазной сети, короткое замыкание (КЗ) между фазами:

  • I-ожидаемый ток короткого замыкания, A.
  • U-Линейное напряжение,
  • p-Удельное сопротивление жилы кабеля, для меди 0, 018, для алюминия 0,027;
  • L-Длина защищаемого провода;
  • S-Площадь сечения жилы кабеля, мм2;

Расчет ожидаемого тока короткого замыкания (КЗ) между фазой и нейтралью

  • Uo-Напряжение между фазой и нейтралью;
  • m-Отношение сопротивления нейтрального провода и сопротивлением фазного проводи или площадью сечения фазного и нейтральных проводов, если они изготовлены из одного материала.
  • P-Удельное сопротивление жилы кабеля, для меди 0, 018, для алюминия 0,027

Режим нейтрали для выбора вводного автомата

Для различных режимов нейтрали применяются следующие вводные автоматы

Выбор вводного автомата для системы TN-S:

Вводной автомат для системы TN-S должен быть

  • Однополюсной с нулем или двухполюсной,
  • Трехполюсной с нейтралью или четырехполюсной.

Это необходимо для одновременного отключения электросети квартиры от нулевого рабочего и фазных проводников со стороны ввода электропитания. так как нулевой и защитный проводники разделены на всем протяжении.

Выбор вводного автомата для системы TN-C:

Для системы питания TN-C вводной автомат защиты устанавливается однополюсной (при электропитании 220 В) или трехполюсной (при питании 380В). Устанавливаются они на фазные рабочие проводники.

Расчет вводного автомата для электросети квартиры

Расчет вводного автомата для электросети квартиры 380 Вольт

Для выбора вводного автомата рассчитываем ток нагрузки:

  • Uн-Напряжение сети;
  • Pp-Расчетная мощность;
  • Cosф-(Косинус фи)Коэффициент мощности;
  • Для отстойки от ложного срабатывания номинальный ток теплового расцепителя вводного автомата выбираем на 10% больше:
  • Iт. р.=Iр×1,1

Расчет вводного автомата для электросети квартиры 220 Вольт

  • Iр=Pр/Uф×cosф
  • Uф –фазное напряжение;
  • Iт.р.=Iр×1,1

Примечание: Cosф (Косинус фи) Коэффициент мощности: Безразмерная величина характеризирующая наличие в нагрузке реактивной мощности. По сути отношение активной к реактивной мощности. 

©Elesant.ru

Нормативные документы

  • ГОСТ Р 50571.5-94 (ГОСТ 30331.5-95) Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от сверхтока
  • ПУЭ, часть 3, (изд.шестое) Защита и автоматика.

Другие статьи раздела: Электромонтаж

 

 

6 важных критериев выбора автоматического выключателя

 

Основное назначение автоматического выключателя – защита электропроводки от токов короткого замыкания (в дальнейшем КЗ) и перегрузок электросети. Если произойдет аварийная ситуация и по домашней проводке пройдет сверхток, изоляция кабеля мгновенно расплавится, а сама проводка вспыхнет, как бенгальские огни.

Результат будет, как Вы понимаете, плачевный – возникновения пожара и что еще хуже – поражение электрическим током. Чтобы такого не произошло, в квартирном щитке нужно обязательно установить автомат (а лучше несколько) с подходящими характеристиками. О том, как выбрать автоматический выключатель по току, сечению кабеля и остальным техническим характеристикам, читайте дальше! Сразу же советуем обязательно просмотреть видео инструкцию, предоставленную ниже, в которой наглядно показывается методика расчета нужных параметров автоматики.

Содержание:

Основные критерии выбора
Недопустимые ошибки при покупке

Что защищает автоматический выключатель

Прежде чем подбирать автомат, стоит разобраться, как он работает и что он защищает. Многие люди считают, что автомат защищает бытовые приборы. Однако это абсолютно не так. Автомату нет никакого дела до приборов, которые вы подключаете к сети – он защищает электропроводку от перегрузки.

Ведь при перегрузке кабеля или возникновении короткого замыкания возрастает сила тока, что приводит к перегреву кабеля и даже возгоранию проводки.

Особенно сильно возрастает сила тока при коротком замыкании. Величина силы тока может возрасти до нескольких тысяч ампер. Конечно, никакой кабель не способен долго продержаться при такой нагрузке. Тем более, кабель сечением 2,5 кв. мм, который часто используют для прокладки электропроводки в частных домовладениях и квартирах. Он попросту загорится, как бенгальский огонь. А открытый огонь в помещении может привести к пожару.

Поэтому правильный расчет автоматического выключателя играет очень большую роль. Аналогичная ситуация возникает при перегрузках — автоматический выключатель защищает именно электропроводку.

Когда нагрузка превышает допустимое значение, сила тока резко возрастает, что приводит к нагреванию провода и оплавлению изоляции. В свою очередь, это может привести к возникновению короткого замыкания. А последствия такой ситуации предсказуемы – открытый огонь и пожар!

Автомат вводной: особенности выбора и виды

При подаче электричества в квартиру на этажном электрощите могут быть установлены следующие аппараты коммутации ввода:

автоматический выключатель;
предохранители;
пакетный выключатель;
рубильник.

Вводной автомат (ВА) – это автоматический выключатель подачи электричества от питающей сети к объекту, если возникает перегрузка в цепи, или произошло короткое замыкание (КЗ). От перечисленных аппаратов он отличается большей величиной номинального тока. На фото изображен щит с расположенным в нем сверху вводным автоматом.

Щит с автоматическим выключателем

Правильнее называть устройство – вводный автоматический выключатель. Поскольку он ближе других устройств находится к воздушной линии, аппарат должен обладать повышенной коммутационной стойкостью (ПКС), характеризующей нормальное срабатывание устройства при возникновении КЗ (максимальный ток, при котором автоматический выключатель способен хотя бы однократно разомкнуть электрическую цепь). Показатель указывается на маркировке прибора.

Типы автоматов ввода

Подача электричества к объекту зависит от его потребностей и схемы электросети. При этом подбираются соответствующие типы автоматов.

Однополюсный

Вводный выключатель с одним полюсом применяется в электросети с одной фазой. Устройство подключается к питанию через клемму (1) сверху, а нижняя клемма (2) соединяется с отходящим проводом (рис. ниже).

Схема однополюсного автомата

Автомат с одним полюсом устанавливается в разрыв фазного провода и отключает его от нагрузки при возникновении аварийной ситуации (рис. ниже). По принципу действия он ничем не отличается от автоматов, установленных на отводящих линиях, но его номинал по току выше (40 А).

Схема вводного однополюсного автомата

Питающая фаза красного цвета подключается к нему, а затем – к счетчику, после чего распределяется на групповые автоматы. Нейтральный провод синего цвета проходит сразу на счетчик, а с него на шину N, затем подключается к каждой линии.

Автомат ввода, установленный перед счетчиком, должен быть опломбирован.

Вводной автомат защищает кабель ввода от перегрева. Если КЗ произойдет на одной из линий ответвлений от него, сработает ее автомат, а другая линия останется работоспособной. Подобная схема подключения позволяет быстро найти и устранить неисправность во внутренней сети.

Двухполюсный

Двухполюсник представляет собой блок с двумя полюсами. Они снабжены объединенным рычажком и имеют общую блокировку между механизмами отключения. Эта конструктивная особенность важна, так как ПУЭ запрещают производить разрыв нулевого провода.

Не допускается установка двух однополюсников вместо одного двухполюсника.

Вводной автомат с двумя полюсами применяется при однофазном вводе из-за особенностей схем подключения в домах старой постройки. В квартиру делается ответвление от стояка межэтажного электрощита однофазной двухпроводной линией. Жэковский электрик может случайно поменять местами провода, ведущие в квартиру. При этом нейтраль окажется на вводном однофазном автомате, а фаза – на нулевых шинах.

Чтобы обеспечить полную гарантию отключения, надо обесточить квартирный щиток с помощью двухполюсника. Кроме того, часто приходится менять пакетный выключатель в этажном щите. Здесь удобнее сразу поставить вместо него двухполюсный вводной автомат.

В квартиру нового дома идет сеть с фазой, нейтралью и заземлением со стандартной цветовой маркировкой. Здесь также не исключена возможность перепутывания проводов из-за низкой квалификации электрика или просто ошибки.

Еще одной причиной установки двухполюсника является замена пробок. На старых квартирных щитках еще остались пробки, которые установлены на фазе и на нуле. Схема соединений при этом остается прежней.

ПУЭ запрещают установку предохранителей в нулевых рабочих проводах.

Двухполюсник в данной ситуации установить удобнее, поскольку нет необходимости переделывать схему.

При подключении электричества к частному дому по схеме ТТ двухполюсник необходим, так как в такой системе возможно появления разности потенциалов между нейтральным и заземляющим проводом.

На рис. ниже изображена схема подключения электричества в квартиру с однофазным вводом через двухполюсный автомат.

Схема ввода с двухполюсным автоматом

Питающая фаза подается на него, а затем – на счетчик и на устройство противопожарного защитного заземления УЗО, после чего распределяется на групповые автоматы. Нейтральный провод проходит сразу на счетчик, с него на УЗО, шину N, а затем подключается к УЗО каждой линии. Нулевой проводник заземления зеленого цвета подключается сразу к шине PE, а с нее подходит к заземляющим контактам розеток №1 и №2.

Вводной автоматический выключатель защищает кабель ввода от перегрева и КЗ. Он также может сработать при КЗ на отдельной линии, если там неисправен другой автомат. Номиналы счетчика и противопожарного УЗО подбираются выше (50 А). В этом случае устройства будут также защищены вводным автоматом от перегрузок.

Трехполюсный

Устройство применяется для трехфазной сети, чтобы обеспечить одновременное отключение всех фаз при перегрузке или коротком замыкании внутренней сети.

К каждой клемме трехполюсника подключается по фазе. На рис. ниже изображены его внешний вид и схема, где для каждого контура существуют отдельные тепловой и электромагнитный расцепители, а также дугогасительная камера.

Трехполюсный автомат в шкафу и его схема

При подключении к частному дому вводной автоматический выключатель устанавливается перед электросчетчиком с защитой на 63 А (рис. ниже). После счетчика ставится УЗО на ток утечки 300 мА. Это связано с большой протяженностью электропроводки дома, где имеет место высокий фон утечки.

После УЗО осуществляется разделение линий от распределительных шин (2) и (4) к розеткам, освещению, а также отдельным группам (6) подачи напряжения в пристройки, трехфазным нагрузкам и другим мощным потребителям.

Трехфазная сеть частного дома

Расчет автомата ввода

Независимо от того, является автомат вводным или нет, его рассчитывают путем суммирования токов отходящих к нагрузкам линий. Для этого определяется мощность всех подключаемых потребителей. Номинал определяется для одновременного включения всех потребителей электроэнергии. По этому максимальному току подбирается ближайший номинал автомата из стандартного ряда в сторону уменьшения.

Какой телевизионный кабель лучше: особенности выбора

Мощность вводного автомата зависит от номинального тока. При трехфазном питании мощность определяется тем, как подключены нагрузки.

Требуется также определить количество аппаратов коммутации. На ввод требуется только один выключатель, а затем по одному на каждую линию.

На мощные приборы типа электрокотла, водонагревателя, духового шкафа необходимо установить отдельные автоматы. В щитке должно быть предусмотрено место для установки дополнительных автоматических выключателей.

Выбор ВА

Выбор устройства производится по нескольким параметрам:

Номинальный ток. Его превышение приведет к срабатыванию автомата от перегрузки. Подборка номинального тока производится по сечению подключенной проводки. Для нее определяют допустимый максимальный ток, а затем выбирают номинальный для автомата, предварительно уменьшив его на 10-15%!,(MISSING) приводя к стандартному ряду в сторону уменьшения.
Максимальный ток КЗ. Автомат выбирается по ПКС, которая должна быть равна ему или превышать. Если максимальный ток КЗ составляет 4500 А, подбирается автомат на 4,5 кА. Класс коммутации подбирается для освещения – В (Iпуск>Iном в 3-5 раз), для мощных нагрузок типа отопительного котла – С (Iпуск>Iном в 5-10 раз), для трехфазного двигателя большого станка или сварочного аппарата – D (Iпуск>Iном в 10-12 раз). Тогда защита будет надежной, без ложных срабатываний.
Установленная мощность.
Режим нейтрали – тип заземления. В большинстве случаев он представляет собой систему TN с разными вариантами (TN-C, TN-C-S, TN-S),
Величина линейного напряжения.
Частота тока.
Селективность. Номиналы автоматов подбираются по распределению нагрузок в линиях, например, автомат ввода – 40 А, электроплита – 32 А, другие мощные нагрузки – 25 А, освещение – 10 А, розетки – 10 А.
Схема питания. Автомат подбирается по количеству фаз: одно,- или двухполюсный для однофазной сети, трех,- или четырехполюсный для трехфазной.
Изготовитель. С целью повышения степени безопасности, автомат выбирается у известных производителей и в специализированных магазинах.

Количество полюсов для трехфазной сети равно четырем. При наличии только трехфазных нагрузок со схемой подключения треугольником, можно использовать трехполюсный автомат.

Выключатель на вводе должен отключать фазы и рабочий ноль, так как в случае утечки на одной из фаз на ноль существует вероятность удара током.

Трехполюсный автомат можно применять для однофазной сети: фаза и ноль подключаются к двум клеммам, а третья останется свободной.

Выбор вводного автомата в зависимости от типа заземления:

Система TN-S: подводящие нулевые защитный и рабочий провода разделены от подстанции до потребителя (рис. а ниже). Чтобы одновременно отключить фазы и ноль применяются двухполюсные или четырехполюсные вводные автоматы (в зависимости от количества фаз на вводе). Если они с одним или тремя полюсами, нейтраль проводится отдельно от автоматов.
Система TN-С: подводящие нулевые защитный и рабочий провода совмещены и проходят до потребителя через общий проводник (рис. б). Автомат устанавливается однополюсный или трехполюсный на фазные проводники, а ноль вводится через счетчик на шину N.

Схемы распространенных типов заземлений

Установка

Почему выбивает автомат в щитке

Автомат ввода устанавливается в щитке сверху, с левой стороны. Отводящие линии удобно монтировать сверху вниз. При малом количестве нагрузок он может быть однополюсным и подключаться через фазный провод. В таком случае полного разрыва питающей цепи не происходит.

Монтаж обычно производится на DIN-рейку, при отключении питания.

Видео про электрощит

Критерии для выбора номиналов автомата по параметрам

Ответ на вопрос, как скоммутировать вводной электрощит, можно получить из видео ниже.

Как показывает практика, подключение вводного автомата не является сложной работой. Важно правильно рассчитать его по мощности, продумать схему соединений и установить с учетом особенностей, приведенных в статье.

Источник: elquanta.ru

3

Электрические вводы для трёхфазной сети

В квартирах, оборудованных электрическими плитами, а также некоторых домах может быть проведена трёхфазная сеть. В качестве вводных устройств используют трёхполюсные или четырёхполюсные АВ. Трёхполюсник применятся для одновременного отключения всех фаз сети в случае возникновения короткого замыкания (КЗ) или перегрузки. К каждой клемме прибора подключается отдельная фаза. После ВА устанавливается счетчик, защита которого должна быть 63 А. Поскольку в доме электропроводка имеет большую длину, то существует большой риск утечки тока. С этой целью после счетчика устанавливается УЗО на ток утечки 300 мА.

Четырёхполюсные автоматы являются довольно редким вариантом для использования их в трёхфазной сети. Они используются в случае подвода четырёхпроводной электросети. Главным отличием его от трёхполюсного автомата является то, что здесь нулевой провод подводится к четвертому полюсу после подключения на первых трёх фазовых проводов. Дальнейшая схема распределения проводов происходит по аналогии с трёхполюсным вводным устройством. Часто можно встретить варианты применения четырёхполюсного автомата для подключения четырёх фаз. В этом случае при замыкании на одной из линий будут обесточиваться все четыре.

При выборе вводного автомата для трёхфазной сети нужно сложить все нагрузки, приходящиеся на каждую фазу в отдельности. Рабочий ток автомата подсчитать просто. Для этого полученную сумму в киловаттах умножают на 1,52 (коэффициент для напряжения 380 В). Номинальный же ток автомата должен быть выше рабочего, поэтому подбираем для него ближайшее значение. Это условие действует в случае одинаковой нагрузки на все три фазы. В случае если на какую-то из них приходится большая нагрузка, расчет ведут по максимальному значению, показатель которого в киловаттах умножается на коэффициент 4,55 (для напряжения 220 В).

Какие бывают автоматы защиты

Для защиты проводников однофазной сети 220 В есть отключающие устройства однополюсные и двухполюсные. К однополюсным подключается только один проводник — фазный, к двухполюсным и фаза и ноль. Однополюсные автоматы ставят на цепи 220 В внутреннего освещения, на розеточные группы в помещениях с нормальными условиями эксплуатации. Их также ставят на некоторые виды нагрузки в трехфазных сетях, подключая одну из фаз.

Для трехфазных сетей (380 В) есть трех и четырех полюсные. Вот эти автоматы защиты (правильное название автоматический выключатель) ставят на трехфазную нагрузку (духовки, варочные панели и другое оборудование которое работает от сети 380 В).

В помещениях с повышенной влажностью (ванная комната, баня, бассейн и т.д.) ставят двухполюсные автоматические выключатели. Их также рекомендуют устанавливать на мощную технику — на стиральные и посудомоечные машины, бойлеры, духовые шкафы и т.д.

Просто в аварийных ситуациях — при коротком замыкании или пробое изоляции — на нулевой провод может попасть фазное напряжение. Если на линии питания установлен однополюсный аппарат, он отключит фазный провод, а ноль с опасным напряжением так и останется подключенным. А значит, остается вероятность поражения током при прикосновении. То есть, выбор автомата прост — на часть линий ставятся однополюсные выключатели, на часть — двухполюсные. Конкретное количество зависит от состояния сети.

Автоматы для однофазной сети

Для трехфазной сети существуют трехполюсные автоматические выключатели. Такой автомат ставится на входе и на потребителях, к которым подводятся все три фазы — электроплита, трехфазная варочная панель, духовой шкаф и т.д. На остальных потребителей ставят двухполюсные автоматы защиты. Они в обязательном порядке должны отключать и фазу и нейтраль.

Пример разводки трехфазной сети — типы автоматов защиты

Выбор номинала автомата защиты от количества подключаемых к нему проводов не зависит.

Как выбрать автоматический выключатель для дома, квартиры — Хозяин Дома

Вопрос о том, как выбрать автоматический выключатель для дома, квартиры или дачи встаёт перед нами не часто. Однако, когда возникает необходимость такого выбора, к решению этого вопроса нужно подходить со всей ответственностью.

Параметры автоматического выключателя должны соответствовать максимальной интенсивности электроэнергии в доме. Чем выше его значение, тем больше электрических устройств могут быть использованы одновременно.

При всём при этом безопасность людей, находящихся в доме, является приоритетом в любом случае. Какие нюансы необходимо учитывать при выборе?

Значение автоматических выключателей в электросистеме дома

Для защиты внутренней электропроводки здания, дома, дачи, квартиры от короткого замыкания, применяются автоматические выключатели, которые устанавливаются на каждую защищаемую линию в распределительном щите и на вводе в дом.

Номинал каждого автоматического выключателя в амперах зависит от разрешенной мощности для вводного автомата и от нагрузки в линии, перед который ставиться автомат, которая не может превышать мощности, которую может передавать кабель определенного сечения.

Учитывая все эти требования решение вопроса о выборе автоматического выключателя становится не совсем простым, но вполне выполнимым делом.

Выбор автоматического выключателя в зависимости от назначения

Правильное планирование и монтаж электрической системы в вашем доме или квартире предоставит комфортное и удобное освещение, а так же и стабильную и безопасную работу всего электрооборудования.

Приобретая автоматы для обеспечения экстренного отключения электропитания при превышении допустимой нагрузки в сети, следует обратить внимание на их качество и наличие сертификации или декларирования.

На этих элементах экономить не стоит.

Очень важно обеспечить установку автомата с соответствующей мощностью если вы прокладываете или меняете электропроводку в деревянном доме, как на объекте с повышенной потенциальной пожароопасностью.

Подбор основного вводного автомата

При подключении дома к электроснабжению, по проекту вам выдается разрешение на определенную мощность, которая определена в документах. При подключении к сети 220 В разрешенную мощность делим на 220 и получаем вводной ток, на который должен быть рассчитан автомат.

Выбор автоматического выключателя в зависимости от назначения: главный или линейный

Например, вам разрешили мощность 15 кВт. Находим разрешенный ток: 15000/220=68 А. Это означает, что вводной автомат можно ставить номиналом в 70 А и в щите все остальные автоматы должны быть рассчитаны на меньший ток срабатывания, для сохранения селективности отключения.

Читайте также  Как найти распаечную коробку в квартире

Ещё один пример расчёта для разрешенной мощности 20 кВт: 20000/220=90,0 А.

Подбор автоматических выключателей на отдельные линии

В лучшем случае для дома, квартиры нужен проект, который должны делать специалисты. Если проекта нет, то при выборе автоматов можно руководствоваться простыми правилами, которые с большой вероятностью позволят вам сделать правильный выбор. Подбор нагрузки выключателей на отдельные линии осуществляется аналогично подбору главного выключателя.

Один из способов определить соответствующее значение главного выключателя в вашем доме, это суммирование мощности всех устройств, которые работают, или могут работать одновременно.

Это, как правило, холодильник, телевизор, посудомоечная машина, стиральная машина, компьютер. Кроме того, не забывайте об освещении, отопительном котле и водонагревателе.  Таким же образом рассчитывайте нагрузку на линейные автоматы.

Ознакомьтесь с общими правилами подбора автоматов на отдельные линии:

Распределяйте нагрузку равномерно по комнатам, этажам. Желательно подключать каждую комнату или группу комнат на отдельный автомат
Сечение отходящих кабелей определяется нагрузкой и для большинства случаев будет достаточно кабеля 3х2,5, способного нести подключенную нагрузку до 5,9 кВт, а для его защиты устанавливать автомат не более 25А, а для большей надежности лучше ставить на 20А
При расчете нагрузки на одной линии, ее общая мощность не должна превышать мощность, которую может выдержать кабель.
Любой автомат в щите должен иметь меньший номинал по току, чем вводной автомат.
Для надежного срабатывания автоматов желательно сознательно уменьшать номинал автоматов и ставить на линии розеток автомат на 16А, на линии освещения 10А

Во время капитального ремонта квартиры или после новоселья, производиться монтаж новой электропроводки, с использованием медного кабеля, устанавливаются новые розетки и выключатели, подключаются электрические теплые полы и кондиционеры. Устанавливается новый электрический щит, счетчик и автоматические выключатели.

Каждая отдельная линия должна быть обеспечена автоматическим выключателем, который защищает её от перегрузки или короткого замыкания

Если щит собирает профессиональный электрик, которому можно доверять, то можно положиться на его опыт и знания.

Если монтаж электрооборудования производиться своими силами или нужна информация, для проверки работы электрика, то есть несложные рекомендации, без расчетов и формул, придерживаясь которых вы всегда сможете правильно выбрать автоматические выключатели для щита и кабель для квартиры.

Советы по выбору автоматического выключателя

Автомат защищает цепь от перегрузки и если на один питающий кабель вы подключите несколько мощных электроприборов, например электрочайник, стиральная машина, СВЧ печь и другие приборы, и суммарный ток будет выше, чем номинал автомата, он обесточит защищаемую цепь.

Автоматические выключатели на линии розеток нужно ставить на 16А, на линии освещения 10А. При этом вводной автомат должен иметь больший ток срабатывания, в данном случае 20А. Если вводной автомат стоит на 16А, то все остальные автоматические выключатели должны быть установлены на ток 10А и ниже.

Выбор автоматического выключателя по производителю

Не стоит экономить на автоматах, которые должны защищать вас от поражения электрическим током, а ваше имущество от пожара или неисправности. Нужно использовать только автоматы известных производителей.

Они могут стоить в 2-3 раза дороже, чем китайские или российские сделанные в Китае, но они обеспечивают уровень защиты в несколько десятков раз выше. Многие китайские автоматы после нескольких срабатываний могут вообще перестать реагировать на КЗ.

Нормальные автоматы способны сработать 10.000 раз, без потери надежности.

Вводной автоматический выключатель в квартиру

Перед счетчиком на кабеле ввода в квартиру стоит автомат. Его величина определена проектом электроснабжения и вы не имеете право ставить вместо него автоматический выключатель на больший ток. Вводной автомат защищает общедомовую сеть от перегрузок и короткого замыкания в вашей квартире. Увеличить номинал по току автомата, можно только по разрешению энергоснабжающей организации.

Выбор кабеля для прокладки электропроводки

По новым правилам, внутри жилых помещений, можно прокладывать новые кабели с жилами из меди.

Сечение жил в кабеле на розетки или на отдельную комнату, кухню или ванную комнату, нужно прокладывать 2,5 квадрата, например NYM 32,5 трех проводный кабель. На сеть освещения, в комнату или квартиру, берется кабель NYM 3х1,5.

Этим же кабелем делается разводка освещения по комнате. На стиральную машину достаточно кабеля NYM 32,5. Выбирать кабель меньшего сечения не целесообразно.

Источник: http://hozayindoma.ru/remont/kak-vybrat-avtomaticheskij-vyklyuchatel-dlya-doma-kvartiry.html

Основные критерии выбора

Итак, рассмотрим, как правильно подобрать наиболее важные параметры устройства для защиты проводки в доме и квартире.

Ток КЗ. Чтобы выбрать автоматический выключатель по току короткого замыкания, необходимо учитывать важное условие – правилами ПУЭ автоматы с наибольшей отключающей способностью менее 6 кА запрещаются. На сегодняшний день устройства могут иметь номиналы 3; 4,5; 6 и 10 кА. Если Ваш дом размещен рядом с трансформаторной подстанцией, нужно выбрать автоматический выключатель, срабатывающий при предельном коротком замыкании в 10 кА. В остальных случаях вполне достаточно подобрать коммутационный аппарат номиналом 6000 Амер.
Номинальный ток (рабочий). Следующий, не менее важный критерий выбора автомата для дома – по номинальному току. Данная характеристика отображает значение тока, свыше которого произойдет разъединение цепи и, соответственно, защита электропроводки от перегрузок. Чтобы выбрать подходящее значение (оно может быть 10, 16, 32, 40А и т.д.), необходимо опираться на сечение кабеля домашней проводки и мощность потребителей электроэнергии. Именно от того, насколько большой ток способны пропустить жилы через себя и в то же время, какая суммарная мощность всей бытовой техники, будет зависеть рабочий ток устройства коммутации. В данном случае для выбора подходящей характеристики автоматического выключателя рекомендуем сначала определить сечение кабеля в Вашем доме либо квартире, после чего руководствоваться данными таблицами:

Ток срабатывания. Одновременно с рабочим током автомата нужно подобрать его номинал по току срабатывания. Как Вы знаете, при включении мощных электроприборов пусковой ток может быть значительно Выше номинального (вплоть до 12 кратного значения). Чтобы автоматический выключатель не сработал, восприняв включение двигателя, как короткое замыкание, нужно правильно выбрать класс коммутационного аппарата. На сегодняшний день для бытового применения могут использоваться классы B, C и D. Для дома и квартиры лучше всего выбрать устройство класса B, если в кухне установлена газовая плита и нет мощных потребителей электроэнергии. Если установлена электроплита либо мощный электрический котел, лучше подобрать подходящий автомат класса C. Ну и если у Вас в частном доме задействованы электродвигатели большой мощности, необходимо осуществить выбор коммутационного аппарата с маркировкой «D».
Селективность. Данный термин подразумевает отключение в аварийной ситуации только определенного, проблемного участка, а не всей электроэнергии в доме. Тут уже нужно немного вникнуть в логическую цепочку и выбрать номиналы автоматических выключателей согласно обслуживающей линии. Вершину так называемого разветвления должен занимать вводной автомат, номинал которого не должен превышать максимально допустимую нагрузку на электропроводку, исходя из сечения провода. Номинальный ток вводного коммутационного аппарата должен превышать значение рабочего тока всех остальных, нижестоящих автоматических выключателей в щитке. Для частного дома рекомендуется на ввод выбрать аппарат на 40А, на электроплиту – 32А, на электроприборы до 5 кВт – 25А, розетки – 16А и освещение – 10А. При выборе такого варианта сборки распределительного щитка условие селективности будет удовлетворено.
Количество полюсов. Еще один, не менее важный критерий выбора, с которым, как правило, возникает меньше всего вопросов. Итак, для однофазной сети 220 Вольт на ввод рекомендуется выбрать двухполюсный однофазный автомат. На освещение и отдельно подключаемую бытовую технику (к примеру, стиральную машину, водонагреватель, кондиционер) нужно подобрать подходящий однополюсный автоматический выключатель. Если у Вас в доме трехфазная электросеть, на ввод купите четырехполюсный коммутационный аппарат. Ну и для защиты двигателя от сверхтоков нужно выбрать трехполюсный автомат на 380 Вольт.
Завод изготовитель. Очень важно правильно выбрать фирму автомата, иначе при покупке подделки далеко не факт, что указанные выше параметры по факту являются такими же. В результате, при токе КЗ электромагнитный расцепитель может не сработать и как следствие – пожар в доме. Чтобы такого не произошло рекомендуется осуществлять подбор коммутационных аппаратов и другой автоматики только от качественных фирм. Рейтинг лучших производителей автоматических выключателей мы предоставили в соответствующей статье!

Рекомендуем также просмотреть видео инструкцию, в которой предоставлены все необходимые таблицы и формулы для выбора автоматического выключателя по току, мощности и сечению кабеля:

Как правильно подобрать подходящий номинал коммутационного аппарата для дома и квартиры?

Перечисленные критерии выбора автоматического выключателя являются основными, и первым делом обращайте внимание на данные параметры. Следует отметить, что экономить на автоматах очень глупо! Разница между качественным изделием (от производителя ABB либо Schneider Electric) и подделкой не слишком велика, если учитывать, что на кону стоит Ваш дом и, что более важно – жизнь!

По каким токам производят расчет автоматов

Функция автоматического выключателя состоит в защите электропроводки, подключенной после него. Основным параметром, по которому производят расчет автоматов, является номинальный ток. Но номинальный ток чего, нагрузки или провода?

Исходя из требований ПУЭ 3.1.4, токи уставок автоматических выключателей которые служат для защиты отдельных участков сети, выбираются по возможности меньше расчетных токов этих участков или по номинальному току приемника.

Расчет автомата по мощности (по номинальному току электроприемника) производят, если провода по всей длине на всех участках электропроводки рассчитаны на такую нагрузку. То есть допустимый ток электропроводки больше номинала автомата.

Также учитывается время токовая характеристика автомата, но про нее мы поговорим позже.

Например, на участке, где используется провод сечением 1 кв. мм, величина нагрузки составляет 10 кВт. Выбираем автомат по номинальному току нагрузки — устанавливаем автомат на 40 А. Что произойдет в этом случае? Провод начнет греться и плавиться, поскольку он рассчитан на номинальный ток 10-12 ампер, а сквозь него проходит ток в 40 ампер. Автомат отключится лишь тогда, когда произойдет короткое замыкание. В результате может выйти из строя проводка и даже случиться пожар.

Поэтому определяющей величиной для выбора номинального тока автомата является сечение токопроводящего провода. Величина нагрузки учитывается лишь после выбора сечения провода. Номинальный ток, указанный на автомате, должен быть меньше максимального тока, допустимого для провода данного сечения.

Таким образом, выбор автомата производят по минимальному сечению провода, который используется в проводке.

Например, допустимый ток для медного провода сечением 1,5 кв. мм, составляет 19 ампер. Значит, для данного провода выбираем ближайшее значение номинального тока автомата в меньшую сторону, составляющее 16 ампер. Если выбрать автомат со значением 25 ампер, то проводка будет греться, так как провод данного сечения не предназначен для такого тока. Чтобы правильно произвести расчет автоматического выключателя, необходимо, в первую очередь, учитывать сечение провода.

Расчет вводного автоматического выключателя

Система электропроводки делится на группы. Каждая группа имеет свой кабель с определенным сечением и автоматические выключатели с номинальным током удовлетворяющему этому сечению.

Чтобы выбрать сечение кабеля и номинальный ток автомата, нужно произвести расчет предполагаемой нагрузки. Этот расчет производят, суммируя мощности приборов, которые будут подключены к участку. Суммарная мощность позволит определить ток, протекающий через проводку.

Определить величину тока можно по следующей формуле:

Р — суммарная мощность всех электроприборов, Вт;
U — напряжение сети, В (U=220 В).

Несмотря на то, что формула применяется для активных нагрузок, которые создают обычные лампочки или приборы с нагревательным элементом (электрочайники, обогреватели), она все же поможет приблизительно определить величину тока на данном участке. Теперь нам нужно выбрать токопроводящий кабель. Зная величину тока, мы по таблице сможем выбрать сечение кабеля для данного тока.

После этого можно производить расчет автоматического выключателя для электропроводки данной группы. Помните, что автомат должен отключиться раньше, чем произойдет перегрев кабеля, поэтому номинал автомата выбираем ближайшее меньшее значение от расчетного тока.

Смотрим на величину номинального тока на автомате и сравниваем ее с максимально допустимой величиной тока для провода с данным сечением. Если допустимый ток для кабеля меньше, чем номинальный ток, указанный на автомате, выбираем кабель с большим сечением.

Похожие материалы на сайте:

Как работает автоматический выключатель

Понравилась статья — сохрани на стену!

Вводные автоматы и их выбор

Чем отличается автоматический защитный выключатель от вводного автомата? С технической точки зрения ничем. Это устройство, предназначенное для автоматического отключения электросетей в случае перегрузки и короткого замыкания. Разница лишь в назначении, и схеме подключения. Если обычный (групповой) автомат работает в рамках одной или нескольких линий, то вводное устройство отвечает за подключение (отключение) всего объекта, будь то промышленное предприятие или квартира (частный дом).

Внешне вводной защитный автомат выглядит как обычный выключатель.

Он может быть 1, 2, 3 или даже 4 полюсным, в зависимости от схемы электропитания вашего объекта.

Устройство и принцип работы

В компактном корпусе находится механизм включения: два контакта, подвижный и неподвижный. При переводе рукоятки взвода в рабочее положение, контакты замыкаются и механически фиксируются во включенном состоянии.

Цепь, по которой протекает электроток, последовательно включает в себя два защитных устройства. Одно срабатывает при превышении установленного порога по температуре и току (биметаллическая пластина), второе размыкает контакты при коротком замыкании, а точнее при значительном превышении значения тока (электромагнитный расцепитель).

Если сила тока постепенно превышает допустимую величину (указана на маркировке автомата), пластина нагревается и механически размыкает контакты. При возникновении короткого замыкания, ток возрастает лавинообразно, и приводит в действие электромагнитный расцепитель. Для многополюсных автоматов достаточно превышения параметров хотя бы по одной линии. Отключится весь пакет контактов.

Во всех случаях срабатывания защиты, после исчезновения опасности автоматический выключатель не возвращается в исходное состояние. Для включения требуется человек.

Как выбрать автомат по величине силы тока

Мы уже знаем, что через этот выключатель будет протекать весь электроток для питания объекта. По закону Ома ясно, что нагрузка должна суммироваться исходя из всех потребителей в доме (квартире). Вычислить это значение довольно просто.

Совет: не обязательно рассчитывать потребление энергии, суммируя мощность всех электроприборов.

Конечно, вы можете одновременно включить бойлер, электродуховку, кондиционер и утюг. Но для такого «праздника жизни» потребуется мощная электропроводка. Да и технические условия под такую входную мощность обойдутся существенно дороже. У энергоснабжающих организаций, тарифы за согласование подключения растут в линейной зависимости от количества киловатт.

Для типовой квартиры можно предположить одновременную работу холодильника, телевизора, компьютера, кондиционера. В дополнение к ним допустимо включить один из мощных приборов: бойлер, духовку или утюг. То есть, суммарная мощность электроприборов не превысит 3 кВт. Освещение в расчет не берем, сегодня в каждом жилище установлены экономные лампы.

Это интересно: если вернуться на 20–30 лет назад, когда в каждой люстре были только лампы накаливания, двухкомнатная квартира при полном освещении могла расходовать 500–700 Вт только на свет.

Обычно, для запаса по мощности (возможны форс-мажорные обстоятельства), к расчетам добавляют 20–30%! (MISSING)Если вы забудете выключить бойлер, и начнете пользоваться утюгом при работающем кондиционере, не придется бежать к электрощитку для восстановления энергоснабжения. Получается: 4 кВт делим на 220 В (по закону Ома), потребляемый ток 18 А. Ближайший защитный автомат номиналом 20 А.

Для справки: большинство производителей электротехнических изделий, выпускают защитные автоматы следующих номиналов по току срабатывания:

2 А, 4 А, 6 А, 10 А, 16 А, 20 А, 25 А, 32 А, 40 А, 50 А, 63 А …

Маркировка есть в паспорте изделия, и обязательно на корпусе.

При более точном подборе устройства, особенно при использовании совместно с нестандартной нагрузкой (двигатели или другая нагрузка со значительными пусковыми токами) необходимо делать выбор не только по номинальному току, но и времятоковой характеристике.

Например, вводной автомат, приведенный ниже на картинке имеет номинальный ток 16А и характеристику типа «C» (разновидность «C» хорошо подходит для обычной стандартной нагрузки — наших квартир).

Подробнее о времятоковой характеристике расскажем далее.

Более высокие токи нас не интересуют, это превышает мощность 15 кВт. Такое подключение в квартиру вам никто не согласует. Обычно квартирный ввод ограничен автоматами с оком срабатывания порядка 32 А.

Для частного дома показатели могут быть выше. В расчет идет увеличенная жилая площадь, наличие хозяйственных построек с энергоснабжением, гараж, мастерская, мощные электроинструменты. Вводный автомат для подачи питания в частный дом обычно имеет ток срабатывания 50 А или 63 А.

Какие еще параметры важны при выборе

Количество полюсов

Для простоты восприятия, вынесем за скобки трехфазные выключатели. Выбираем между 1 и 2 полюсными конструкциями. С точки зрения Правил устройства электроустановок (ПУЭ), разницы нет. Но те же правила подразумевают качественную организацию заземления или зануления. А если возникнет проблема с появлением фазы на нуле (к сожалению, в старом жилом фонде это реально), то лучше будет полностью отключить вашу квартиру от линий электропередач. Поэтому, если вы можете выбрать какой вводной автомат устанавливать — возьмите двухполюсный.

Важно: такое подключение целесообразно для системы заземления TN-S. Если у вас в доме организована схема TN-C, можно устанавливать однополюсный автомат.

Время — токовая характеристика

Существуют разные типы кривых времятоковых характеристик, обозначаются они латинскими буквами: A, B, C, D… Начиная с A и далее происходит постепенное загрубление чувствительности устройства. Например, тип «B» означает срабатывание электромагнитного расцепителя при 3–4 кратном превышении тока, тип «C» при 5–7 кратном, «D» при 10-ти кратном. Тепловой расцепитель будет срабатывать одинаковым образом у разных типов времятоковых характеристик.

Более точные данные всегда необходимо получать из документации производителя на каждое конкретное изделие, например, для вводных автоматов BA47-29 характеристики срабатывания следующие:

Пример графиков для BA47-29 с характеристиками (типами) B, C, D приведены ниже на картинке, зависимости для других типов можно найти на официальных сайтах производителей.

Выбор того или иного типа обусловлен видом подключаемой нагрузки, а точнее ее способностью потреблять ток скачкообразно. Например, у двигателей пусковой ток превышает номинальный в несколько раз, и в зависимости от их разновидностей могут применяться устройства типа «C» или «D». Тип «B» рекомендован при нагрузках, не имеющих значительных пусковых токов.

Также, использование типов с уменьшенной чувствительностью срабатывания имеет смысл для увеличения вероятности срабатывания нижестоящих групп автоматических выключателей.

Номинальный ток

Основная характеристика, по которой и происходит, в основном, выбор устройства. Тем не менее, как мы убедились в предыдущем разделе, необходимо учитывать и времятоковую характеристику, так как реальный ток срабатывания зависит одновременно как от номинального тока, так и от типа характеристики. В ранее приведенных таблицах номинальный ток обозначен как In. Теоретически, при отсутствии пусковых токов, нагрузка, потребляющая ток, равный номинальному не должна приводить к срабатыванию (отключению) устройства.

Способ крепления

На сегодняшний день, альтернативы нет. Это выключатели, которые устанавливаются на DIN рейку. Никакого прямого прикручивания на стену или корпус щитка. Только монтаж на DIN фиксаторы. Однако, при использовании специальных аксессуаров возможны и другие типы крепления.

Прибор может быть в отдельном корпусе, или установлен в общий щит — это неважно. Главное, обеспечить свободный доступ для владельца. Важный момент: опломбировка вводного автомата. Есть множество способов ограничить доступ к контактам (для исключения несанкционированного подключения). Можно установить заглушки на отверстия для затяжки винтов на контактах.

Или просто поставить пломбы на крышки, закрывающие контактные группы.Главное, чтобы после опломбирования можно было беспрепятственно включать и выключать энергоснабжения.

Что по этому поводу думает энергосбыт

Допустим, вы организовали образцовую электропроводку в доме, рассчитали с точностью до ампера каждого потребителя, и хотите получить на входе определенную нагрузку по току. А при обращении к энергетикам, вы получили отказ. Следует знать, что компанию энергосбыта не интересует, какой вводной автомат выбираете вы. У них есть лимиты на подводящую электрическую линию, или ближайшую трансформаторную подстанцию. И превысить эти нормативы никто не имеет права: иначе не будет возможности подключать следующих желающих, или вся линия будет работать в режиме постоянных перегрузок.

Поэтому перед тем, как планировать схему энергоснабжения своего жилища, посетите организацию, которая будет поставлять вам электричество.

Вы хотите изменить параметры вводного выключателя (если его выбивает)

Одна из причин — у вас постоянно выбивает вводной автомат одновременно с внутренним, в распределительном щитке. Причем раньше этого не было. Почему так происходит? На домашнем щитке есть выключатели с аналогичным значением по максимальной силе тока. Например, у вас в подъезде стоял керамический предохранитель на 25 А (дома старой постройки). После ремонта его заменили на современный автомат 20 А. И распределительные выключатели в квартире имеют такой же номинал. Казалось бы, проще заменить автомат на входе, и все встанет на свои места. Однако это чревато штрафом от энергоснабжающей компании.

Придется переделывать домашний щиток, и устанавливать групповые автоматы с меньшим значением.

Схема включения вводного автомата

Помимо основной задачи (обеспечение электробезопасности), входной выключатель предназначен для отключения потребителя от энергоснабжения для проведения работ. Например, обслуживание прибора учета. Поэтому, в большинстве случаев автомат устанавливается перед электросчетчиком.

Это зона ответственности электриков, сюда хозяин квартиры (домовладения) не имеет права вмешиваться. Для многоквартирных домов — это подъездный щит, для частного дома — столб, забор, или наружная стена домовладения. Такая схема применяется на 90%!о(MISSING)бъектов жилого фонда. Между опломбированным вводным автоматом, и прибором учета (на котором также стоят пломбы), доступа для несанкционированного подключения нет. Это сделано для предотвращения незаконного отбора электроэнергии. Многие домовладельцы устанавливают дублирующий вводной автомат, для удобства обслуживания и ремонта распределительного щитка. Он подключается между счетчиком энергии и групповыми автоматами, и монтируется внутри щитка квартиры (домовладения).

Как правильно подобрать автомат дублер?

Оптимальное решение — сила тока защиты должна быть меньше, чем на вводном устройстве, и больше, чем в групповых выключателях. Например, на входе установлен автомат на 32 А, а групповые автоматы на 20 А. Значит дублер должен срабатывать при токе нагрузки 25 А. Если такого соотношения невозможно добиться, токовая отсечка дублера должна соответствовать вводному автомату. В этом случае он просто выполняет роль размыкающего устройства (для проведения работ). А при аварийной ситуации — он будет срабатывать одновременно с входным устройством.

Видео по теме

Источник: ProFazu.ru

2

Двухполюсный автомат ввода – стандартное решение для типовых квартир

При перепадах напряжения и с целью защиты собственного жилища в настоящее время для однофазной сети используют вводной автомат на 25А, 32А либо 50А. По своей сути двухполюсник – так ещё называют двухполюсный автомат – представляет собой конструкцию двух объединенных между собой однополюсных автоматов, имеющих единый рычаг отключения и общую блокировку между механизмами отключения. Почему у него такая конструкция? Дело в том, что Правила электрических установок, которыми руководствуются при работе с электроэнергией, запрещают разрыв нулевого провода. Двухполюсники монтируются и на фазу, и на ноль, а при срабатывании происходит полное обесточивание.

Важно! Запрещена установка двух однополюсных вводных устройств вместо одного двухполюсника.

Двухполюсный автомат – это, по сути, два объединенных между собой однополюсных с единым рычагом отключения

Двухполюсные автоматы применяют при замене проводки в старом жилом фонде. Там, как правило, идет двухпроводная электропроводка, состоящая из фазы и нуля. Заземление в ней отсутствует. В новом жилищном фонде также распространена установка двухполюсников для отключения всей квартиры. Дело в том, что по причине низкой квалификации электриков или при самостоятельной установке вводного автомата существует вероятность неправильного подключения ввода. Иногда провода могут быть перепутаны, что не исключает поражения электрическим током при отключении лишь автомата, идущего на определенную линию проводки в квартире. С применением двухполюсника такой вариант отпадает.

Подключение двухполюсного устройства ввода происходит путем подачи на него фазы, которая от него отходит на счетчик, а затем на устройство защитного отключения. После этого фаза распределяется на установленные автоматические выключатели. Нейтральный провод подключается на второй полюс, затем заходит на счетчик, после чего идет на УЗО каждой отдельной линии. Заземление идет напрямую к шине РЕ (Protect Earth), а затем уже на точки, установленные в квартире. К двухполюснику он никак не подключается. При таком подключении вводной автомат будет срабатывать не только при проблемах на линии ввода, но и в случае проблем на отдельно взятой линии в квартирной проводке, если автомат, стоящий на ней, по каким-то причинам вышел из строя.

Тип электромагнитного расцепителя

Автомат должен срабатывать при повышении тока выше определенной отметки. Но в сети периодически возникают кратковременные перегрузки. Обычно они связаны с пусковыми токами. Например, такие перегрузки могут наблюдаться при включении компрессора холодильника, мотора стиральной машины и т.д. Автоматический выключатель при таких временных и краткосрочных перегрузках отключаться не должен, потому у них есть определенная задержка на срабатывание.

Но если ток возрос не из-за перегрузки а из-за КЗ, то за время, которое «выжидает» автоматический выключатель, контакты его расплавятся. Вот для этого и существует электромагнитный автоматический расцепитель. Он срабатывает при определенной величине тока, которая уже не может быть перегрузкой. Этот показатель называют еще током отсечки, так как в этом случае автоматический выключатель отсекает линию от электропитания. Величина тока срабатывания может быть разной и отображается буквами, которые стоят перед цифрами, обозначающими номинал автомата.

Есть три самых ходовых типа:

B — срабатывает при превышении номинального тока в 3-5 раз;
C — если он превышен в 5-10 раз;
D — если больше в  10-20 раз.
Класс автомата или тока отсечки

С какой же характеристикой выбрать пакетник? В данном случае выбор автомата защиты также основывается на отдаленности вашего домовладения от подстанции и состояния электросетей выбор автомата защиты проводят ползуясь простыми правилами:

С буквой «B» на корпусе подходят для дач, домов селах и поселках, которые получают электропитание через воздушки. Также их можно ставить в квартиры старых домов, в которых реконструкция внутридомовой электросети не производилась. Эти защитные автоматы далеко не всегда есть в продаже, стоят немного дороже категории С, но могут доставляться под заказ.
Пакетники с «C» на корпусе — это наиболее широко распространенный вариант. Они ставятся в сетях с нормальным состоянием, подходят для квартир в новостройках или после капремонта, в частных домах недалеко от подстанции.
Класс D ставят на предприятиях, в мастерских с оборудованием, имеющим высокие пусковые токи.

То есть по сути выбор автомата защиты в этом случае прост — для большинства случаев подходит тип C. Он и есть в магазинах в большом ассортименте.

Квартирный щиток. Замена автоматов и установка УЗО

Квартирный щиток, как заменить автоматы и установить в квартирном щитке УЗО? В предыдущей статье я заменил в квартирном щитке счетчик СО-505 на счетчик Меркурий 201. Теперь нужно заменить автоматы и установить УЗО в квартирный щиток, сделать это необходимо по нескольким причинам. Ниже на фото показан квартирный щиток и схема щитка от застройщика на момент сдачи дома.

Зачем надо менять в квартирном щитке автоматы и установливать УЗО?Потому что квартирный щиток собран застройщиком с грубыми нарушениями, а именно:

во-первых — сечение вводного провода ППВ (в простонародье называемого «лапшой»), который с этажного щитка приходит в квартирный щиток, составляет 4 кв.мм.

и на такой провод для его защиты, устанавливается вводной автомат на 25А не более, а застройщик поставил в квартирный щиток вводной автомат на 40А, т.е. получается, что в случае высокой нагрузки в квартире, наш вводной провод расплавится, а автомат на 40А не отключится.

Поэтому в квартирный щиток необходимо установить вводной автомат на 25А для защиты провода ППВ 4 кв.мм.;

во-вторых — отходящие автоматы в квартирном щитке установлены на 25А, что также является грубым нарушением.

Потому что все бытовые розетки рассчитаны на ток не более 16А, да и то, если эти розетки от качественных производителей, а если Турция или Китай, то там и 16А не будет.

Свет и розетки в квартире подключены проводом ППВ 3х2,5, один провод от автомата 25А в квартирном щитке идет и на свет и на розетки. Установим в квартирный щиток автоматы с номинальным током 16А, чтобы не расплавились наши розетки;

в третьих — выкинем все китайские автоматы IEK, и установим в квартирный щиток более надежные автоматы ABB «домашней» серии SH 200;

в четвертых — установим в квартирный щиток УЗО от ABB «домашней» серии FH 202 с номинальным током на 40А, на ступень выше, чем вводной автомат на 25А. УЗО у известных брендов ABB, Schneider Electric, Legrand на 32А не бывает.

Отмечу, что в этажном щитке УЗО 50А с током утечки в 30 мА у нас было установлено, но опять же — это Sassin из Китая, которому не стоит доверять свою жизнь.

Но убирать мы китайское УЗО в этажном щитке не будем, оставим его в качестве дополнительной дифзащиты.

Т.к. в квартирный щиток мы добавляем УЗО, то схема квартирного щитка относительно первоначальной схемы щитка от застройщика поменяется.

Квартирный щиток. Схема.

Приступим к замене автоматов и УЗО в квартирном щитке. Первое, что нужно сделать — это отключить вводной автомат и УЗО в этажном щитке.

Затем откручиваем металлическую панель (пластрон) в квартирном щитке и «помечаем» изолентой провода, синей — рабочий ноль N , желто-зеленой — защитный PE, фазный провод не трогаем, он у нас остается белым. Можно нанести маркировку и обычной ручкой или маркером, но нужно осторожнее обращаться с проводами, чтобы не затереть надписи.

Провода у нас все белые (застройщик, как обычно это бывает, экономит на всём) и легко перепутать или забыть, где в квартирном щитке у нас фаза, где ноль, а где защитный проводник.

После этого можно открутить провода из автоматов. Нулевой рабочий и защитный проводники отходящих линий в квартиру можно и не трогать, т.к. автоматы у нас будут однополюсные. Первым в квартирный щиток устанавливаем на дин-рейку и подключаем вводной автомат ABB на 25А. Провод ППВ 4 кв.мм. у нас моножильный, поэтому обжимать его втулочным наконечником НШВИ не нужно.

Далее в квартирный щиток устанавливаем и подключаем согласно схемы УЗО ABB на 40А с током утечки 30 мА. УЗО в квартирном щитке подключаем многопроволочным проводом ПВ-3, концы которого обжаты втулочными наконечниками НШВИ серого цвета для 4 кв.мм.

Устанавливаем на дин-рейку в квартирный щиток однополюсные (одномодульные) автоматы ABB SH 201 на 16А

Однополюсные автоматы в квартирном щитке подключим гребенкой, которая у нас осталась после демонтажа автоматов IEK.

Следует обратить внимание, чтобы гребенка подходила, т.к. бывает, что автоматы и гребенки от разных автоматов плохо стыкуются между собой.

Гребенка установлена не совсем ровно, т.к. фото было сделано, еще до затяжки контактов автоматов.

Подключаем фазные провода, отходящих линий к однополюсным автоматам в квартирном щитке.

Проверяем затяжку контактов автоматов и УЗО. Подаем напряжение в квартирный щиток включив УЗО в этажном щитке. Включаем вводной автомат 25А, проверяем работу УЗО нажатием кнопки «ТЕСТ», оно должно отключиться. Далее подаем напряжение потребителям в квартире, включив однополюсные автоматы.

Если все у нас работает, свет горит, значит закрываем автоматы и УЗО в квартирном щитке металлической панелью и наклеиваем в квартирный щиток обозначения автоматов и УЗО.

Ну вот собственно и всё, мы установили и подключили в квартирный щиток автоматы и УЗО ABB. Думаю, что каждому необходимо провести ревизию квартирного и этажного щитков, и при необходимости устранить ошибки, ведь от этого зависит прежде всего электробезопасность вашей семьи, дома или квартиры.

Спасибо за внимание.

Запись опубликована в рубрике Электрика с метками Автоматы, УЗО. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Источник: https://elektroschyt.ru/kvartirnyj-shhitok/

Источники:

  • https://samelectrik.ru/6-vazhnyx-kriteriev-vybora-avtomaticheskogo-vyklyuchatelya.html
  • https://electricvdome.ru/avtomaticheskie-vikluchateli/raschet-avtomaticheskogo-vyklyuchatelya.html
  • https://derevyannie-doma.com/instruktsii/avtomat-vvodnoy-osobennosti-vybora-vvodnogo-avtomata.html
  • http://obustroen.ru/inghenernye-sistemy/elektrichestvo/elektroschetchiki/vvodnoj-avtomat.html
  • https://stroychik.ru/elektrika/vybor-avtomata
  • http://stroim42.ru/2018/09/07/какой-вводной-автомат-поставить-на-кв/

 

Расчет токов короткого замыкания и выбор автоматических выключателей и

Элементы электроснабжения и электрического освещения

Расчет токов короткого замыкания необходим для правиль­ного выбора и отстройки защитной аппаратуры. Ток короткого замыкания возникает при соединении токоведущих частей фаз между собой или с заземленным корпусом электроприемника в схемах с глухозаземленной нейтралью и нулевым проводом. Его величина, А, может быть определена по формуле

где Uф — фазное напряжение сети, В;

Zп — сопротивление петли фаза-нуль, Ом,

R — активное сопротивление одного провода цепи корот­кого замыкания, Ом;

X — индуктивное сопротивление, рассчитываемое по удель­ному индуктивному сопротивлению равному 0,6 Ом/км;

Zт — полное сопротивление фазной обмотки трансформа­тора на стороне низшего напряжения, Ом,

где UH, IH — номинальные напряжение и ток трансформатора;

UK% — напряжение короткого замыкания трансформатора, % от номинального.

Величины UH, lН и Uк% для соответствующего трансформа­тора приводятся в главе 5.

Выбор электрического аппарата осуществляется по его функциональному назначению, по роду напряжения и тока, ->о величине мощности.

Следует иметь в виду современную тенденцию, заклю­чающуюся в том, что при выборе между предохранителями и автоматическими выключателями, предпочтение отдается последним в силу их большей надежности, лучшей защиты от неполнофазных режимов, универсальности и т. д.

Выбор аппаратов по напряжению заключается в соответ­ствии номинального напряжения, указанного в паспорте ап­парата, и его рода (переменное, постоянное) номинальному напряжению питающей сети. При выборе аппарата по току следует учесть, что его номинальный ток должен быть не меньше рабочего тока установки.

Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели выбираются прежде всего по номинальным значениям напряжения и тока. Затем опреде­ляются токи уставки теплового и электромагнитного расцепителей.

Тепловой росцепитель автомата защищает электроуста­новку от длительной перегрузки по току. Ток уставки теплового расцепителя принимается равным на 15—20% больше рабочего тока:

где 1Р — рабочий ток электроустановки, А.

Электромагнитный расцепитель автомата защищает электроустановку от коротких замыканий. Ток уставки электромагнитного расцепителя определяется из следующих соображений: автомат не должен срабатывать от пусковых токов двигателя электроустановки Iпуск.дв., а ток срабатывания электромагнитного расцепителя IЭМР выбирается кратным току срабатывания теплового расцепителя:

где К = 4,5—10 — коэффициент кратности тока срабатывания электромагнитного расцелителя.

Выбранный автоматический выключатель проверяется по чувствительности и по отключающей способности. Автоматы с номинальным током до 100 А должны срабатывать при условии

где IО.К.З. — ток однофазного короткого замыкания.

Чувствительность автомата, имеющего только тепловой расцепитель, определяется соотношением:

Автоматы с номинальным током более 100 А должны срабатывать при

Отключающая способность автомата с электромагнитным расцепителем определяется величиной тока трехфазного короткого замыкания IТ.К.З.

Выбор предохранителей

Ток плавкой вставки предохранителя выбирается в соот­ветствии с выражением

Ток плавкой  вставки предохранителей, используемых для защиты асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором,

где Iпуск  пусковой ток двигателя, А;

β — коэффициент, зависящий от условий пуска, при сред­них условиях пуска (β = 2,5.



Какой выбрать автомат для асинхронного двигателя - Расчёты - Справочник

    Расчет и выбор автоматического выключателя.
 

 

 Автоматический выключатель (АВ) выбирают по номинальному току Iн.вык выключателя и номинальному току Iн.расц расцепителя.
Iрасц=Iдлт, где
Iдл=Iн.дв – длительный ток в линии,
Iн.дв – номинальный ток двигателя,
Кт – тепловой коэффициент, учитывающий условия установки АВ.
Кт=1  - для установки в открытом исполнении;
Кт=0,85 – для установки в закрытых шкафах.

                             Iдл=Iн= Рн/(Uн·√3·ηн·cosφ),                                                                               (1)

гдеРн - мощность двигателя, кВт;
Uн – номинальное напряжение электродвигателя, кВ;
ηн – КПД двигателя (без процентов),
cosφ – коэффициент мощности двигателя.
Номинальный ток асинхронного двигателя с к. з. ротором будет примерно равен его удвоенной мощности, взятой в киловаттах:
Iн≈ 2Рн(кВт)
Выбираем АВ:
Тип –
Iн.вык
Iрасц

 

Проверка правильности выбора АВ по току мгновенного срабатывания.

 

 

Необходимо, чтобы выполнялось условие:
Iмгн.ср  ≥ KIкр, где
Iмгн.ср  - ток мгновенного срабатывания,
Iкр – максимальный  кратковременный ток,
К – коэффициент, учитывающий неточность определения Iкр в линии.
К = 1,25 – для АВ с Iн > 100А;
К = 1,4 – для АВ с Iн ≤ 100А.
Iкр = Iпуск = Кi Iн, где
Кi – кратность пускового момента Кi = Iпуск/Iн.
Значения Кi берутся из таблиц.
Если условие выполняется, значит АВ выбран верно, если не выполняется, то выбирается АВ с большим значением тока расцепителя.

 

 

Приведем пример .

Дано:

Тип двигателя:

4А112М4У3

Условие установки АВ:

В шкафу.

Найти:

Тип АВ;

Iмгн.ср;

Iрасц.

Решение.

По типу двигателя выписываем из таблицы его номинальные данные:

Рн = 5,5 кВт; η = 85,5%=0,855; cosφ = 0,85; Iп/Iн = Кi = 7.

 

Iдл = Iнн/√3Uнηcosφ  = 5,5/√3∙0,38∙0,855∙0,85  = 11,5 A

 

Так как автомат устанавливается в шкафу, то Кт = 0,85, поэтому:

Iрасц = Iнт = 11,5/0,85 = 13,5 А.

По току расцепителя выбираем автомат: ВА 51-25; Iн =25 А  Iрасц = 16 А;

Проверка

Iмгн.ср≥ КIкр

Iмгн.ср = 10∙Iрасц = 10∙16 = 160 А

 

Iкр = Iпуск = КiIн = 7∙11,5 = 80,5 А

К = 1,4

160 ≥ 1,4∙80,5 = 112,7 А

Неравенство выполняется, значит автомат выбран верно.

 

Автомат для трехфазной сети 15 квт. Как производится расчет автоматического выключателя

Для выбора автомата по мощности нагрузки необходимо рассчитать ток нагрузки, и подобрать номинал автоматического выключателя больше или равному полученному значению. Значение тока, выраженное в амперах в однофазной сети 220 В., обычно превышает значение мощности нагрузки, выраженное в киловаттах в 5 раз, т.е. если мощность электроприемника (стиральной машины, лампочки, холодильника) равна 1,2 кВт., то ток, который будет протекать в проводе или кабеле равен 2,4 А(1,2 кВт*5=6,0 А). В расчете на 380 В., в трехфазных сетях, все аналогично, только величина тока превышает мощность нагрузки в 2 раза.

Коэффициент мощности — безразмерная физическая величина, характеризующая потребителя переменного электрического тока с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей. Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения.

Численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига или cos φ

Косинус фи возьмем из таблицы 6.12 нормативного документа СП 31-110-2003 "Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий"

Таблица 1. Значение Cos φ в зависимости от типа электроприемника

Примем наш электроприемник мощностью 1,2 кВт. как бытовой однофазный холодильник на 220В, cos φ примем из таблицы 0,75 как двигатель от 1 до 4 кВт.
Рассчитаем ток I=1200 Вт / 220В * 0,75 = 4,09 А.

Теперь самый правильный способ определения тока электроприемника - взять величину тока с шильдика, паспорта или инструкции по эксплуатации. Шильдик с характеристиками есть почти на всех электроприборах.


Общий ток в линии(к примеру розеточной сети) определяется суммированием тока всех электроприемников. По рассчитанному току выбираем ближайший номинал автоматического автомата в большую сторону. В нашем примере для тока 4,09А это будет автомат на 6А.

Очень важно отметить, что выбирать автоматический выключатель только по мощности нагрузки является грубым нарушением требований пожарной безопасности и может привести к возгоранию изоляции кабеля или провода и как следствие к возникновению пожара. Необходимо при выборе учитывать еще и сечение провода или кабеля.

По мощности нагрузки более правильно выбирать сечение проводника. Требования по выбору изложены в основном нормативном документе для электриков под названием ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок), а точнее в главе 1.3.В нашем случае, для домашней электросети, достаточно рассчитать ток нагрузки, как указано выше, и в таблице ниже выбрать сечение проводника, при условии что полученное значение ниже длительно допустимого тока соответствующего его сечению.

Выбор автомата по сечению кабеля

Рассмотрим проблему выбора автоматических выключателей для домашней электропроводки более подробно с учетом требований пожарной безопасности.Необходимые требования изложены главе 3.1 «Защита электрических сетей до 1 кВ.», так как напряжение сети в частных домах, квартирах, дачах равно 220 или 380В.

Напряжение 220В. - однофазная сеть используется в основном для розеток и освещения.
380В. - это в основном сети распределительные - линии электропередач проходящие по улицам, от которых ответвлением подключаются дома.

Согласно требованиям вышеуказанной главы, внутренние сети жилых и общественных зданий должны быть защищены от токов КЗ и перегрузки. Для выполнения этих требований и были изобретены аппараты защиты под названием автоматические выключатели(автоматы).

Автоматический выключатель «автомат» — это механический коммутационный аппарат, способный включать, проводить токи при нормальном состоянии цепи, а также включать, проводить в течение заданного времени и автоматически отключать токи в указанном аномальном состоянии цепи, таких, как токи короткого замыкания и перегрузки.

Короткое замыкание (КЗ) — электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу. Короткое замыкание может возникать в результате нарушения изоляции токоведущих элементов или механического соприкосновения неизолированных элементов. Также, коротким замыканием называют состояние, когда сопротивление нагрузки меньше внутреннего сопротивления источника питания.

Ток перегрузки - превышающий нормированное значение длительно допустимого тока и вызывающий перегрев проводника.Защита от токов КЗ и перегрева необходима для пожарной безопасности, для предотвращения возгорания проводов и кабелей, и как следствие пожара в доме.

Длительно допустимый ток - величина тока, постоянно протекающего по проводнику, и не вызывающего чрезмерного нагрева провода или кабеля.


Величина длительно допустимого тока для проводников разного сечения и материала представлена ниже.Таблица представляет собой совмещенный и упрощенный вариант применимый для бытовых сетей электроснабжения, таблиц № 1.3.6 и 1.3.7 ПУЭ.

Выбор автомата по току короткого замыкания КЗ

Выбор автоматического выключателя для защиты от КЗ (короткого замыкания) осуществляется на основании расчетного значения тока КЗ в конце линии. Расчет относительно сложен, величина зависит от мощности трансформаторной подстанции, сечении проводника и длинны проводника и т.п.

Из опыта проведения расчетов и проектирования электрических сетей, наиболее влияющим параметром является длинна линии, в нашем случае длинна кабеля от щитка до розетки или люстры.

Т.к. в квартирах и частных домах эта длинна минимальна, то такими расчетами обычно пренебрегают и выбирают автоматические выключатели с характеристикой «C», можно конечно использовать «В», но только для освещения внутри квартиры или дома, т.к. такие маломощные светильники не вызывают высокого значения пускового тока, а уже в сети для кухонной техники имеющей электродвигатели, использование автоматов с характеристикой В не рекомендуется, т.к. возможно срабатывание автомата при включении холодильника или блендера из-за скача пускового тока.

Выбор автомата по длительно допустимому току(ДДТ) проводника.

Выбор автоматического выключателя для защиты от перегрузки или от перегрева проводника осуществляется на основании величины ДДТ для защищаемого участка провода или кабеля. Номинал автомата должен быть меньше или равен величине ДДТ проводника, указанного в таблице выше. Этим обеспечивается автоматическое отключение автомата при превышении ДДТ в сети, т.е. часть проводки от автомата до последнего электроприемника защищена от перегрева, и как следствие от возникновения пожара.


Пример выбора автоматического выключателя

Имеем группу от щитка к которой планируется подключить посудомоечную машину -1,2 кВт, кофеварку - 0,6 кВт и электрочайник - 2,0 кВт.

Считаем общую нагрузку и вычисляем ток.

Нагрузка = 0,6+1,6+2,0=4,2 кВт. Ток = 4,2*5=21А.

Смотрим таблицу выше, под рассчитанный нами ток подходят все сечения проводников кроме 1,5мм2 для меди и 1,5 и 2,5 по алюминию.

Выбираем медный кабель с жилами сечением 2,5мм2, т.к. покупать кабель большего сечения по меди не имеет смысла, а алюминиевые проводники не рекомендуются к применению, а может и уже запрещены.

Смотрим шкалу номиналов выпускаемых автоматов - 0.5; 1.6; 2.5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 13; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63.


Автоматический выключатель для нашей сети подойдет на 25А, так как на 16А не подходит потому что рассчитанный ток (21А.) превышает номинал автомата 16А, что вызовет его срабатывание, при включении всех трех электроприемников сразу. Автомат на 32А не подойдет потому что превышает ДДТ выбранного нами кабеля 25А., что может вызвать, перегрев проводника и как следствие пожар.

Сводная таблица для выбора автоматического выключателя для однофазной сети 220 В.

Номинальный ток автоматического выключателя, А. Мощность, кВт. Ток,1 фаза, 220В. Сечение жил кабеля, мм2.
16 0-2,8 0-15,0 1,5
25 2,9-4,5 15,5-24,1 2,5
32 4,6-5,8 24,6-31,0 4
40 5,9-7,3 31,6-39,0 6
50 7,4-9,1 39,6-48,7 10
63 9,2-11,4 49,2-61,0 16
80 11,5-14,6 61,5-78,1 25
100 14,7-18,0 78,6-96,3 35
125 18,1-22,5 96,8-120,3 50
160 22,6-28,5 120,9-152,4 70
200 28,6-35,1 152,9-187,7 95
250 36,1-45,1 193,0-241,2 120
315 46,1-55,1 246,5-294,7 185

Сводная таблица для выбора автоматического выключателя для трехфазной сети 380 В.

Номинальный ток
автоматического
выключателя, А.
Мощность, кВт. Ток, 1 фаза 220В. Сечение жил
кабеля, мм2.
16 0-7,9 0-15 1,5
25 8,3-12,7 15,8-24,1 2,5
32 13,1-16,3 24,9-31,0 4
40 16,7-20,3 31,8-38,6 6
50 20,7-25,5 39,4-48,5 10
63 25,9-32,3 49,2-61,4 16
80 32,7-40,3 62,2-76,6 25
100 40,7-50,3 77,4-95,6 35
125 50,7-64,7 96,4-123,0 50
160 65,1-81,1 123,8-124,2 70
200 81,5-102,7 155,0-195,3 95
250 103,1-127,9 196,0-243,2 120
315 128,3-163,1 244,0-310,1 185
400 163,5-207,1 310,9-393,8 2х95*
500 207,5-259,1 394,5-492,7 2х120*
630 260,1-327,1 494,6-622,0 2х185*
800 328,1-416,1 623,9-791,2 3х150*

Те времена, когда на электрических щитках квартир или частных домов можно было встретить традиционные керамические пробки, уже давно прошли. Сейчас повсеместно применяются автоматические выключатели новой конструкции – так называемые автоматы защиты.

Для чего предназначены эти устройства? Как правильно произвести в каждом конкретном случае? Конечно, основная функция этих устройств заключается в защите электросети от коротких замыканий и перегрузок.

Автомат должен отключаться, когда нагрузка существенно превышает допустимую норму или при возникновении короткого замыкания, когда значительно возрастает электрический ток. Однако он должен пропускать ток и работать в нормальном режиме, если вы, например, одновременно включили стиральную машинку и электроутюг.

Что защищает автоматический выключатель

Прежде чем подбирать автомат, стоит разобраться, как он работает и что он защищает. Многие люди считают, что автомат защищает бытовые приборы. Однако это абсолютно не так. Автомату нет никакого дела до приборов, которые вы подключаете к сети – он защищает электропроводку от перегрузки.

Ведь при перегрузке кабеля или возникновении короткого замыкания возрастает сила тока, что приводит к перегреву кабеля и даже возгоранию проводки.

Особенно сильно возрастает сила тока при коротком замыкании. Величина силы тока может возрасти до нескольких тысяч ампер. Конечно, никакой кабель не способен долго продержаться при такой нагрузке. Тем более, кабель сечением 2,5 кв. мм, который часто используют для прокладки электропроводки в частных домовладениях и квартирах. Он попросту загорится, как бенгальский огонь. А открытый огонь в помещении может привести к пожару.

Поэтому правильный играет очень большую роль. Аналогичная ситуация возникает при перегрузках - автоматический выключатель защищает именно электропроводку.

Когда нагрузка превышает допустимое значение, сила тока резко возрастает, что приводит к нагреванию провода и оплавлению изоляции. В свою очередь, это может привести к возникновению короткого замыкания. А последствия такой ситуации предсказуемы – открытый огонь и пожар!

По каким токам производят расчет автоматов

Функция автоматического выключателя состоит в защите электропроводки, подключенной после него. Основным параметром, по которому производят расчет автоматов, является номинальный ток. Но номинальный ток чего, нагрузки или провода?

Исходя из требований ПУЭ 3.1.4, токи уставок автоматических выключателей которые служат для защиты отдельных участков сети, выбираются по возможности меньше расчетных токов этих участков или по номинальному току приемника.

Расчет автомата по мощности (по номинальному току электроприемника) производят, если провода по всей длине на всех участках электропроводки рассчитаны на такую нагрузку. То есть допустимый ток электропроводки больше номинала автомата.

Также учитывается время токовая характеристика автомата , но про нее мы поговорим позже.

Например, на участке, где используется провод сечением 1 кв. мм, величина нагрузки составляет 10 кВт. Выбираем автомат по номинальному току нагрузки - устанавливаем автомат на 40 А. Что произойдет в этом случае? Провод начнет греться и плавиться, поскольку он рассчитан на номинальный ток 10-12 ампер, а сквозь него проходит ток в 40 ампер. Автомат отключится лишь тогда, когда произойдет короткое замыкание. В результате может выйти из строя проводка и даже случиться пожар.

Поэтому определяющей величиной для выбора номинального тока автомата является сечение токопроводящего провода. Величина нагрузки учитывается лишь после выбора сечения провода. Номинальный ток, указанный на автомате, должен быть меньше максимального тока, допустимого для провода данного сечения.

Таким образом, выбор автомата производят по минимальному сечению провода, который используется в проводке.

Например, допустимый ток для медного провода сечением 1,5 кв. мм, составляет 19 ампер. Значит, для данного провода выбираем ближайшее значение номинального тока автомата в меньшую сторону, составляющее 16 ампер. Если выбрать автомат со значением 25 ампер, то проводка будет греться, так как провод данного сечения не предназначен для такого тока. Чтобы правильно произвести , необходимо, в первую очередь, учитывать сечение провода.

Расчет вводного автоматического выключателя

Система электропроводки делится на группы. Каждая группа имеет свой кабель с определенным сечением и автоматические выключатели с номинальным током удовлетворяющему этому сечению.

Чтобы выбрать сечение кабеля и номинальный ток автомата, нужно произвести расчет предполагаемой нагрузки. Этот расчет производят, суммируя мощности приборов, которые будут подключены к участку. Суммарная мощность позволит определить ток, протекающий через проводку.

Определить величину тока можно по следующей формуле:

  1. Р - суммарная мощность всех электроприборов, Вт;
  2. U - напряжение сети, В (U=220 В).

Несмотря на то, что формула применяется для активных нагрузок, которые создают обычные лампочки или приборы с нагревательным элементом (электрочайники, обогреватели), она все же поможет приблизительно определить величину тока на данном участке. Теперь нам нужно выбрать токопроводящий кабель. Зная величину тока, мы по таблице сможем выбрать сечение кабеля для данного тока.

После этого можно производить для электропроводки данной группы. Помните, что автомат должен отключиться раньше, чем произойдет перегрев кабеля, поэтому номинал автомата выбираем ближайшее меньшее значение от расчетного тока.


Смотрим на величину номинального тока на автомате и сравниваем ее с максимально допустимой величиной тока для провода с данным сечением. Если допустимый ток для кабеля меньше, чем номинальный ток, указанный на автомате, выбираем кабель с большим сечением.

Похожие материалы на сайте:

Для увеличения безопасности, электропроводку в квартире нужно делить на несколько линий. Это отдельные автоматы для освещения, розеток кухни, остальных розеток. Бытовые приборы большой мощности с повышенной опасностью (электроводонагреватели, стиральные машины, электрические плиты), нужно включать через УЗО.

Удобный монтаж автоматов в щитке

УЗО вовремя среагирует на утечку тока и отключит нагрузку. Для правильного выбора автомата важно учесть три основных параметра; — номинальный ток, коммутационную способность отключения тока короткого замыкания и класс автоматов.

Расчетный номинальный ток автомата — это максимальный ток, который рассчитан на длительную работу автомата. При токе выше номинального, происходит отключение контактов автомата. Класс автоматов означает кратковременную величину пускового тока, когда автомат еще не срабатывает.

Пусковой ток многократно превосходит номинальное значение тока. Все классы автоматов имеют разные превышения пускового тока. Всего имеется 3 класса для автоматов различных марок:

— класс В, где пусковой ток может быть больше номинального от 3 до 5 раз;

— класс С имеет превышение тока номинала в 5 — 10 крат;

— класс D с возможным превышением тока номинального значения от 10 до 50 раз.


Маркировка автоматического выключателя

В домах, квартирах используют класс С. Коммутационная способность определяет величину тока короткого замыкания при мгновенном отключении автомата. У нас используются автоматы с коммутационной способностью 4500 ампер, зарубежные автоматы имеет ток к. з. 6000 ампер. Можно использовать оба типа автоматов, российские и зарубежные.

Расчет автоматического выключателя

Выбирать автоматы можно с расчетом по току нагрузки или сечению электропроводки.

Расчет автомата по току

Подсчитываем всю мощность нагрузок на автомат. Плюсуем мощности всех потребителей электричества, и по следующей формуле:

получаем расчетный ток автомата.

P- суммарная мощность всех потребителей электричества

U – напряжение сети

Округляем расчетную величину полученного тока в большую сторону.

Расчет автомата по сечению электропроводки

Чтобы выбрать автомат можно воспользоваться таблицей 1. Выбранный по сечению электропроводки ток, уменьшают до нижней величины тока автомата, для снижения нагрузки электропроводки.


Выбор номинального тока по сечению кабеля. Таблица №1

Для розеток автоматы берут на ток 16 ампер, так как розетки рассчитаны на ток 16 ампер, для освещения оптимальный вариант автомата 10 ампер. Если вы не знаете сечение электропроводки, тогда его нетрудно рассчитать по формуле:

S – сечение провода в мм²

D – диаметр провода без изоляции в мм

Второй метод расчета автоматического выключателя является более предпочтительным, так как он защищает схему электропроводки в помещении.

На приведенном упрощенном графике, по горизонтальной шкале указаны номиналы тока автоматов, по вертикальной шкале, значение активной мощности при однофазном питании 220 Вольтрассчет для напряжение 380 Вольт и/или трехфазного питания будет значительно отличаться и приведенный график для других, кроме 220 Вольт и однофазное электропитание, мощностей недействителен. . Для выбора подходящего для выбранной рассчетной мощности автомата, достаточно провести горизонталь от выбранной слева мощности до пересечения с зеленым столбиком, посмотрев в основание которого можно выбрать номинал автомата для указанной мощности. Нужную время токовую характеристику и количество полюсов можно выбрать, перейдя по картинке на таблицу выбора автоматов кривой C, как наиболее универсальной и часто применяемой характеристики.

Таблица выбора автоматов по мощности

Расширенная таблица выбора автоматов по мощности, включая трехфазное подключение звездой и треугольником позволяет подобрать соответствующий потребляемой мощности автоматический выключатель. Для работы с таблицей, то есть для выбора автомата, соответствующей мощности, достаточно, зная эту мощность , выбрать в таблице значение большее или равное этой мощности значение. В левой крайней колонке вы увидете номинальный ток автомата, соответствующего выбранной мощности. Вверху, над выбранной мощностью, вы увидете тип подключения автомата, количество полюсов и использумое напряжение. В случае, если выбранной мощности соответствуют несколько значений мощности в таблиценапример мощность 6,5 кВт может быть получена однофазным подключением автомата 32А, подключением трехполюсного автомата 6А трехфазным треузольником и подключением четырехполюсного автомата 10А трехфазной звездой , следует выбрать доступный вам способ подключения. То есть выбирая автомат для мощности 6,5 кВт при отсутствии трехфазного электропитания, нужно выбирать только из однофазного подключения, где будут доступны однополюсный и двухполюсный автомат 32А. Переход по ссылке в таблице для определенной, соответствующей возможностям подключения, мощности осуществляется на соответствующий по номинальному току и количеству полюсов автоматический выключатель с время токовой характеристикой C. В том случае, если нужна друга характеристика отсечки, можно выбрать автомат другой характеристики, ссылки на которые находятся на странице каждого автомата.

Выбор автоматов по мощности и подключению

Однофазное
Вид подключения => Однофазное
вводный
Трехфазное
треугольником
Трехфазное
звездой
Полюсность автомата => Однополюсный
автомат
Двухполюсный
автомат
Трехполюсный
автомат
Четырехполюсный
автомат
Напряжение питания => 220 Вольт 220 Вольт 380 Вольт 220 Вольт
V V V V
Автомат 1А > 0.2 кВт 0.2 кВт 1.1 кВт 0.7 кВт
Автомат 2А > 0.4 кВт 0.4 кВт 2.3 кВт 1.3 кВт
Автомат 3А > 0.7 кВт 0.7 кВт 3.4 кВт 2.0 кВт
Автомат 6А > 1.3 кВт 1.3 кВт 6.8 кВт 4.0 кВт
Автомат 10А > 2.2 кВт 2.2 кВт 11.4 кВт 6.6 кВт
Автомат 16А > 3.5 кВт 3.5 кВт 18.2 кВт 10.6 кВт
Автомат 20А > 4.4 кВт 4.4 кВт 22.8 кВт 13.2 кВт
Автомат 25А > 5.5 кВт 5.5 кВт 28.5 кВт 16.5 кВт
Автомат 32А > 7.0 кВт 7.0 кВт 36.5 кВт 21.1 кВт
Автомат 40А > 8.8 кВт 8.8 кВт 45.6 кВт 26.4 кВт
Автомат 50А > 11 кВт 11 кВт 57 кВт 33 кВт
Автомат 63А > 13.9 кВт 13.9 кВт 71.8 кВт 41.6 кВт
Пример подбора автомата по мощности
Одним из способов выбора автоматического выключателя, является выбор автомата по мощности нагрузки. Первым шагом, при выборе автомата по мощности , определяется суммарная мощность подключаемых на постоянной основе к защищаемой автоматом проводке/сети нагрузок. Полученная суммарная мощность увеличивается на коэффициент потребления, определяющий возможное временное превышение потребляемой мощности за счет подключения других, первоначально неучтенных электроприборов.
Как пример можно привести кухонную электропроводку, рассчитанную на подключение электрочайника (1,5кВт), микроволновки (1кВт), холодильника (500 Ватт) и вытяжки (100 ватт). Суммарная потребляемая мощность составит 3,1 кВт. Для защиты такой цепи можно применить автомат 16А с номинальной мощностью 3,5кВт. Теперь представим, что на кухню поставили кофемашину (1,5 кВт) и подключили к этой же электропроводке. Суммарная мощность снимаемая с проводки при подключении всех указанных электроприборов в этом случае составит 4,6кВт, что больше мощности 16 Амперного автовыключателя, который, при включении всех приборов просто отключится по превышению мощности и оставит все приборы без электропитания, Включая холодильник. Для снижения вероятности возникновения таких ситуаций и применяется повышающий коэффициент потребления. В нашем случае, при подключении кофемашины мощность увеличилась на 1,5кВт, а коэффициент потребления стал 1,48 (округляем до 1,5). То есть для возможности подключения дополнительного прибора мощностью 1,5кВт рассчетную мощность сети надо умножить на коэффициент 1,5 получив 4,65кВт возможной к получению с проводки мощности.
При выборе автомата по мощности возможно так же применение понижающего коэффициента потребления. Этот коэффициент определяет отличие потребляемой мощности, в сторону снижения, от суммарной рассчетной в связи с неиспользованием одновременно всех, заложенных в рассчет электроприборов. В ранее рассмотренном примере кухонной проводки с мощностью 3,1кВт, понижающий коэффициент будет равен 1, так как чайник, микроволновка, холодильник и вытяжка могут быть включены одновременно, а в случае рассмотрения проводки с мощностью 4,6кВт (включая кофемашину), понижающий коэффициент может быть равен 0,67, если одновременное включение электрочайника и кофемашины невозможно (например, всего одна розетка на оба прибора и в доме нет тройников)
Таким образом, при первом шаге определяется рассчетная мощность защищаемой проводки, и определяются повышающий (увеличение мощности при подключении новых электроприборов) и понижающий (невозможность одновременного подключения некоторых электроприборов) коэффициенты. Для выбора автомата предпочтительно использовать мощность, полученную умножением повышающего коэффициента на рассчетную мощность, при этом естественно учитывая возможности электропроводки (сечение провода должно быть достаточным для передачи такой мощности).

Номинальная мощность автомата

Номинальная мощность автомата, то есть мощность, потребление которой в защищаемой автоматическим выключателем проводке не приведет к отключению автомата рассчитывается в общем случае по формуле , что можно описать фразой => "Мощность = Напряжение умноженное на Силу тока умноженное на косинус Фи", где напряжение это переменное напряжение электросети в Вольтах, сила тока это ток, протекающий через автомат в Амперах и косинус фи - это значение тригонометрической функции Косинус для угла фи (угол фи - это угол сдвига между фазами напряжения и тока). Так как в большинстве случаев выбор автомата по мощности производится для бытового применения, где сдвига между фазами тока и напряжения, вызываемого реактивными нагрузками типа электродвигателей, практически нет, то косинус близок 1 и мощность можно приближенно рассчитать как напряжение умноженное на ток.
Так как мощность уже определена, то из формулы мы получаем ток, а именно ток, который соответствует рассчетной мощности путем деления мощности в Ваттах на напряжение сети, то есть на 220 Вольт. В наше примере с мощностью 3,1кВт (3100 Ватт) получается ток равный 14 Ампер (3100Ватт/220Вольт = 14,09 Ампер). Это значит, что при подключении всех указанных приборов с суммой мощности 3,1кВт через автомат защиты будет протекать ток примерно равный 14-и Амперам.
После определения силы тока по потребляемой мощности, следующим шагом в выборе автоматического выключателя является выбор автомата по току
Для выбора автомата по мощности трехфазной нагрузки применяется та же самая формула, с учетом того, что сдвиг между фазами напряжения и тока в трехфазной нагрузке может достигать больших значений и соответственно, необходимо учитывать значение косинуса. В большом количестве случаев, трехфазная нагрузка имеет маркировку указывающую значение косинуса сдвига фаз, например на маркировочной табличке электродвигателя можно увидеть , являющимся именно тем, участвующем в рассчете косинусом угла сдвига фаз. Соответственно, при рассчете трехфазной нагрузки мощность, допустим указанная на шильдике подключаемого трехфазного, на 380 Вольт, электродвигателя мощность равна 7кВт, ток рассчитывается как 7000/380/0,6=30,07
Полученный ток, является суммой токов по всем трем фазам, то есть на одну фазу (на один полюс автомата) приходится 30,07/3~10 Ампер, что соответсвует выбору трехполюсного автомата D10 3P . Характеристика D в данном примере выбрана в связи с тем, что при пуске электродвигателя, пока раскручивается ротор двигателя, токи значительно превышают номинальные значения, что может привести с выключению автоматического выключателя с характеристикой B и характеристикой C .

Максимальная мощность автоматического выключателя

Максимальная мощность автомата, то есть та мощность и соответственно ток, который автомат может через себя пропустить и не отключиться, зависит от отношения протекающего по автомату тока и номинального тока автомата, указанного в технических данных автоматического выключателя. Это отношение можно назвать приведенным током, являющимся безразмерным коэффициентом, уже не связанным с номинальным током автомата. Максимальная мощность автомата зависит от время-токовой характеристики, приведенного тока и продолжительности протекания приведенного тока через автомат, что описано в разделе Время-токовые характеристики автоматических выключателей .

Максимальная кратковременная мощность автомата

Максимальная кратковременная мощность автомата может в несколько раз превышать номинальную мощность, но только на короткое время. Величина превышения и время, которое автомат не выключит нагрузку при таком превышении описывается характеристиками (кривыми срабатывания) обозначаемыми латинской буквой , или , указываемыми в маркировке автомата переж цифрой, обозначающей номинальный ток автоматического выключателя.

Распределение нагрузки по фазам. Расчет трехфазной сети

Вам необходимо сделать трехфазное питание для дома? О том, как это сделать, читайте описание ниже.

Прежде всего, нужно провести расчет трехфазной цепи.

Порядок распределения нагрузки по фазам

1. Симметрично распределить нагрузку на три фазы. Мощность на каждой фазе будет равна мощности трехфазной нагрузки, кратная трем.
2. Рассчитать нагрузку на каждую фазу.
3. В результате, нужно добиться того, чтобы на каждой фазе, в момент полной загрузки сети, была примерно одинаковая мощность.
4. Определить ток на самой загруженной фазе. После этого необходимо проверить, чтобы при максимальной мощности ток был меньше тока срабатывания входного трехфазного автомата.

Расчет нагрузки по фазам

Допустим, у вас имеется трехфазный двигатель мощностью 1500 Вт. Соответственно, на каждую фазу приходится по 500 Вт активной мощности. Предположим, что cos фи=0,8. Полная мощность равна: 500/0,8. Получается, что 625 Вт нужно распределить на каждую фазу.

Кроме двигателя к фазам, вероятно, подключены и другие потребители. Например, кроме 500 Вт подключается освещение на 200 Вт и конвектор на 300 Вт. Все мощности суммируются по горизонтали. Реактивная мощность остается без изменений (если не используются нагрузки с реактивной составляющей).

По теореме Пифагора можно определить реактивную мощность.

Но на практике это довольно сложные расчеты. Поэтому, это рассчитывается приближенно: 625 Вт + 500 Вт = 1150 Вт. Эта сумма получается больше точных расчетов по формуле, но страшного ничего нет. Расчет произведен с небольшим запасом.

На практике для приблизительных расчетов достаточно сложить все полные мощности и по ним определить мощность автомата для требуемой нагрузки.

Разводка однофазного щитка

Например, к щиту подключаются — плита (варочная панель) 7,2 кВт; духовой шкаф 4,3 кВт; кухня 5,5 кВт; комната 3,5 кВт; ванная 3,5 кВт; двигатель 3-фазный 1,5 кВт; розетка 3-фазная.

Рассмотрим такую ситуацию: у вас была однофазная сеть и теперь дали разрешение на проведение трехфазной. В этом случае нужно все потребители распределить по фазам.

Самый мощный прибор это варочная панель (плита) 7,2 кВт, которую нужно посадить на первую фазу. На вторую подключить духовой шкаф и комнату. В итоге получается 7,8 кВт. А на третью фазу подключить кухню и ванную комнату. Общая мощность получится 9 кВт. Прибавим еще мощность двигателя, разделив ее на каждую фазу одинаково. В итоге получилось: на первой фазе 7,8 кВт; на второй фазе 9,4 кВт; на третьей — 9,6 кВт. Приблизительно распределили нагрузку по фазам по возможности равномерно. Посмотрим, какой в результате получился щиток.

  • Итак, трехфазный щиток состоит из входного автомата и трехфазного счетчика. Далее, на первую фазу подключен автомат 40 Ампер, через который питается плита мощностью 7,2 кВт. Если просуммировать с двигателем, будет 7,8 кВт.
  • Ко второй фазе через автомат 25 Ампер подключен духовой шкаф и микроволновая печь. Через второй автомат 16 Ампер подсоединена комната проектной мощностью 3,5 кВт. Общая мощность получилась 8,4 кВт.
  • К третьей фазе подключен ДИФ автомат и обычный автомат. Через обычный автомат на 25 Ампер подключена кухня проектной мощностью 5,5 кВт. Через ДИФ автомат подключена ванная комната проектной мощностью 3,5 кВт. Общая мощность на третью фазу получается 9,6 кВт.
Распределение полной мощности двигателя на три фазы по 0,6 кВт:
  • первая фаза: 7,2+0,6=7,8 кВт;
  • вторая фаза: 4,3+3,5+0,6=8,4 кВт;
  • третья фаза: 5,5+3,5+0,6=9,6 кВт.

По всем трем фазам максимальная мощность составляет 9,6 кВт. Если проектная мощность 8,8 кВт и входной автомат на 40 Ампер, а у нас проектная мощность на одной из трех фаз 9,6 кВт, то такой автомат не выдержит нагрузку. Если третью фазу загрузить на полную мощность, то этот автомат отключится. Поэтому, входной автомат нужно ставить на 50 Ампер.

Из этого примера видно, что при небольшом количестве потребителей можно полноценно загрузить трехфазную цепь. Иногда возникает необходимость подключить кондиционеры, электрический теплый пол и другие потребители высокой мощности.

Прежде чем покупать электрическое оборудование, надо рассчитать потребляемую мощность. Потянет ли входной автомат и разрешенный лимит по току на электроснабжение дома?

После подсчета всех нагрузок по фазам можно определить, какой мощности нужен входной автомат. Узнать в энергосбыте, какой резерв по току вам дадут. Возможно, разрешение дадут только на 25 Ампер. Придется покупать приборы из расчета на эти 25 Ампер. На фазу дается только 5,5 кВт.

В этом случае, что делать с электроплитой на 7,2 кВт? Современные электроплиты и варочные панели имеют подключение к двухфазной цепи, а иногда и к трехфазной. Кроме земляного и нулевого вывода имеется L1 и L2 (иногда L1, L2, L3). В первом случае для подключения двухфазной цепи, а во втором – подключение трехфазной цепи. Такие мощные нагрузки предусмотрены специально, чтобы можно было их распределить.

Когда делаете проект и запрашиваете проектную мощность, пытайтесь получить разрешение на мощность с запасом.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Пример расчета номинала автоматического выключателя

Приветствую вас, дорогие читатели сайта elektrik-sam.info.

В предыдущих публикациях мы подробно рассмотрели, как рассчитать основной параметр автоматического выключателя — его номинальный ток, и выбрать необходимое сечение кабеля.

Давайте на конкретном примере рассчитаем номинал автоматического выключателя.

Предположим, что мы хотим использовать розеточную группу в однофазной сети переменного тока для подключения следующих приборов:

— микроволновка, 1150Вт ;

— электрочайник, 2000Вт;

— посудомоечная машина, 2200Вт.

Суммарная мощность потребителей этой группы составляет 1150+2000+2200=5350 Вт;

Коэффициент спроса примем Кс =0,75;  cos φ=0.98.

Расчетная мощность этой группы   Ррасч =0,75*5350=4013 Вт.

Полная  расчетная мощность  Spасч=4013/0,98=4095 ВА.

Расчетный ток равен  Ipасч=4095/220=18,61 А. (Напряжение однофазной сети 220 В).

Ближайший больший номинал  автоматического выключателя 20 А, однако мы знаем, что для розеточных групп  номинал автомата не должен превышать 16 А.

Поэтому эту группу необходимо разделить на две: к первой группе будут подключаться чайник и микроволновка, тем более они обычно включаются по отдельности, поскольку работают не долго и тем самым не будут перегружать линию; ко второй группе подключим посудомоечную машину, поскольку она обычно работает продолжительное время.

На практике обычно так и делают – под мощные потребители предусматривают отдельные линии.

Первую и вторую группу выполним кабелем 3х2,5мм2 с установкой автомата защиты номиналом 16А в каждой группе.

Подведем итог.

Если розеточная группа, выполненная кабелем 3х2,5мм2 из нескольких розеток и к ней подключается несколько мощных потребителей, нельзя устанавливать автоматы на больший ток, чем допустимо по безопасности, так сказать «чтоб не выбивало».

Помним, что розетки рассчитаны на ток не более 16А, поэтому на розеточные  группы, независимо от количества розеток в самой группе, устанавливаются автоматические выключатели номиналом в 16А, сечение кабеля должно быть 2,5 мм2.

Если мощность всех подключаемых приборов превышает допустимую 3,5  кВт (что соответствует току в линии 16А), эту группу необходимо разделить на две или более групп, и в каждую группу установить автомат номиналом 16А, проводку выполнить кабелем сечением 2,5мм2.

Автоматические выключатели на 20 и более ампер устанавливаются только на мощные потребители, которые подключаются непосредственно к кабелю с помощью клеммных соединений, либо устанавливается специальная силовая розетка, при этом применяют кабель соответствующего сечения.

— Для групп освещения применяется кабель 3х1,5мм2 с установкой автомата защиты номиналом 10А. При этом, если мощность всех светильников в группе превышает допустимую 2,2 кВт (что соответствует току 10А), эту группу необходимо разделить на две или более групп, и установить в каждую группу автомат номиналом 10А, проводка выполняется кабелем сечением 1,5 мм2.

Таким образом, на этих примерах мы разобрали, как правильно рассчитать и подобрать номинал автоматического выключателя для одиночного потребителя и для группы потребителей.

В следующих материалах мы рассмотрим, как подбирать автоматические выключатели по остальным параметрам. В завершении серии публикаций по автоматическим выключателям обобщающий пошаговый алгоритм.

Подписывайтесь на новостную рассылку, и вы не пропустите новые материалы курса Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — подробное руководство.

Более наглядно смотрите видео Пример расчета номинала автоматического выключателя:


Рекомендую материалы по теме:

Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — подробное руководство.

Как выбирать автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы?

Автоматические выключатели — конструкция и принцип работы.

Номинал токовые характеристики автоматических выключателей.

Автоматические выключатели технические характеристики.

Номиналы групповых автоматов превышают номинал вводного?

Почему в жару срабатывает автоматический выключатель?

Менять ли автоматический выключатель, если его «выбивает»?

Конструкция (устройство) УЗО.

Устройство УЗО и принцип действия.

Работа УЗО при обрыве нуля.

Как проверить тип УЗО?

Почему УЗО выбирают на ступень выше?

Расчет мощности в кВА | UST

Для одно- и трехфазных приложений.

Рассчитать размер стабилизатора мощности несложно. Самый сложный аспект - это определение силы тока (или силы тока).
Однофазный типоразмер

  1. Определить входное напряжение для оборудования или цепи, подлежащей защите
  2. Определите номинальную силу тока для оборудования или цепи, подлежащей защите
  3. Умножьте напряжение на ток и разделите на 1000, чтобы получить номинальную мощность в кВА.

Пример

Однофазное устройство имеет номинальные значения на паспортной табличке 120 вольт, 40 ампер

Тогда мощность однофазной кВА составляет:

120 X 40 = 4800 вольт-ампер

4800 вольт-ампер ÷ 1000 = 4.8 кВ (примерно 5 кВА)

Трехфазная установка
  1. Определить входное напряжение для оборудования или цепи, подлежащей защите
  2. Определить номинальную силу тока для защищаемого оборудования или цепи
  3. Умножьте напряжение на ток на 1,732 и разделите на 1000, чтобы получить номинальную мощность в кВА.

Пример

Трехфазное устройство имеет номинальные значения на паспортной табличке 480 вольт, 60 ампер

Тогда мощность трехфазной кВА составляет:

480 х 60 х 1.732 = 49,882 вольт-ампер

49882 вольт-ампер ÷ 1000 = 49,9 киловольт-ампер (приблизительно 50 кВА)

Сила тока / пусковой ток

Сила переменного тока - это сила тока, протекающего в устройстве или в цепи. Электрические устройства потребляют разное количество тока в зависимости от их рабочего состояния или объема выполняемой работы. Например, ток в трехфазном электродвигателе изменяется от нуля (выключено) до пикового уровня (пиковый, заблокированный ротор, пусковой или пусковой ток) и падает до промежуточного уровня (ток полной нагрузки или установившийся ток. ).Пусковой ток трехфазного двигателя может в 5-10 раз превышать ток полной нагрузки. (См. Перегрузочная способность.)

Расчет силы тока

Определение силы тока для использования при расчете мощности в кВА зависит от типа используемого стабилизатора мощности. Для стабилизаторов мощности с высокой перегрузочной способностью обычно используется установившийся режим или сила тока полной нагрузки. Для стабилизаторов мощности с низкой устойчивостью к условиям перегрузки обычно используется пусковой или пиковый ток.Нет ничего необычного в том, что стабилизатор мощности с высокой устойчивостью к перегрузкам оказывается на 20-50% меньше, чем их непереносимые аналоги.

Есть несколько способов определить силу тока.

Первый способ - получить значения силы тока из паспортной таблички или документации для каждого устройства. Этот метод довольно точен и прост.

Второй способ - определение номинальной силы тока автоматического выключателя для цепей, которые защищает стабилизатор питания. Этот метод имеет тенденцию давать значения, которые слишком высоки для устройств, устойчивых к перегрузке, и могут быть слишком низкими для устройств, устойчивых к перегрузке.

Третий способ - измерение тока защищаемых устройств или цепей. Этот метод должен использоваться только квалифицированными техниками или профессионалами, знакомыми с методами измерения и процедурами безопасности. Этот метод часто дает очень точные результаты при условии, что измеренная сила тока точно соответствует ожидаемому максимальному потреблению.

Во всех случаях разумно обеспечить некоторый запас при расчете силы тока, чтобы гарантировать, что номинал стабилизатора мощности не будет заниженным.

Калькулятор размеров 3-фазного генератора, Калькулятор кВА, генератор какого размера

Как преобразовать кВА в кВт для генераторов

Самое важное, что следует учитывать при выборе генератора, - это высокие пусковые токи, связанные с запуском электродвигателей и трансформаторов, которые обычно в шесть раз превышают ток полной нагрузки.

Однако пусковые токи для типа двигателей с высоким КПД, которые указываются сегодня, могут быть почти вдвое больше.

В результате стало обычной практикой принимать требования кВА для запуска двигателя и трансформатора в качестве критерия для определения размера генератора.

Этот подход часто приводит к тому, что размеры генераторов превышают допустимые для рабочей нагрузки двигателя и не учитывают фактические потребности приложения. Более того, он игнорирует другие ключевые факторы, которые играют ключевую роль при определении размеров генераторов. Например, гармоники, вызванные частотно-регулируемыми приводами и последовательным запуском двигателей.

При запуске двигателей или трансформаторов также могут возникать большие провалы напряжения и частоты, если генераторная установка выбрана неправильно. Кроме того, другие нагрузки, подключенные к выходу генератора, могут быть более чувствительны к провалам напряжения и частоты, чем двигатель или пускатель двигателя, что может вызвать проблемы.

К счастью, помощь уже под рукой. Многие генераторы теперь могут быть оснащены решениями для устранения дополнительных систем возбуждения, необходимых в генераторе переменного тока.

Обычно предлагается два варианта: постоянный магнит или вспомогательная обмотка. Оба обеспечивают генератор током, в три раза превышающим номинальный, чтобы покрыть броски тока от электродвигателя в течение минимум десяти секунд с помощью остаточного тока возбуждения.

В некоторых случаях доступны даже более расширенные параметры.Например, некоторые генераторы оснащены цифровым автоматическим регулятором напряжения (D-AVR), который специально разработан для обработки высоких пусковых токов, связанных с пуском двигателей и трансформаторов. В определенных приложениях этот тип регулятора напряжения позволяет операторам уменьшить требования к генератору, поскольку лучше управлять переходным режимом мощности.

Другим вариантом может быть использование системы «Закрытие перед возбуждением», которая замыкает выключатель сразу после запуска двигателя.Это позволяет возбуждению постепенно увеличиваться по мере увеличения скорости двигателя, обеспечивая очень мягкий запуск нагрузок, подключенных к генератору.

Это особенно полезно для намагничивания повышающих трансформаторов в установках, где требуется среднее напряжение.

В результате больше нет необходимости покупать генераторы большего размера, чем необходимо, только для того, чтобы справиться с первоначальным скачком напряжения при запуске. Более того, интеллектуальное управление напряжением генератора позволяет снизить расход топлива, снизить затраты на техническое обслуживание и увеличить срок службы.

Сетевое моделирование

назад к обзору

NEPLAN обслуживает любые типы электрических сетей для передачи, распределения и производства / генерации.

Типы сетей:

  • Ячеистая или радиальная 1 фаза, 2 фазы, 3 фазы с отдельным представлением нейтрали и / или земли
  • Ячеистые или радиальные системы постоянного тока
  • Комбинация сетей переменного и постоянного тока с преобразователем переменного / постоянного и / или постоянного / переменного тока
  • Заземлен, заземлен по сопротивлению, заземлен через резонанс и изолирован

Уровни напряжения:

  • От сверхвысокого напряжения до низкого
  • Все уровни напряжения обрабатываются за один расчет

Группировка компонентов сети

  • Площадь / подобласть, зоны / подзоны, фидер, подстанция, группы элементов
  • Частичные сети, изолированные сети, заземленные сети
  • Владелец
  • Связующие линии или компоненты

Пассивные сетевые компоненты

  • Воздушные линии с геометрией башни и вычисляется взаимная связь
  • Любой кабель с расчетом параметров
  • 2-, 3- и 4-обмоточные и автотрансформатор
  • Специальные асимметричные трансформаторы (одно-, двухфазная или трехфазная конфигурация) Современные фазосдвигающие трансформаторы (4-квадрантные)
  • Современное устройство РПН с асимметричным шагом напряжения и коррекцией импеданса
  • Регулятор напряжения и тиристорный регулятор (одно-, двухфазная или трехфазная конфигурация)
  • Фильтры и компоненты RLC
  • Заземляющие трансформаторы и системы заземления для общего заземления компонентов
  • Пользовательские модели

Переключатели

  • Выключатель нагрузки, разъединитель, соединитель сборных шин (однофазные, трехфазные конфигурации)
  • Автоматический выключатель низкого, среднего, высокого напряжения (однофазные, трехфазные конфигурации)
  • Заземляющий выключатель и разрядник
  • Выключатели с дистанционным управлением
  • Автоматическое уменьшение переключателей при расчете

Подстанции

  • Любая конфигурация подстанции с / без определения ячейки
  • Конфигурация отсека коммутатора, определяемая пользователем
  • Поддерживает иерархическую структуру
  • Могут использоваться шаблоны подстанций
  • Определение системы заземления

Возобновляемые источники энергии и накопители энергии

  • Малая и большая гидроэлектростанция
  • Малая и большая ветроэнергетика с подробным изображением
  • Фотоэлектрическая
  • Биогаз
  • Маховик для машин переменного / постоянного тока
  • Накопитель сжатого воздуха

Компоненты постоянного тока

  • HVDC classic с линиями постоянного тока (конфигурация с 2 или 3 портами)
  • Преобразователь источника напряжения, HVDC-light (2- или 3-портовая конфигурация) и ШИМ
  • Реактор постоянного тока и шунт постоянного тока
  • Аккумуляторы постоянного тока, топливные элементы постоянного тока и источник постоянного напряжения
  • Фотоэлектрическая панель постоянного тока
  • Двигатель постоянного тока и нагрузка постоянного тока

Компенсационные компоненты

  • Линия компенсации
  • Блочная компенсация шунта в фиксированном, дискретном или непрерывном режиме управления
  • Статическая компенсация Var и STATCOM
  • Последовательная компенсация с защитой от перенапряжения

Генераторы

  • Синхронные машины с современными моделями для устойчивого состояния и динамического поведения для атомной электростанции
    , гидроэлектростанции, газовой электростанции, парогазовой электростанции, угольной электростанции
  • Синхронная машина с прямым приводом и постоянным магнитом
  • Асинхронные машины с двойным питанием, модель с одним или двумя портами
  • Генерация дисперсии
  • Внешняя сеть (источник напряжения)
  • Пользовательские модели

Двигатели

  • Машины асинхронные со всеми видами пусковых устройств
  • Синхронный со всеми типами пусковых устройств
  • Автоматическая идентификация параметров двигателя вне входных значений в зависимости от скольжения
  • Привод с питанием от преобразователя
  • Пользовательские модели

Грузы

  • Двигатель, постоянный ток и нагрузка постоянной мощности или смешанная
  • Композитная нагрузка для потребителей низкого напряжения
  • LV-нагрузки, назначенные на линии, e.грамм. кабели
  • Частотно-зависимые нагрузки для ВН
  • синтетические профили нагрузки (день, время года) и измерения
  • прогноз нагрузки

Контроллеры

  • Генераторы, двигатели, трансформаторы, компенсация, HVDC, VSC или любые другие компоненты могут управляться. например
    Автоматические регуляторы напряжения, турбины, регуляторы, PSS
  • Вторичный регулятор для регулирования частоты или балансировки
  • Контроллеры
  • построены с помощью функциональных блоков или языка моделирования (MatLab)
  • Доступны предустановленные контроллеры

Защита

  • Реле максимального тока с i / t характеристикой, поддерживает все стандарты IEC, BS, ANSI / IEEE
  • Автоматический выключатель низкого и среднего напряжения, предохранители, устройство повторного включения
  • Доступно более 3500 моделей защиты
  • Дистанционная защита с любой характеристикой R / X
  • Реле напряжения, частоты и мощности
  • Реле скольжения полюсов
  • Дифференциальное реле
  • Пользовательское моделирование любого устройства защиты с помощью функциональных блоков

Калькулятор мощности генераторов Macfarlane

Чтобы получить более подробный ответ и квалифицированную консультацию, свяжитесь с нами здесь или позвоните нам по телефону 03 9544 4222 (Мельбурн), 02 9899 6699 (Сидней) или 07 3205 6333 (Брисбен).

Калькулятор энергопотребления


Кондиционер (испарительная модель) 25-3,75 9035 Продукты питания Процессор 75 0.25 9034 1250
Прибор Номинальная мощность Номинальная кВА Номинальная кВА
(Приборы) (Для запуска прибора) 275-1000 0,34-1,25 1,36-5
Кондиционер (обратный цикл) 200-2500 0.25-3,13 1-12,5
Сушилка для одежды 2400 3 3
Перколятор для кофе 550 0,69 0,69
0,52
Морозильник 500 0,63 2,52
Блок утилизации 650 0,81 3,24
1,25-3,75
Бытовые водяные насосы 275-1000 0,34-1,25 1,36-5
Вытяжной вентилятор 40 0,06 500 0,63 2,52
Полировщик пола 350 0,44 1,76
Frypan 1400 1,75
Фен для волос 1500 1,88 1,88
Горячая вода 2500-3000 3,13-3,75 3-13-3,75
1-1,88 1-1,88
Чайник или кувшин 1600-3000 2-3,75 2-3,75
Освещение 25-200 0,03-0,25
Микроволновая печь 1500 1.88 1.88
Духовка 4000-8000 5-10 5-10
Радиатор 1000-2500 1,25-3,13 115-3,13
Холодильник (домашний) 300 0,38 1,52
Швейная машина08 0,32
Обогреватель пространства 2000 2-5 2,5
Телевидение 75-200 0,09-0,25 0,09-0,25
0,3-1,56 0,3-1,56
Стиральная машина 500-3000 0,63-3,75 2,52-15
Сварщик 140A 5000 6,2

Обратите внимание:

Индуктивным нагрузкам (обычно электродвигателям, электронасосам, электрическим компрессорам и кондиционерам) для запуска требуется в 6-8 раз больше тока, чем для работы.Большинство генераторов могут обеспечить 100% перегрузку при запуске. Следовательно, для запуска электродвигателя мощностью 1 л.с. потребуется 3-4 кВА. После запуска электродвигателя мощностью 1 л.с. он будет потреблять только 1 кВА, оставляя дополнительные 2–3 кВА доступными для других устройств.

Однако более новые генераторы типа «инвертор» могут быть более эффективными и способны запускать более высокие нагрузки.

Выбор генератора

Размер генератора должен быть равен или больше, чем общее потребление всех приложений.Соответственно, необходимо учитывать более высокие стартовые требования. Чтобы максимизировать потенциал генератора, самый большой электродвигатель должен запускаться самостоятельно, а другие устройства должны включаться только после этого.


Измерение «сопротивления изоляции» трехфазного двигателя во время работы | OMRON TECHNICS | Технологии

На производственных линиях стабильная работа машин является одним из наиболее важных факторов, поэтому необходимо своевременно проводить плановое техническое обслуживание.
В большинстве случаев технического обслуживания обслуживающий персонал посещает фабрики для регулярного технического обслуживания и осмотра. Однако в наши дни такие мероприятия усложняются из-за нехватки рабочих и инженеров. Кроме того, риски потери бизнес-шансов из-за внезапной остановки машин часто вынуждают обслуживающий персонал уделять больше внимания корректирующему обслуживанию. В результате будет усиливаться нехватка рабочих и инженеров. Этот факт побудил нас сменить стиль обслуживания на профилактическое, отслеживая состояние машин.
Мы фокусируемся на трехфазном асинхронном двигателе, который используется в различных машинах в качестве источника питания и обычно рассматривается как объект проверки. Чтобы решить эту проблему, мы разработали «Оборудование для контроля состояния двигателя (серия K6CM)». Серия K6CM позволяет идентифицировать типичные отказы двигателя по параметрам (вибрация, температура, ток и сопротивление изоляции), которые он может контролировать.
В данной статье описывается метод измерения сопротивления изоляции работающего трехфазного асинхронного двигателя с инвертором.В обычном методе это реализовать очень сложно. Метод не только сделал возможным измерения, но и позволил достичь достаточной точности.

1. Введение

1.1 Текущая ситуация и проблемы при обслуживании и проверке трехфазного двигателя

Для обеспечения стабильной работы производственного оборудования низковольтный асинхронный двигатель (далее именуемый «двигатель»), который является источником энергии для такого оборудования, подвергается серьезному техническому обслуживанию и проверке на участках технического обслуживания.Техническое обслуживание и осмотр включают ежедневные осмотры, которые должны выполняться каждый день, регулярные осмотры, которые должны выполняться один раз в один или два месяца, а также разборку и осмотр, которые должны выполняться один раз в один или два года, и в них включены различные элементы проверки 1) .
Однако в условиях, когда для многих двигателей требуется непрерывная работа в течение 24 часов в сутки, плановое выполнение проверки, проводимой каждые один или два месяца, становится намного более трудным из-за обострения нехватки рабочей силы и инженеров на участках технического обслуживания.
В частности, что касается измерения сопротивления изоляции между обмоткой статора и земли (в дальнейшем именуемое «сопротивление изоляции»), которое является одним из регулярных проверок, общий метод измерения заключается в остановке двигателя и измерении изоляции. сопротивление 1) , что является фактором, затрудняющим плановую проверку.
Поэтому технология для измерения сопротивления изоляции во время работы двигателя является востребованной, и продукты, которые постоянно контролируют сопротивление изоляции или ток утечки в качестве альтернативы, были предложены различными производителями, включая Omron Corporation 2) .
Кроме того, для измерения сопротивления изоляции двигателя с инверторным приводом для достижения эффекта энергосбережения 3) существуют условия, которые не могут быть обработаны с помощью традиционных технологий / продуктов 2) , и, следовательно, появился спрос на новые измерительные технологии.

1.2 Обычный метод измерения

Прежде чем описывать проблемы, присущие традиционным технологиям и продуктам, а также их решения, в этом разделе мы опишем метод измерения общего сопротивления изоляции при работающем двигателе.
Сопротивление изоляции при работающем двигателе можно рассчитать, применив закон Ома на основе тока утечки (далее «I0») и напряжения на землю. Обратите внимание, что, однако, I0 включает двигатели, но не ограничивается ими. Как правило, существует ток с составляющими сопротивления заземления (далее «I0r») и ток с составляющими емкости заземления (далее «I0c»), и I0c необходимо удалить, поскольку он не влияет на сопротивление изоляции.
Измерение I0r включает пассивный метод и активный метод. В пассивном методе I0r отделяется и извлекается из I0, который выводится из трансформатора тока нулевой фазы 4) (далее именуемого «ZCT») с использованием принципов «I0r находится в той же фазе, что и мощность. напряжение источника »и« I0c опережает фазу на 90 ° »). На рисунке 1 показана взаимосвязь между фазами, а на рисунке 2 показана схема конфигурации системы.

Рис. 1 Связь между I0r и I0c Рис. 2 Конфигурация системы для извлечения I0r

С другой стороны, для активного метода сигнал с частотой, отличной от частоты системы электропитания, накладывается на заземляющий провод с помощью наложенного трансформатора, наложенный сигнал снимается с ZCT, и рассчитываются I0r и I0c, таким образом удаление эффектов 5) .
В этой статье мы реализовали исследования, приняв пассивный метод, который прост в установке и не требует накладывающего трансформатора.

1.3 Проблемы, присущие традиционной технике

В случае, когда двигатель приводится в действие инвертором, шум передачи, выделяемый инвертором, должен быть удален, потому что I0 рабочей частоты инвертора накладывается на I0 частоты промышленного источника питания. Хотя этот метод предлагается в ссылке 6) , «биение» будет генерироваться по напряжению относительно земли и I0r, в частности, когда частота промышленного источника питания близка к частоте работы инвертора, что приведет к значительной ошибке. при расчете сопротивления изоляции.Эта проблема приводит к серьезной проблеме, заключающейся в том, что количество приложений, в которых можно использовать метод, ограничено.
В главе 2, чтобы решить проблемы, мы опишем метод измерения сопротивления изоляции с высокой точностью, избегая при этом «биений», возникающих из-за рабочей частоты инвертора.

1,4 Проблемы для практического применения

Как показано на рис.2, выходной терминал общего ZCT и блок мониторинга соединены кабелями. Рекомендуется, чтобы сопротивление изоляции двигателя составляло не менее 1 МОм 1) , а для напряжения относительно земли 200 В I0r должно быть 200 мкА или ниже. В это время, когда общий коэффициент преобразования тока ZCT установлен на 1000: 1, выходной ток ZCT будет на минутном уровне 200 нА. Чтобы обеспечить измерение такого минутного сигнала, мы устанавливаем подавление шума, получаемого от окружающей силовой проводки и т. Д., в общепромышленных условиях как проблема, требующая решения.
В главе 3 будут описаны проблемы и меры по обеспечению практического применения в качестве постоянного оборудования, а в главе 4 будут представлены результаты валидации с использованием продукта, разработанного на этот раз.

2. Предлагаемый метод измерения при эксплуатации

2.1 Эффекты «биения» инвертора

Когда двигатель приводится в действие инвертором, ток утечки, определяемый частотой промышленного источника питания (далее именуемый «I0 SYS »), ток утечки, полученный из высокочастотного шума инвертора (далее именуемый «I0 NOISE »), и ток утечки, определяемый рабочей частотой инвертора (далее именуемый« I0 INV »), соответственно, течет в землю, как показано на рис.3, и такие токи текут обратно к заземленным фазам системы электропитания в наложенном состоянии 7) , 8) . Сопротивление изоляции Ro можно рассчитать по формуле Ro = V / I согласно закону Ома. Когда предполагается, что опорное напряжение, чтобы быть коммерческим источником питания для расчета, что трудно рассчитать сопротивление изоляции от I0 обнаружена с ZCT вследствие влияния рабочей частоты инвертора. Следовательно, сопротивление изоляции Ro должно быть рассчитано после получения метода извлечения I0 SYS на основе частоты промышленного источника питания.

Рис. 3 Путь утечки тока

На рис. 4 показана конфигурация системы в случаях, когда частота промышленного источника питания и рабочая частота инвертора близки, а случаи, когда они различны, сравнительно проверены. Частота коммерческого источника питания была установлена ​​на 60 Гц, а в случаях, когда рабочая частота инвертора отличается, частота была установлена ​​на 50 Гц (a) и около 60 Гц (b), где «биение» может произойти. .Чтобы устранить влияние компонентов I0 NOISE , которые не связаны с ухудшением изоляции двигателя, ZCT был вставлен на выходной стороне инвертора. Измерение осуществлено путем установки А-фазы чувствительного детектора, в котором коммерческий источник питания используются в качестве опорного сигнала в блоке контроля. На рис. 5 показаны результаты измерения I0 путем установки известного резистора R0 для генерации I0.

Инжир.4 Конфигурация измерений системы поверки

Для случая 50 Гц (a), I0 NOISE и I0 INV удаляются посредством фазочувствительного обнаружения, и измерение может быть выполнено по формуле I0 = I0 SYS . Что касается 60 Гц (b), поскольку частота близка к частоте промышленного источника питания, «биение» происходит при наложении I0 SYS и I0 INV на I0, даже если применяется синхронное обнаружение.«Биение» представляет собой фактор, препятствующий измерению I0 в рабочем состоянии.

Рис. 5 Результаты измерения I0

2.2 Предлагаемый метод разделения тока утечки

В этом разделе будет описан метод измерения I0 SYS на основе частоты коммерческого источника питания даже при условии, что «биение» существует. На рис. 6 показаны результаты двумерного выражения I0, показанного на рис.5, используя информацию о фазе для разделения I0r и I0c.
При 50 Гц формула I0 = I0 SYS получается с помощью фазочувствительного детектирования, а I0 концентрируется в той же точке. На частоте 60 Гц I0 описывает круг с наложенными на него I0 SYS и I0 INV . I0 в это время можно выразить формулой (1). Следует отметить, что частота Δf формулы (1) подразумевает разницу между эталонной частотой промышленного источника питания и рабочей частотой инвертора.

  • (1)

Из рисунка 6 и формулы (1) можно узнать, что, когда рабочая частота инвертора приближается к частоте промышленного источника питания, I0 SYS может быть вычислено из центральной точки круга, независимо от инвертора. рабочая частота.

Рис. 6 Разделение тока утечки I0r и I0c

2.3 Ускорение метода измерения

Прикладное программное обеспечение для двигателя включает в себя альтернативную операционную систему, которая выполняет работу путем переключения двух или более двигателей через равные промежутки времени, причем интервалы составляют от нескольких десятков секунд до нескольких минут.
Чтобы сократить время измерения, чтобы его можно было применить к такому прикладному программному обеспечению, в котором время привода двигателя невелико, центр траектории, показанной на рис.6 был рассчитан методом наименьших квадратов до того, как окружность круга замкнется.
На рис. 7 показаны результаты расчета I0 методом наименьших квадратов от траектории значений измерения в течение нескольких секунд. Рисунок показывает, что I0 SYS может быть рассчитан на основе частоты коммерческого источника питания за несколько секунд. Поскольку I0r эквивалентно значению X центральной координаты круга, его можно вычислить с использованием стандартной технологии, изложенной в разделе 1.2.

Рис.7 Результаты расчета тока утечки методом наименьших квадратов окружности

При применении метода, изложенного выше, расчет I0r и сопротивления изоляции на основе частоты промышленного источника питания становится возможным в течение короткого периода времени после устранения влияния рабочей частоты инвертора.

3. Практическое применение в качестве постоянного оборудования

3.1 Проблемы для практического применения

Для обеспечения практического применения также важно снижение влияния шума, присутствующего в среде измерения. Причина этого заключается в том, что для постоянного использования оборудования в качестве монитора состояния существует опасение, что требуемое отношение сигнал / шум не может быть обеспечено в результате воздействия шума, связанного с окружающей средой, поскольку количество мест, где количество оборудования может быть установлено ограничено.
Шум включает в себя различные типы, и шум, от которого наиболее сильно зависит оборудование, - это индукционный шум частоты промышленного источника питания, генерируемый линиями электропередач и т. Д. Это связано с тем, что частота индукционного шума полностью синхронизирована с I0r.

3.2 Меры противодействия шуму, синхронизированному с I0r

Поскольку влияние индукционного шума становится меньше по мере того, как длина проводки между ZCT и блоком мониторинга становится короче, мы исследовали наложение ограничения на длину проводки.Однако наш обзор взаимосвязи между индукционным шумом и длиной проводки на реальном оборудовании показал, что длина проводки должна быть уменьшена до нескольких сантиметров для поддержания хорошей точности измерения.
Для обеспечения необходимой длины проводки в ZCT был включен измерительный усилитель. Устройство для выполнения аналого-цифрового преобразования с измерительным усилителем и подачи сигналов в виде цифровых сигналов на блок мониторинга может значительно увеличить длину проводки при сохранении помехоустойчивости.

3.3 Варианты мер противодействия

На рис. 8 показана принципиальная схема ZCT со встроенным измерительным усилителем, который мы разработали на этот раз. Вся система была спроектирована так, чтобы быть компактной за счет принятия конфигурации, в которой питание для активации измерительного усилителя подается от блока мониторинга.

Рис.8 ZCT со встроенным измерительным усилителем: модель K6CM-ISZBI52

Инжир.9 показан внешний вид блока мониторинга, разработанного на этот раз, а на рисунках 10 и 11 показаны схемы конфигурации системы измерения изоляции. Независимо от инвертора, опорное напряжение непосредственно берется в от коммерческого источника питания, а ZCT устанавливается рядом с двигателем.

Рис. 9 Блок мониторинга: модель K6CM-ISM Рис. 10 Конфигурация системы для моторного привода без инвертора [G3] Рис. 11 Конфигурация системы для моторного привода с инвертором

4.Оценка производительности

Мы реализовали оценку производительности на реальном оборудовании, используя ZCT со встроенным измерительным усилителем и разработанным на этот раз блоком мониторинга.
Предпосылка для оценки характеристик инверторного привода должна заключаться в том, что меры противодействия индукционным шумам находятся на достаточном уровне, как показано в главе 3. Чтобы проверить это предположение, мы выполнили оценку источника постоянного напряжения коммерческого источника питания с системой. конфигурация, показанная на рис.10.
Хотя идеально проводить сравнение и проверку с результатами измерений общего измерителя сопротивления изоляции с использованием реального двигателя, для которого ухудшилась изоляция, приобрести такой двигатель сложно. Вместо этого мы установили известное сопротивление R0, как показано на рис. 4, и выполнили измерения с условием, что имитируется ухудшение сопротивления изоляции. Используемый в то время двигатель находится в исправном состоянии, и значение сопротивления изоляции, измеренное с помощью измерителя сопротивления изоляции, составило 100 МОм или больше.Следует отметить, что использованный источник питания был трехфазным, 200 В, 60 Гц.
В таблице 1 показаны результаты проверки. При R0 = 1,0 МОм погрешность результатов измерений составила 5,7%. В случаях, когда контрмеры, описанные в главе 3, не принимаются в конфигурации системы, показанной на рис. 2, ошибка превысит 50% при тех же условиях, что свидетельствует о значительном улучшении. Установка меньшего значения R0 для моделирования разрушения изоляции приводит к результатам измерений, которые следуют за изменением, и можно судить о том, что характеристики могут выдерживать мониторинг состояния на фактических участках технического обслуживания.Следует отметить, что в этом случае имитируется ухудшение изоляции фазы T, и аналогичные результаты также могут быть получены при проверке других фаз.

Таблица 1 Проверка эффективности обнаружения минутного I0r
R0
МОм]
Результат измерения
MΩ]
Ошибка
[%]
Ссылка: Теоретическое значение I0r
мкА
1.0 0,943 -5,7 200,0
0,9 0,853 -5,2 222,2
0,5 0,499 -0.2 400,0
0,2 0,199 -0,5 1000,0

Затем мы выполнили оценку производительности с инвертором, активированным в конфигурации системы, показанной на рис.11. Условия такие же, как и для источника постоянного напряжения, за исключением того, что рабочая частота инвертора меняется.
В таблице 2 показаны результаты проверки для случая, когда рабочая частота установлена ​​на 60 Гц, когда рабочая частота близка к частоте промышленного источника питания. В традиционной системе результаты измерений при R0 = 1,0 МОм колебались в диапазоне от 0,2 МОм до 1,3 МОм. Однако с помощью существующей технологии можно стабильно получать высокоточные результаты измерений.Судя из вышесказанного, представляется, что данная технология имеет возможность решить обычные проблемы, связанные с управлением инвертора и мониторинга понимают состояние, в котором сопротивление изоляции 1 МОм устанавливается в качестве ссылки.

Таблица 2 Проверка случая, когда рабочая частота инвертора = частота промышленного источника питания
R0
МОм]
Результат измерения
MΩ]
Ошибка
[%]
Ссылка: Теоретическое значение I0r
мкА
1.0 0,976 -2,4 200,0
0,9 0,879 -2,3 222,2
0,5 0,492 -1.6 400,0
0,2 0,207 3,5 1000,0

В таблице 3 показаны результаты проверки для случая, когда рабочая частота установлена ​​на 50 Гц, когда рабочая частота отличается от частоты промышленного источника питания.Мы подтвердили, что измерение сопротивления изоляции осуществляется независимо от рабочих частот инвертора.

Таблица 3 Проверка случая, когда рабочая частота инвертора частота промышленного источника питания
R0
МОм]
Результат измерения
MΩ]
Ошибка
[%]
Артикул: Теоретическое значение
мкА
1.0 0,944 -5,6 200,0
0,9 0,844 -6,2 222,2
0,5 0,508 1.6 400,0
0,2 0,210 5,0 1000,0

5. Заключение

Для инверторного моторного привода измерение сопротивления изоляции становится возможным на высокой скорости с помощью предлагаемой уникальной методики разделения тока утечки, даже если частота промышленного источника питания близка к рабочей частоте инвертора и возникает явление «биений».Кроме того, благодаря разработке ZCT со встроенным измерительным усилителем, коммерциализация продукта становится возможной с уровнем помехоустойчивости, который может выдержать практическое использование. С помощью существующей технологии можно реализовать мониторинг состояния с активированным двигателем без ограничения прикладного программного обеспечения.
С помощью «Устройства контроля рабочего состояния двигателя (модели серии K6CM)» возможно измерение вибрации, температуры и электрического тока в дополнение к измерению сопротивления изоляции, а совместное использование соответствующего оборудования позволяет контролировать состояние в сочетании с различные типы факторов отказа двигателя.Постоянно устанавливая продукты и отслеживая рабочее состояние оборудования в режиме реального времени, мы считаем, что техническое обслуживание после поломки можно свести к минимуму на участках технического обслуживания, тем самым позволяя перейти от ремонта к профилактическому обслуживанию.

Список литературы

Названия продуктов в тексте могут быть торговыми марками каждой компании.

Основы трехфазного тестирования - Снижение гармоник тока

Электрический проводник нагревается, когда по нему проходит ток.Если нагрев достаточно высок, проводник может быть поврежден, поэтому рекомендуется ограничить ток. Трехфазные системы распределения электроэнергии очень эффективны в ограничении протекания тока без уменьшения мощности, подаваемой на нагрузку. Они делают это, разделяя фазы, а также балансируя нагрузку. Схема, состоящая из горячих ветвей, сдвинутых по фазе на 120 ° друг к другу, может обеспечивать большую мощность через проводники меньшего диаметра.

Галилео Феррарис, Михаил Доливо-Добровольский, Йонас Венстрём и Никола Тесла в 1880-х годах независимо друг от друга изобрели многофазные системы.Тесла задумал и разработал трехфазную систему и трехфазный асинхронный двигатель.

Идеальные формы сигналов трехфазного напряжения - реальные обычно имеют наложенный шум.

Трехфазная мощность обычно вырабатывается в одной из двух конфигураций: Y или треугольник. Генератор электросети имеет три обмотки, расположенные симметрично, так что ток в каждой обмотке отделен от двух других на один и тот же фазовый угол, равный одной трети цикла. Это 120 ° или 2π / 3 радиана. Вне генератора ток от каждой обмотки может проходить через один или несколько трансформаторов, где ток и напряжение, обратно пропорциональные, повышаются или понижаются без изменения межфазного интервала или частоты.На стороне заказчика трансформатор, установленный на опоре или опоре, преобразует мощность до желаемого уровня и подает ее по трем проводам к точке подключения.

Трехфазные конфигурации, Y и треугольник.

Более распространенная Y-образная конфигурация соединяет одну сторону каждой обмотки с одной из трех шин на входной панели, а другую ветвь - с общей, обычно заземленной, нейтралью. На входной панели трехфазные выключатели зажимают три шины для питания трехфазных нагрузок, а однополюсные выключатели зажимают только одну из шин для питания однофазных нагрузок.Таким образом, трехфазное и однофазное питание может быть получено от одной входной панели или центра нагрузки без использования трансформатора или фазового преобразователя, поворотного или электронного. Там, где должны быть запитаны междуфазные нагрузки, используются двухполюсные выключатели.

Обмотка трансформатора, соединенная треугольником (греческая буква «Дельта», Δ), соединена между двумя первичными фазами. В системе с открытым треугольником используются только два трансформатора, в то время как в системе с закрытым треугольником используются три трансформатора, по одному на каждую фазу.Если один из трансформаторов выходит из строя или его необходимо удалить, система продолжит функционировать как система с открытым треугольником при мощности 58%.

С точки зрения электрика, проводящего проводку от трехфазной коробки, двухполюсный выключатель снимает напряжение между двумя фазами. Однополюсный выключатель снимает напряжение в одной фазе вместе с нулевым проводом шины. В любом случае следует проложить заземляющий провод оборудования для облегчения работы от сверхтока.

В некоторых системах с треугольником заземление выполняется посередине между двумя из трех фаз. Они называются трехфазными системами, соединенными треугольником с заземлением от центра. Из-за этого центрального отвода одна из трех фаз будет иметь более высокое напряжение относительно земли, чем две другие. Следует проявлять осторожность в отношении этой высокой ножки. Он имеет оранжевый цвет, чтобы отличить его от двух других ножек.

Трехфазный двигатель меньше, дешевле и служит дольше, чем однофазный двигатель той же мощности, поскольку он не подвержен вибрации и требует меньшего рассеивания тепла.По этой причине большинство асинхронных двигателей мощностью более пяти лошадиных сил являются трехфазными, хотя также доступны трехфазные двигатели с дробной мощностью. Их легко подключить. Просто проложите три питающих провода с защитой от перегрузки по току с правильной амплитудой к двигателю и подключите их к двигателю. При необходимости используйте контроллер мотора.

Чтобы повернуть в обратном направлении, поменяйте местами две из трех линий. Некоторые моторные нагрузки, такие как вентиляторы или насосы, работают более эффективно в одном направлении, чем в другом.Причина в форме лопастей или крыльчатки. Правильное вращение можно определить методом проб и ошибок, измерив выходную мощность. Однако некоторые насосы мгновенно выходят из строя из-за неправильного вращения.

Этот индикатор чередования фаз от Fluke показывает последовательность подключения для вращения по и против часовой стрелки.

В трехфазной системе Y или схеме треугольника без заземленного центрального ответвителя в одной из обмоток однофазные нагрузки могут подключаться от одной фазы к нейтрали или между любыми двумя фазами. Это делает возможными многочисленные однофазные напряжения, которые можно использовать в различных приложениях.Если эти нагрузки сбалансированы, т.е. имеют равное сопротивление, трансформаторы и проводники используются наиболее экономично.

В сбалансированной системе Y все три фазных провода имеют одинаковый ток и напряжение относительно нейтрали системы. При линейных нагрузках измеренное напряжение между линейным проводом при равных нагрузках представляет собой квадратный корень из трех значений напряжения между фазой и нейтралью.

Проблема сегодня в том, что постоянно увеличивающаяся часть подключенных нагрузок является нелинейной. Люминесцентное освещение с балластом, которое широко распространено в офисных помещениях, а также импульсные источники питания и асинхронные двигатели являются примерами нелинейных нагрузок.Они производят дорогостоящие гармоники третьего порядка, которые синфазны во всех трех ветвях. В результате они складываются в нейтральных проводниках. Эта избыточная нагрузка вызывает нагрев нейтрали в ответвленных цепях и распределительных линиях на всем пути вверх по потоку, включая генераторы энергоснабжения.

Однофазные электронные нагрузки генерируют гармоники, кратные основной гармонике. Наиболее вредными из них являются тройные гармоники, поскольку их амплитуда наибольшая. Гармоники более высокого порядка уменьшаются по амплитуде по мере того, как они удаляются от основной гармоники, как показано на оси X в частотной области осциллографа.

Трехфазные нагрузки не генерируют тройные гармоники. Следовательно, на промышленных объектах с большой трехфазной нагрузкой наибольшую проблему представляют нечетные гармоники более высокого уровня - пятая, седьмая, одиннадцатая и так далее.

Активные фильтры могут подавлять гармоники, но они сложны и дороги в реализации. Они синтезируют в цифровом виде реактивную мощность для подавления гармоник. Более экономичным решением является использование фазосдвигающих трансформаторов для ослабления гармоник. Они работают, комбинируя гармоники от разных источников, которые сдвинуты по фазе относительно друг друга, так что гармоники затем компенсируются.Другие методы подавления гармоник включают использование сетевых дросселей, ловушек гармоник, 12- и 18-импульсных выпрямителей и фильтров нижних частот.

Гармоники

также дороги, потому что они приводят к превышению полной мощности в системе и нагрузке на активные и реактивные компоненты. Более того, поскольку они имеют более высокую частоту, чем основная гармоника, они уменьшают емкостное реактивное сопротивление, параллельное явление, до определенной степени шунтируя намеченную нагрузку и нагревая проводку питания. При наличии гармоник конденсаторы испытывают более высокое приложенное напряжение, что может вызвать диэлектрические потери и реальные повреждения.Трехфазные асинхронные двигатели также испытывают потери и нагрев своих обмоток. Гармоники увеличивают ток и перегревают нейтральные проводники, которые обычно не имеют защиты от сверхтоков.

Когда большие двигатели не загружены на полную мощность, совокупный эффект внутри объекта добавляется к наличию гармоник для уменьшения коэффициента мощности. Электроэнергетические компании часто взимают с промышленных потребителей более высокую плату, когда коэффициент мощности падает ниже 90%.

Коэффициент мощности можно улучшить, добавив в электрическую систему конденсаторы коррекции коэффициента мощности.Обычная реализация включает автоматический переключатель, который подключает конденсаторы только по мере необходимости.

Конденсаторы коррекции коэффициента мощности

требуют периодического осмотра и обслуживания. Тепловидение - хороший способ начать. Рабочие должны знать, что эти устройства способны сохранять смертельное напряжение еще долгое время после отключения питания. Вспышка дуги также представляет собой потенциальную опасность. В связи с этим любой, кто работает с испытательными приборами в непосредственной близости от трехфазных цепей питания, должен носить средства индивидуальной защиты (СИЗ) в соответствии с требованиями стандартов безопасности.

При измерении трехфазных электрических параметров необходимо учитывать несколько тонкостей. Один касается трехфазного режима 480Y. В этой конфигурации используются четыре провода, три контакта, нейтраль и заземляющий провод. Напряжение между любой ногой и землей будет 277 В, а между любыми двумя горячими проводами вы получите 480 В. Для работы с однофазными и трехфазными нагрузками 120/208 должен использоваться трансформатор. Трансформатор должен иметь первичную обмотку 480 Ом и вторичную обмотку 208 Ом.

Трехфазное оборудование обычно работает от напряжения Delta, в конфигурации с тремя горячими проводами и без нейтрального провода.Если автомат на 230 В по ошибке подключить к 480 В, его мотор, скорее всего, сгорит. Напряжение не влияет на частоту вращения двигателя, но частота напряжения влияет.

Наконец, существуют разные способы измерения трехфазной мощности. Возможно, самым простым является использование одного измерителя мощности для измерения мощности в одной фазе за раз. Потенциальная проблема этого метода заключается в том, что он предполагает, что мощность в неизмеряемых фазах такая же, как и измеренная после того, как измеритель мощности введен в эту фазу.

Самый простой метод - использовать измеритель мощности одновременно в каждой фазе. Здесь фазное напряжение для измерения мощности измеряется относительно нейтрального провода. Очевидно, общая мощность - это сумма их показаний.

Интересно, что есть способ точно измерить трехфазную мощность с помощью всего двух измерителей мощности. Одна из фаз служит нулевым эталоном, и мощность необходимо измерять только для оставшихся двух фаз.

Но есть сравнительный расчет, связанный с этим методом, который используется для проверки его точности.Легко понять, когда источник напряжения и нагрузка имеют Y-образную конфигурацию. Поскольку нейтраль не подключена, сумма мгновенных токов в трех фазах должна быть равна нулю по закону Кирхгофа: I 1 + I 2 + I 3 = 0.

Это может быть продемонстрировано, что сумма мгновенных полномочий трех фаз равна мгновенными степени двух фаз с третьей фазой (L2) в качестве опорного напряжения:

V 1 × I 1 + V 2 × I 2 + V 3 × I 3 = [(V 1 - V 2 ) × I 1 ] + [(V 3 - V 2 ) × I 3 ]

Основы управления на основе DSP для машин переменного тока

Введение

Высокопроизводительные серводвигатели характеризуются необходимостью плавного вращения до остановки, полного контроля крутящего момента при остановке и быстрых ускорений и замедлений.В прошлом в приводах с регулируемой скоростью использовались преимущественно двигатели постоянного тока из-за их превосходной управляемости. Однако современные высокопроизводительные моторные приводные системы обычно основаны на трехфазных двигателях переменного тока, таких как асинхронный двигатель переменного тока (ACIM) или синхронный двигатель с постоянными магнитами (PMSM). Эти машины вытеснили двигатель постоянного тока в качестве машины выбора для требовательных приложений с серводвигателями из-за своей простой прочной конструкции, низкой инерции, высокого отношения выходной мощности к массе и хорошей производительности при высоких скоростях вращения.

Принципы векторного управления теперь хорошо известны для управления этими двигателями переменного тока; и в большинстве современных высокопроизводительных приводов теперь реализовано цифровое регулирование тока с обратной связью. В таких системах достижимая полоса пропускания с обратной связью напрямую связана со скоростью, с которой вычислительно интенсивные алгоритмы векторного управления и связанные с ними вращения векторов могут быть реализованы в реальном времени. Из-за этой вычислительной нагрузки многие высокопроизводительные приводы теперь используют процессоры цифровых сигналов (DSP) для реализации встроенных схем управления двигателем и векторным управлением.Внутренняя вычислительная мощность DSP позволяет достичь очень короткого времени цикла и ширины полосы управления током с обратной связью (от 2 до 4 кГц).

Полная схема управления током для этих машин также требует высокоточной схемы генерации напряжения с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и аналого-цифрового (АЦП) преобразования (АЦП) с высоким разрешением для измерения токов двигателя. . Для обеспечения плавного управления крутящим моментом до нулевой скорости обратная связь по положению ротора необходима для современных векторных контроллеров.Поэтому многие системы включают датчики положения ротора, такие как резольверы и инкрементальные энкодеры. Здесь мы описываем фундаментальные принципы реализации высокопроизводительных контроллеров (таких как ADMC401) для трехфазных двигателей переменного тока, сочетающих интегрированный контроллер DSP с мощным ядром DSP, гибкое генерирование ШИМ, аналого-цифровое преобразование с высоким разрешением, и встроенный интерфейс кодировщика.

Регулирование частоты вращения машин переменного тока

Эффективное управление переменной скоростью трехфазных машин переменного тока требует создания сбалансированного трехфазного набора переменных напряжений с переменной частотой.Источник переменного тока обычно создается путем преобразования постоянного тока с использованием силовых полупроводниковых устройств (обычно MOSFET или IGBT) в качестве твердотельных переключателей. Обычно используемая конфигурация преобразователя показана на рисунке 1 (а). Это двухступенчатая схема, в которой источник переменного тока фиксированной частоты 50 или 60 Гц сначала выпрямляется, чтобы обеспечить напряжение звена постоянного тока Vd, накопленное в конденсаторе звена постоянного тока. Это напряжение затем подается в схему инвертора, которая генерирует переменный ток переменной частоты для двигателя.Силовые переключатели в цепи инвертора позволяют подключать клеммы двигателя либо к Vd, либо к заземлению. Этот режим работы обеспечивает высокую эффективность, потому что в идеале переключатель имеет нулевые потери как в открытом, так и в закрытом положениях.

Путем быстрого последовательного размыкания и замыкания шести переключателей (рис. 1а) на выходных клеммах можно синтезировать трехфазное переменное напряжение со средней синусоидальной формой волны. Фактическая форма сигнала выходного напряжения представляет собой высокочастотный сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), как показано на рисунке 1b.В практических инверторных схемах, использующих твердотельные переключатели, возможно высокоскоростное переключение около 20 кГц, и сложные формы сигналов ШИМ могут генерироваться со всеми гармоническими составляющими напряжения на очень высоких частотах; значительно выше желаемых основных частот - номинально в диапазоне от 0 до 250 Гц.

Индуктивное реактивное сопротивление двигателя увеличивается с увеличением частоты, так что токи высших гармоник очень малы, а в обмотках статора протекают токи, близкие к синусоидальной. Основное напряжение и выходная частота инвертора, как показано на рисунке 1b, регулируются путем изменения формы сигнала ШИМ с помощью соответствующего контроллера.При управлении основным выходным напряжением процесс ШИМ неизбежно изменяет содержание гармоник в форме волны выходного напряжения. Правильный выбор стратегии модуляции может минимизировать эти гармонические напряжения и связанные с ними гармонические эффекты и высокочастотные потери в двигателе.

Рисунок 1

а. Типовая конфигурация преобразователя мощности, используемого для привода трехфазных двигателей переменного тока.

г. Типичные формы сигналов ШИМ при генерации источника переменного напряжения и частоты для двигателя.

Генерация с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ)

В типичной конструкции контроллера двигателя переменного тока в процесс генерации сигналов ШИМ, которые в конечном итоге используются для включения или выключения силовых устройств в трехфазном инверторе, учитываются как аппаратные, так и программные факторы. В типичных условиях цифрового управления контроллер генерирует регулярное прерывание с частотой переключения ШИМ (номинально от 10 до 20 кГц). В программе обслуживания прерывания программное обеспечение контроллера вычисляет новые значения рабочего цикла для сигналов ШИМ, используемых для управления каждой из трех ветвей инвертора.Вычисленные рабочие циклы зависят как от измеренного состояния двигателя (крутящий момент и скорость), так и от желаемого рабочего состояния . Рабочие циклы регулируются от цикла к циклу, чтобы фактическое рабочее состояние двигателя соответствовало желаемой траектории.

После того, как желаемые значения рабочего цикла были вычислены процессором, требуется специальный аппаратный генератор ШИМ, чтобы гарантировать, что сигналы ШИМ генерируются в течение следующего цикла ШИМ и контроллера.Блок генерации ШИМ обычно состоит из соответствующего количества таймеров и компараторов, которые способны производить очень точно синхронизированные сигналы. Обычно желательна производительность от 10 до 12 бит при генерации сигналов синхронизации ШИМ. Блок генерации ШИМ ADMC401 имеет разрешение по краям 38,5 нс, что соответствует разрешению примерно 11,3 бит при частоте переключения 10 кГц. Типичные сигналы ШИМ, создаваемые выделенным блоком генерации ШИМ ADMC401, показаны на рисунке 2 для ветви инвертора A.На рисунке AH - это сигнал, используемый для управления силовым устройством на стороне высокого напряжения ветви A инвертора, а AL используется для управления устройством питания на стороне низкого напряжения. Рабочий цикл эффективно регулирует среднее напряжение, подаваемое на двигатель, от цикла к циклу для достижения желаемой цели управления.

Как правило, требуется небольшая задержка между выключением одного устройства питания (скажем, AL) и включением дополнительного устройства питания (AH). Это мертвое время требуется для того, чтобы у выключаемого устройства было достаточно времени, чтобы восстановить свою способность блокировки, прежде чем другое устройство будет включено.В противном случае может произойти короткое замыкание постоянного напряжения. Блок генерации ШИМ ADMC401 содержит необходимое оборудование для автоматической вставки мертвого времени в сигналы ШИМ.

Рис. 2. Типичные формы сигналов ШИМ для одной ветви инвертора.

Общая структура контроллера трехфазного двигателя переменного тока

Точное управление любым процессом моторного привода в конечном итоге может быть сведено к проблеме точного управления как крутящим моментом, так и скоростью двигателя. Как правило, скорость двигателя контролируется напрямую путем измерения скорости или положения двигателя с помощью соответствующих преобразователей, а крутящий момент регулируется косвенно путем соответствующего контроля фазных токов двигателя.На рисунке 3 показана блок-схема типичного синхронного регулятора тока корпуса для трехфазного двигателя. На рисунке также показано распределение задач между модулями программного кода и выделенными периферийными устройствами для управления двигателем, такими как ADMC401. Контроллер состоит из двух пропорционально-интегрально-дифференциальных (ПИД) регуляторов тока, которые используются для управления вектором тока двигателя в системе отсчета, которая вращается синхронно с измеренным положением ротора.

Иногда может быть желательно реализовать развязку между напряжением и скоростью, которая удаляет зависимости скорости и связанную перекрестную связь осей из контура управления. Компоненты опорного напряжения затем синтезировали на инверторе с использованием подходящей стратегии модуляции длительности импульса, такие как модуляция пространственного вектора (SVM). Также можно включить некоторые схемы компенсации, чтобы преодолеть искажающие эффекты, связанные с мертвым временем переключения инвертора, конечными напряжениями в открытом состоянии инверторного устройства и пульсациями напряжения в звене постоянного тока.

Рисунок 3. Конфигурация типичной системы управления трехфазным двигателем переменного тока.

Две компоненты вектора тока статора известны как компоненты прямой оси и квадратурной оси . Ток по прямой оси управляет магнитным потоком двигателя и обычно контролируется равным нулю в машинах с постоянными магнитами. Тогда крутящим моментом двигателя можно управлять непосредственно путем регулирования квадратурной составляющей оси. Быстрое и точное управление крутящим моментом необходимо для высокопроизводительных приводов, чтобы обеспечить быстрое ускорение и замедление, а также плавное вращение до нулевой скорости при любых условиях нагрузки.

Фактические составляющие постоянного и квадратурного тока получаются путем первого измерения фазных токов двигателя с помощью подходящих датчиков тока и преобразования их в цифровую форму с помощью встроенной системы АЦП. Обычно достаточно одновременно измерять только два тока линии двигателя: поскольку сумма трех токов равна нулю, третий ток при необходимости может быть вычислен из одновременных измерений двух других токов.

Программное обеспечение контроллера использует математические векторные преобразования, известные как преобразования парка, которые гарантируют, что трехфазный набор токов, подаваемых на двигатель, синхронизируется с фактическим вращением вала двигателя во всех рабочих условиях.Этот синхронизм гарантирует, что двигатель всегда выдает оптимальный крутящий момент на ампер, т. Е. Работает с оптимальной эффективностью. Вращение вектора требует вычисления в реальном времени синуса и косинуса измеренного угла ротора, а также ряда операций умножения и накопления. Общая полоса пропускания контура управления зависит от скорости выполнения вычислений управления с обратной связью и результирующего вычисления новых значений рабочего цикла. Присущая 16-битному ядру DSP с фиксированной точкой 26-MIPS быстрые вычислительные возможности делают его идеальным вычислительным механизмом для этих встроенных приложений управления двигателями.

Требования к аналого-цифровому преобразованию

Для управления высокопроизводительными сервоприводами переменного тока требуется быстрое, высокоточное аналого-цифровое преобразование измеренных значений тока с одновременной выборкой. Сервоприводы имеют номинальный рабочий диапазон , диапазон - определенный уровень мощности, который они могут поддерживать непрерывно при приемлемом повышении температуры двигателя и преобразователя мощности. Сервоприводы также имеют пиковый рейтинг - способность выдерживать ток, намного превышающий номинальный, в течение коротких периодов времени.Например, можно подавать на короткие промежутки времени ток, в шесть раз превышающий номинальный. Это позволяет временно применять большой крутящий момент для очень быстрого ускорения или замедления привода, а затем вернуться в постоянный диапазон для нормальной работы. Это также означает, что в нормальном рабочем режиме привода используется только небольшой процент от общего входного диапазона.

На другом конце шкалы, чтобы добиться плавного и точного вращения, необходимого для этих машин, разумно компенсировать небольшие смещения и нелинейности.В любой электронике датчика тока обработка аналогового сигнала часто подвержена ошибкам усиления и смещения. Например, несовпадения коэффициентов усиления могут существовать между системами измерения тока для разных обмоток. Эти эффекты в совокупности приводят к нежелательным колебаниям крутящего момента. Чтобы удовлетворить оба этих противоречивых требования к разрешающей способности, современные сервоприводы используют 12-к-14-битные аналого-цифровые преобразователи, в зависимости от соотношения цены и производительности, требуемого приложением.

Полоса пропускания системы существенно ограничена количеством времени, которое требуется для ввода информации и последующего выполнения вычислений.Преобразователи A / D, для преобразования которых требуется много микросекунд, могут вызывать недопустимые задержки в системе. Задержка в системе с обратной связью ухудшит достижимую пропускную способность системы, а пропускная способность является одним из наиболее важных показателей качества этих высокопроизводительных накопителей. Следовательно, быстрое аналого-цифровое преобразование необходимо для этих приложений.

Третьей важной характеристикой аналого-цифрового преобразователя, используемого в этих приложениях, является синхронизация . Помимо высокого разрешения и быстрого преобразования, необходима одновременная выборка.В любом трехфазном двигателе необходимо измерить токи в трех обмотках двигателя на точно в одно и то же время , чтобы получить мгновенный «снимок» крутящего момента в машине. Любой временной сдвиг (временная задержка между измерениями различных токов) - это фактор ошибки, который искусственно вводится посредством измерения. Такая неидеальность приводит непосредственно к колебаниям крутящего момента - очень нежелательной характеристике.

Система АЦП, интегрированная в ADMC401, обеспечивает быстрое (6-MSPS), высокое разрешение (12-бит) ядро ​​АЦП, интегрированное с усилителями двойной выборки и удержания, так что два входных сигнала могут быть дискретизированы одновременно.(Как отмечалось ранее, это позволяет вычислить одновременное значение третьего тока.) Ядро АЦП представляет собой высокоскоростную конвейерную флеш-архитектуру. Всего можно преобразовать 8 аналоговых входных каналов, принимая дополнительную систему или сигналы обратной связи для использования в качестве части алгоритма управления. Этот уровень интегрированной производительности представляет собой современный уровень встроенных контроллеров двигателей DSP для высокопроизводительных приложений.

Блоки интерфейса датчика положения и кодировщика

Обычно положение двигателя измеряется с помощью энкодера, установленного на валу ротора.Инкрементальный энкодер выдает пару квадратурных выходов (A и B), каждый из которых имеет большое количество импульсов на оборот вала двигателя. Для типичного энкодера с 1024 строками оба сигнала производят 1024 импульса на оборот. Используя специальный квадратурный счетчик, можно подсчитывать как нарастающие, так и спадающие фронты сигналов A и B, так что один оборот вала ротора может быть разделен на 4096 различных значений. Другими словами, кодер на 1024 строки позволяет измерять положение ротора с разрешением 12 бит.Направление вращения также можно определить по относительной фазе квадратурных сигналов A и B.

Обычно на контроллере мотора имеется специальный интерфейсный блок энкодера (EIU); он управляет преобразованием выходных сигналов двойного квадратурного энкодера для создания параллельного цифрового слова, которое всегда представляет фактическое положение ротора. Таким образом, программное обеспечение управления DSP может просто считывать фактическое положение ротора, когда это необходимо алгоритму.

Это все очень хорошо, но растет класс чувствительных к стоимости приложений для сервоприводов с более низкими требованиями к производительности, которые не могут позволить себе ни стоимость, ни занимаемое место для датчика положения ротора.В этих случаях одни и те же алгоритмы управления двигателем могут быть реализованы с оценкой, а не измерением положения ротора.

Ядро DSP вполне способно вычислять положение ротора с использованием сложных алгоритмов оценки положения ротора, таких как расширенные средства оценки Калмана, которые извлекают оценки положения ротора из измерений напряжений и токов двигателя. Эти средства оценки полагаются на вычисление в реальном времени достаточно точной модели двигателя в DSP. В общем, эти бессенсорные алгоритмы можно заставить работать так же, как основанные на сенсорах алгоритмы, на средних и высоких скоростях вращения.Но по мере того, как скорость двигателя уменьшается, получение надежной зависящей от скорости информации из измерений напряжения и тока становится все труднее. В целом, управление двигателем без датчиков применимо в основном к таким приложениям, как компрессоры, вентиляторы и насосы, где не требуется непрерывная работа на нулевой или низкой скорости.

Выводы

Современное управление трехфазными двигателями переменного тока на основе DSP продолжает процветать на рынке, как на устоявшихся рынках промышленной автоматизации, так и на новых развивающихся рынках бытовой техники, автоматизации офиса и автомобильной промышленности.Эффективное и экономичное управление этими машинами требует соответствующего баланса между аппаратным и программным обеспечением, поэтому критичные ко времени задачи, такие как генерация сигналов ШИМ или интерфейс в реальном времени с датчиками положения ротора, управляются специальными аппаратными блоками. С другой стороны, общий алгоритм управления и вычисление новых команд напряжения для двигателя лучше всего обрабатывать в программном обеспечении с использованием быстрых вычислительных возможностей ядра DSP. Внедрение решения управления в виде программного обеспечения дает все преимущества легкости обновления, повторяемости и ремонтопригодности по сравнению со старыми аппаратными решениями.Все решения по управлению двигателем также требуют интеграции подходящей системы аналого-цифрового преобразования для быстрого и точного измерения информации обратной связи от двигателя. Разрешение, скорость преобразования и структура выборки входа системы АЦП должны быть строго ориентированы на требования конкретных приложений.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *