Obliczanie automatu do zasilania 380 V: charakterystyka, zasada działania i wybór przełącznika trójfazowego

Nowoczesne systemy ochrony przewodów elektrycznych przed przepaleniem i zapłonem wykorzystują wyłączniki automatyczne i są podzielone w zależności od rodzaju sieci na jednofazowe i trójfazowe. W sektorze prywatnym w większości przypadków używane są urządzenia drugiego typu, więc właściwe staje się istotne. obliczenie automatu na moc na 380 woltów, zapewniając niezawodność i trwałość użytkowania elektrycznego sieci.

Cel i praca

Pierwsze automatyczne urządzenie zaprojektowane do ochrony obwodu elektrycznego przed przetężeniami zostało wynalezione przez amerykańskiego naukowca badającego elektromagnetyzm, Charlesa Graftona Page'a, w 1836 roku. Ale zaledwie 40 lat później podobny projekt opisał Edison. Nowoczesny typ urządzeń ochronnych został opatentowany w 1924 roku. Korporacja Brown, Boveri & Cie ze Szwajcarii.

Innowacją projektową stała się możliwość ponownego użycia dzięki możliwości włączenia modułu, gdy jest on wyzwalany przez naciśnięcie jednego przycisku. Zalety w porównaniu z bezpiecznikami były niezaprzeczalne, a dokładność maszyny była znacznie lepsza. Podczas korzystania z urządzenia w sieci 380 V wszystkie fazy są jednocześnie odłączane. Takie podejście pozwala uniknąć zniekształceń poziomów sygnału i przepięć.

Bezpośrednim zadaniem wyłącznika trójfazowego jest odłączenie linii w przypadku wystąpienia w niej zwarcia lub przekroczenia poboru mocy przez urządzenia. Moduły ochronne należą do grupy aparatury łączeniowej i ze względu na prostą konstrukcję zapewniają wygodę zastosowanie i niezawodność, znajdują szerokie zastosowanie zarówno w energetyce domowej, jak i przemysłowej sieci. Zwykle urządzenie zakłada sterowanie ręczne., ale niektóre typy są wyposażone w napęd elektromagnetyczny lub silnik elektryczny, co umożliwia zdalne sterowanie nimi.

Niektórzy użytkownicy błędnie zakładają, że maszyna chroni podłączone do niej urządzenia, ale w rzeczywistości tak nie jest. Nie reaguje w żaden sposób na rodzaje i rodzaje podłączonych do niego urządzeń, a jedynym powodem jego działania jest przeciążenie i pojawienie się przetężenia. Jednocześnie, jeśli maszyna nie odłączy linii, okablowanie elektryczne zacznie się nagrzewać, co spowoduje jego uszkodzenie lub nawet zapalenie.

Wybór automatycznego modułu ochronnego wiąże się ze zdolnością linii elektrycznej do wytrzymania prądu o określonej wielkości, co jest bezpośrednio związane z materiałem kabla i jego przekrojem. Innymi słowy przy wyborze modułu głównym parametrem jest moc lub maksymalny prąd, który prowadzi do pracy maszyny.

Konstrukcja modułu ochronnego

Pomimo szerokiej gamy produktów różnych producentów, konstrukcje wyłączników są do siebie podobne. Korpus urządzenia wykonany jest z dielektryka, odpornego na temperatury i nie wspomagającego spalania. Na przednim panelu znajduje się ręczna dźwignia sterowania, a także główne parametry techniczne.

Strukturalnie korpus składa się z dwóch skręconych ze sobą połówek. W środku znajdują się następujące elementy:

1. Zaciski przyłączeniowe - zaprojektowane w celu zapewnienia niezawodnego połączenia z przychodzącymi i wychodzącymi liniami elektrycznymi.
2. Ruchoma i stała moc wyjściowa - te styki służą do zamykania lub otwierania obwodu obciążenia z zasilaniem.
3. Komora gaszenia iskier - przy nagłym otwarciu styków powstaje między nimi łuk o odpowiednio dużej mocy, co może doprowadzić do uszkodzenia elementów modułu. Dlatego do jego gaszenia używana jest specjalna komora, składająca się z pionowych płyt ułożonych w szachownicę. Przechodząca przez nie iskra traci moc, a następnie całkowicie gaśnie.
4. Wyzwalanie termiczne i elektromagnetyczne – to ich reakcja na zmiany parametrów linii elektrycznej prowadzi do zadziałania zabezpieczenia.
5. Włącznik dźwigniowy - używana jest ręczna dźwignia, która zamyka przewody wlotowe i wylotowe.
6. Śruba regulacyjna - ustawia próg dla modułu. Konfigurowalny fabrycznie.
7. Kanał wylotu gazów - podczas gaszenia iskry energia cieplna zamieniana jest na gaz, który usuwany jest z urządzenia przez specjalnie zaprojektowany labirynt.

To właśnie konstrukcja wyzwalaczy zapewnia niemal natychmiastowe zadziałanie wyłącznika. Styk elektromechaniczny reaguje na pojawienie się w chronionym obwodzie prądu, którego parametry przekraczają wartość nominalną. Konstrukcja wyzwalacza obejmuje cewkę indukcyjną z rdzeniem, której położenie ustala sprężyna i jest już połączona z ruchomym stykiem mocy. Uzwojenia elektromagnesu są połączone szeregowo z obciążeniem. Wyzwalacz termiczny to sprasowany pasek dwóch metali o różnej przewodności cieplnej (płyta bimetaliczna).

Zasada działania

Po podłączeniu zasilania i obciążenia linii elektrycznych do maszyny trójfazowej, włącza się ją przesuwając dźwignię w górne położenie. W rezultacie dźwignia sprzęga się przez zatrzask z zestykiem. Uformowane połączenie zapewnia przemieszczenie ruchomej grupy styków względem ich uchwytu.

W normalnej sytuacji prąd przepływa przez styk zasilania i styk ruchomy. Następnie trafia na płytkę bimetaliczną i uzwojenie elektrozaworu, a stamtąd już trafia do zacisku i obciążenia podłączonego do maszyny.

Jeżeli przez wyłącznik zacznie płynąć prąd o wartości przekraczającej dopuszczalną wartość, wówczas płytka bimetaliczna zaczyna się nagrzewać. Ze względu na różną rozszerzalność cieplną metali wygina się, ostatecznie zrywając kontakt. Siła prądu, przy której następuje zerwanie połączenia, zależy od grubości płyty. Wyzwalacz termomagnetyczny charakteryzuje się powolnym działaniem, chociaż potrafi wykryć nawet niewielkie zmiany wartości prądu. Jego regulacja odbywa się w fabryce poprzez zmianę odległości między płytą a ruchomym stykiem. W tym celu używana jest śruba regulacyjna.

Ale w przypadku prądu, który natychmiast zwiększa swoją wartość, szybkość reakcji płytki bimetalicznej będzie bardzo niska, dlatego stosuje się z nią również solenoid. W stanie normalnym rdzeń jest wypychany przez sprężynę i zamyka styk maszyny. Przy nienormalnej wartości sygnału na zwojach cewki pole magnetyczne gwałtownie wzrasta, którego strumienie ciągną rdzeń do wewnątrz, pokonując działanie sprężyny, co prowadzi do przerwania obwodu.

Wyzwalanie elektromagnetyczne wyzwalane jest w ułamku sekundy, nie reaguje natomiast na prądy nieznacznie przekraczające wartości znamionowe. Równocześnie z odłączeniem całej linii trójfazowej opuszcza się również dźwignię, którą ponownie należy przesunąć w górne położenie, aby podłączyć obciążenie do sieci.

Charakterystyka urządzenia

Prawidłowy dobór maszyny trójfazowej to nie tylko określenie warunków jej pracy, ale także moc i rodzaj obciążenia, które będzie do niej podłączone. Nieprawidłowo dobrana moc modułu prowadzi do pogorszenia ochrony przewodu elektrycznego, a samo takie urządzenie może stać się źródłem zagrożenia.

Mimo to, bez względu na to, jak ważny jest dobór odpowiedniej mocy, automaty charakteryzują się również innymi parametrami technicznymi, które wpływają na ich działanie. Najważniejsze z nich to:

• napięcie robocze - określa wartość, przy której wyłącznik pracuje bez pogorszenia jego parametrów (dopuszczalny jest zwykle spadek w zakresie 15%);
• prąd znamionowy - parametr bezpośrednio związany z mocą, oznacza graniczną wartość prądu, przy której wyzwalany jest moduł zabezpieczający;
• pobór mocy - urządzenia automatyczne to urządzenia o niskim poborze mocy;
• trwałość - wskazuje ilość gwarantowanych cykli załączeń i wyłączeń maszyny;
• minimalna i maksymalna temperatura pracy - zakres, w którym parametry techniczne modułu ochronnego nie ulegają zmianie;
• znamionowa zdolność wyłączania - najwyższa wartość obciążenia, przy której wyłącznik może przerwać linię przy zachowaniu jej sprawności;
• czas odpowiedzi - określa interwał, w którym obciążenie jest odłączane od linii elektroenergetycznej;
• charakterystyka czasowo-prądowa - podzielona na klasy, z których każda odpowiada chwilowemu prądowi zadziałania (np. typ C jest stosowany dla prądu przekraczającego 5-10 razy wartość znamionową).

Oprócz parametrów technicznych automaty charakteryzują się również wskaźnikami jakości. Do najczęstszych należą rodzaj napędu, sposób podłączenia przewodów zewnętrznych, konstrukcja odcięcia i inne.

Wybór mocy

Istnieją dwa sposoby określenia wymaganej mocy dla wyłącznika 3-fazowego. Jednocześnie jedno uzupełnia drugie i go nie wyklucza. Pierwsza metoda wiąże się ze znalezieniem całkowitej wartości zużytej energii i obciążenia, a druga - z przekrojem okablowania.

W oparciu o definicję, że maszyna nie chroni sprzętu, ale okablowanie, należy wybrać moc, koncentrując się na parametrach tego ostatniego. To prawda, ale tylko do czasu planowanej aktualizacji sieci. Na przykład istniejące okablowanie w domu ma 1,5 metra kwadratowego. Zgodnie ze specyfikacjami technicznymi okablowanie miedziane o tej średnicy będzie w stanie wytrzymać długotrwały prąd nie większy niż 10 amperów. W związku z tym maksymalne jednoczesne zużycie energii przez urządzenia podłączone do wyjścia maszyny nie powinno przekraczać 3,8 kW. Wartość tę uzyskuje się z prostego wzoru na znalezienie mocy - P = U * I, gdzie:

• P to maksymalny dopuszczalny pobór mocy, W;
• U - napięcie sieci trójfazowej, 380 woltów;
• I to maksymalny prąd wytrzymywany przez okablowanie, A.

Wynikowa liczba wskazuje, że łączne obciążenie podłączone do linii w tym samym czasie nie powinno przekroczyć tej wartości, tj. kiedy włączysz kocioł o mocy 2 kW, nic strasznego się nie stanie. Ale jeśli do tej linii podłączony jest piec elektryczny o mocy 3 kW, wówczas okablowanie nie wytrzyma i zaświeci się w związku z tym dla aby zapobiec wypadkowi, konieczne jest zainstalowanie automatu o natężeniu 10 A, który pozwala na załadunek linii tylko do 2,2 kW.

Zaletą zastosowania maszyny trójfazowej jest to, że można do niej podłączyć trzy linie jednocześnie, a wartość prądu znamionowego określa się sumując moce wszystkich faz. Tak więc dla maszyny 380 V będzie to 6,6 kW, a w przypadku podłączenia obciążenia typu „trójkąt” - 11,4 kW. Oznacza to, że dla podanego przykładu, jeśli nie jest możliwe oddzielenie linii od różnych wyjść fazowych urządzenia zabezpieczającego, należy zakupić 6 A.

Jeśli planujesz uaktualnić okablowanie lub użyć grubego kabla, obliczenia można wykonać na podstawie poboru mocy obciążenia. Na przykład, jeśli obciążenie każdej fazy nie przekracza 4 kW, to prąd znamionowy jest obliczany jako suma mocy plus 15-20% zapasu (I = 4 * 3 = 12 A + zapas = 14 A), dlatego najodpowiedniejszym urządzeniem w tym przypadku byłaby maszyna na 16 A.

Niuanse przy obliczaniu

Aby uprościć znajdowanie mocy, zwyczajowo używa się nie procentu jako marginesu, ale mnożenia przez współczynnik. Ta dodatkowa liczba jest uważana za równą 1,52.

W praktyce jednak rzadko jest możliwe równomierne obciążenie wszystkich trzech faz, dlatego gdy jedna z linii zużywa dużo energii, obliczanie mocy wyłącznika odbywa się w zależności od mocy tej fazie. W takim przypadku brana jest pod uwagę największa wartość zużytej energii i mnożona przez współczynnik 4,55, a następnie będzie można obejść się bez korzystania z tabel.

Tak więc przy obliczaniu mocy brane są pod uwagę przede wszystkim parametry okablowania elektrycznego, a następnie energia zużywana przez chronioną automatykę urządzeń elektrycznych. Tutaj brana jest pod uwagę poprawna uwaga z zasad instalacji instalacji elektrycznych (PUE), wskazujący, że zainstalowany wyłącznik musi chronić najsłabszych odcinek łańcucha.