Escolhendo uma máquina automática para potência de carga, seção transversal do cabo e corrente: princípios e fórmulas para cálculos

Possível correção da seção transversal do condutor para resistência de linha

Qualquer condutor tem sua própria resistência - falamos sobre isso logo no início do artigo, quando demos os valores​​da resistividade dos materiais, cobre e alumínio.

Ambos os metais têm uma condutividade muito decente e, em seções de pequena extensão, a própria resistência da linha não tem nenhum efeito significativo nos parâmetros gerais do circuito. Mas se for planejado colocar uma linha longa ou, por exemplo, um longo cabo de extensão de transporte for feito para trabalhar a uma distância considerável de casa, é aconselhável calcular sua própria resistência e comparar a queda de tensão causada por ela com a tensão de alimentação.Se a queda de tensão for superior a 5% da tensão nominal no circuito, as regras para o funcionamento das instalações elétricas prescrevem a utilização de um cabo com condutores de seção transversal maior.

Por exemplo, está sendo feito um suporte para um inversor de soldagem. Se a resistência do próprio cabo for excessiva, os fios sob carga superaquecerão muito e a tensão pode não ser suficiente para o correto funcionamento do dispositivo.

A auto-resistência do cabo pode ser calculada usando a fórmula:

Rk = 2 × ρ × L / S

Rk é a resistência intrínseca do cabo (linha), Ohm;

2 - o comprimento do cabo é dobrado, pois todo o caminho da corrente é levado em consideração, ou seja, "vai e volta";

ρ é a resistência específica do material dos núcleos do cabo;

L é o comprimento do cabo, m;

S é a área da seção transversal do núcleo, mm².

Supõe-se que já sabemos com qual corrente teremos que lidar ao conectar a carga - isso já foi discutido mais de uma vez neste artigo.

Conhecendo a intensidade da corrente, é fácil calcular a queda de tensão usando a lei de Ohm e depois compará-la com o valor nominal.

Ur = Rk × I

ΔU (%) = (Ur / Unom) × 100

Se o resultado do teste for superior a 5%, a seção transversal dos núcleos do cabo deve ser aumentada em uma etapa.

Outra calculadora on-line ajudará você a realizar essa verificação rapidamente. Não parece exigir mais explicações.

Calculadora de queda de tensão de linha longa

Como já mencionado, com um valor de até 5%, você não pode alterar nada. Se for mais, a seção transversal do núcleo do cabo aumenta, também com uma verificação posterior.

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Assim, foram consideradas as principais questões relacionadas com a secção transversal do cabo necessária em função da carga prevista sobre o mesmo.O leitor é livre para escolher qualquer um dos métodos de cálculo propostos, que ele mais gosta.

Terminaremos o artigo com um vídeo sobre o mesmo tema.

Corrente nominal e característica de tempo

Isto é seguido por uma das principais inscrições - a corrente nominal da máquina. Por exemplo C25 ou C16.

A primeira letra indica a característica tempo-corrente "C". O número após a letra é o valor da corrente nominal.

As características mais comuns são "B, C, D, Z, K". Eles determinam o tempo de disparo, dependendo da corrente de curto-circuito que passa pela máquina. Resumindo, então:

B
a máquina desligará "condicionalmente instantaneamente" em uma corrente de curto-circuito 3-5 vezes maior que a nominal

Basicamente eles são colocados em circuitos de iluminação.

C
a uma corrente de curto-circuito 5-10 vezes mais do que a nominal

Aplicação universal em redes com cargas mistas.

D
10-20 vezes mais Inom

Usado para conectar motores elétricos.

Z
2-3 vezes

Real em circuitos com dispositivos eletrônicos.

K
8-12 vezes

Adequado apenas para equipamentos com carga indutiva.

Todos esses dispositivos têm proteção térmica e eletromagnética. Embora térmico às vezes não pode ser definido. Mas mais sobre isso mais tarde.

Eletromagnético - na faixa dos parâmetros acima, dependendo do tipo de característica.

Observe que com um valor de C25, a máquina não desligará a carga de 26 Amperes. Isso acontecerá apenas em um valor de corrente 1,13 vezes maior que 25A. E mesmo assim, após um período de tempo bastante longo (mais de 1 hora)

E mesmo assim, após um longo período de tempo (mais de 1 hora).

Existe algo como:

corrente de operação — 1,45*Inom

A máquina é garantida para trabalhar dentro de uma hora.

corrente não operacional - 1,13 * Inom

A máquina não deve funcionar dentro de uma hora, mas somente após esse tempo ter decorrido.

Além disso, não esqueça que o valor da corrente nominal no gabinete é indicado para uma temperatura ambiente de +30C. Se você colocar o dispositivo em uma casa de banho ou na fachada de uma casa, diretamente sob os raios do sol, uma máquina automática de 16 Amp, em um dia quente de verão, poderá funcionar com uma corrente ainda menor que a nominal !

Por que você precisa de um automático

Os disjuntores para um apartamento, casa geminada, pequena instalação industrial têm um princípio geral de operação.

Eles são equipados com um sistema de proteção de dois estágios:

1. Térmico. A liberação térmica é feita de uma placa bimetálica. Com ação prolongada do lado de alta corrente, a flexibilidade da placa aumenta, devido à qual ela toca o interruptor.
2. Eletromagnético. O papel da liberação eletromagnética é desempenhado pelo solenóide. Ao registrar uma potência de corrente aumentada, para a qual a máquina e o cabo não foram projetados, o interruptor também desarma. Esta é a proteção contra curto-circuito.

AB (abreviatura comum) protege a rede elétrica do isolamento térmico e do fogo

É precisamente por causa desse esquema de trabalho que é importante saber quantos amperes colocar a máquina no apartamento: se você escolher o dispositivo errado, ele não poderá bloquear a corrente inadequada na alimentação e um ocorrerá um incêndio. Selecionado de acordo com todas as recomendações, AB protegerá contra incêndios, choques elétricos, aquecimento e combustão de chips de eletrodomésticos

Decidindo sobre uma denominação

Na verdade, a partir das funções do disjuntor, segue a regra para determinar a classificação do disjuntor: ele deve operar até que a corrente exceda as capacidades de fiação.E isso significa que a corrente nominal da máquina deve ser menor que a corrente máxima que a fiação pode suportar.

Para cada linha, você precisa escolher o disjuntor certo

Com base nisso, o algoritmo para escolher um disjuntor é simples:

• Calcule a seção transversal da fiação para uma área específica.
• Veja qual a corrente máxima que este cabo suporta (há na tabela).
• Além disso, de todas as denominações de disjuntores, selecionamos o menor mais próximo. As classificações das máquinas estão vinculadas às correntes de carga contínuas permitidas para um cabo específico - elas têm uma classificação ligeiramente inferior (existe na tabela). A lista de classificações é assim: 16 A, 25 A, 32 A, 40 A, 63 A. Nessa lista, escolha a correta. Existem denominações e menos, mas praticamente não são mais usadas - temos muitos aparelhos elétricos e eles têm uma potência considerável.

Exemplo

O algoritmo é muito simples, mas funciona perfeitamente. Para ficar mais claro, vejamos um exemplo. Abaixo está uma tabela que indica a corrente máxima permitida para condutores que são usados ​​ao instalar a fiação em uma casa e apartamento. Há também recomendações quanto ao uso de máquinas. Eles são fornecidos na coluna "Corrente nominal do disjuntor". É lá que estamos procurando denominações - é um pouco menor que o máximo permitido, para que a fiação funcione no modo normal.

Na tabela encontramos a seção de fio selecionada para esta linha. Suponha que precisamos colocar um cabo com seção transversal de 2,5 mm2 (o mais comum ao instalar dispositivos de média potência). Um condutor com essa seção transversal pode suportar uma corrente de 27 A e a classificação recomendada da máquina é de 16 A.

Como a cadeia funcionará então? Desde que a corrente não exceda 25 A, a máquina não desliga, tudo funciona no modo normal - o condutor aquece, mas não a valores críticos. Quando a corrente de carga começa a aumentar e excede 25 A, a máquina não desliga por algum tempo - talvez sejam correntes de partida e tenham vida curta. Desliga se a corrente exceder 25 A em 13% por um tempo suficientemente longo. Neste caso, se atingir 28,25 A. Então a bolsa elétrica funcionará, desenergize o ramal, pois essa corrente já representa uma ameaça ao condutor e sua isolação.

Cálculo de potência

É possível escolher uma máquina automática de acordo com a potência de carga? Se apenas um dispositivo estiver conectado à linha de energia (geralmente é um grande eletrodoméstico com grande consumo de energia), é permitido fazer um cálculo com base na potência desse equipamento. Além disso, em termos de potência, você pode escolher uma máquina introdutória, instalada na entrada de uma casa ou apartamento.

Se estivermos procurando o valor da máquina introdutória, é necessário somar a potência de todos os dispositivos que serão conectados à rede doméstica. Então a potência total encontrada é substituída na fórmula, a corrente de operação para esta carga é encontrada.

Fórmula para calcular a corrente da potência total

Depois de encontrarmos a corrente, selecione o valor. Pode ser um pouco mais ou um pouco menos do que o valor encontrado. O principal é que sua corrente de disparo não exceda a corrente máxima permitida para esta fiação.

Quando esse método pode ser usado? Se a fiação for colocada com uma grande margem (isso não é ruim, a propósito). Então, para economizar dinheiro, você pode instalar automaticamente interruptores correspondentes à carga e não à seção transversal dos condutores

Mas, mais uma vez, prestamos atenção que a corrente permissível de longo prazo para a carga deve ser maior que a corrente limite do disjuntor. Só assim a escolha da proteção automática estará correta

Cálculo da força de corrente permitida aquecendo os condutores

Se um condutor de seção transversal adequada for selecionado, isso eliminará quedas de tensão e superaquecimento da linha. Assim, a seção determina o quão ideal e econômico será o modo de operação da rede elétrica. Parece que você pode simplesmente pegar e instalar uma enorme seção de cabos. Mas o custo dos condutores de cobre é proporcional à sua seção transversal, e a diferença ao instalar a fiação elétrica em uma sala pode ser de vários milhares de rublos.

Portanto, é importante poder calcular corretamente a seção transversal do cabo: por um lado, você garante a segurança da operação da rede, por outro lado, não gasta dinheiro extra na compra de um condutor excessivamente “grosso”

Para selecionar a seção do fio, dois critérios importantes devem ser levados em consideração - aquecimento permitido e perda de tensão. Tendo obtido dois valores da área da seção transversal do condutor usando fórmulas diferentes, escolha um valor maior arredondando-o para o padrão. As linhas de energia aéreas são especialmente sensíveis à perda de tensão.

Ao mesmo tempo, para linhas e cabos subterrâneos colocados em tubos corrugados, é importante levar em consideração o aquecimento permitido. Assim, a seção transversal deve ser determinada dependendo do tipo de fiação

Temperaturas de aquecimento permitidas de condutores de cabos

Id - carga admissível no cabo (corrente de aquecimento). Este valor corresponde à corrente que flui através do condutor por um longo tempo. No processo disso, a temperatura permissível estabelecida e de longo prazo (Td) aparece. A intensidade da corrente calculada (Ir) deve corresponder à permitida (Id) e, para determiná-la, você precisa usar a fórmula:

Ir \u003d (1000 * Pn * kz) / √ (3 * Un * hd * cos j),

Onde:

• Pn - potência nominal, kW;
• Kz - fator de carga (0,85-0,9);
• Tensão não nominal do equipamento;
• hd - eficiência do equipamento;
• cos j - fator de potência do equipamento (0,85-0,92).

Mesmo se levarmos em conta os mesmos valores de corrente, a saída de calor será diferente dependendo da temperatura ambiente. Quanto mais baixa a temperatura, mais eficiente é a transferência de calor.

Fatores de correção do cabo dependendo da temperatura ambiente

A temperatura difere dependendo da região e da estação, portanto, tabelas para valores específicos podem ser encontradas na PUE. Se a temperatura diferir significativamente da calculada, os fatores de correção terão que ser usados. A temperatura base para interior ou exterior é de 25 graus Celsius. Se o cabo for colocado no subsolo, a temperatura muda em 15 graus Celsius. No entanto, é no subsolo que se mantém constante.

Tensão

230/400V - inscrições da tensão nominal onde esta máquina pode ser utilizada.

Se houver um ícone de 230V (sem 400V), esses dispositivos devem ser usados ​​apenas em redes monofásicas. Você não pode colocar dois ou três interruptores monofásicos seguidos e fornecer 380V a uma carga de motor ou a uma bomba ou ventilador trifásico dessa maneira.

Também estude cuidadosamente os modelos bipolares. Se eles têm a letra "N" escrita em um dos pólos (não apenas difavtomatov), ​​é aqui que o núcleo zero está conectado, e não a fase um.

Eles são chamados de forma um pouco diferente. Por exemplo VA63 1P+N.

O ícone de onda significa - para trabalhar em redes de tensão alternada.

Para tensão e corrente diretas, é melhor não instalar esses dispositivos. As características de seu desligamento e o resultado do trabalho durante um curto-circuito não serão previsíveis.

Chaves para corrente contínua e tensão, além do ícone em forma de linha reta, podem ter inscrições características “+” (mais) e “-” (menos) em seus terminais.

Além disso, a conexão correta dos pólos é fundamental aqui. Isso se deve ao fato de que as condições de extinção do arco em corrente contínua são um pouco mais difíceis.

Se em uma quebra há uma extinção natural do arco quando a senóide passa por zero, então em uma constante não há senóide como tal. Para extinção de arco estável, é usado um ímã neles, que é instalado próximo à calha do arco.

O que levará à destruição inevitável do casco.

Proteção de link fraco

Além da seção, ao escolher um produto de cabo adequado, preste atenção às condições reais de operação. Valores normalizados são fornecidos para aquecimento até uma temperatura não superior a +60°C

Ao instalar a linha em um local próximo a uma casa de campo, é necessário fornecer proteção contra umidade e outras influências externas adversas.

Verifique cuidadosamente todas as partes da rede elétrica. A regra básica é a proteção confiável, levando em consideração o desempenho da seção com os piores parâmetros. Deve-se ter em mente que o cobre é projetado com a mesma seção transversal para cargas maiores em comparação com o alumínio. A pureza do metal é de particular importância. À medida que as impurezas aumentam, a condutividade se deteriora e as perdas por aquecimento inútil e perigoso aumentam.

Dispositivo de fiação interna

• a máquina introdutória deve ser colocada diante do balcão;
• um dispositivo de corrente residual comum (RCD) é montado atrás do dispositivo de controle;
• então linhas separadas são equipadas com disjuntores (AB).

O RCD previne acidentes que provocam correntes de fuga. Evita choque elétrico em algumas situações. No entanto, medidas de proteção complexas são realizadas usando disjuntores. Certifique-se de usar um aterramento eficaz.

Como regra, é conveniente colocar vários grupos na cozinha para distribuir uniformemente as cargas. Especialmente com cuidado, é recomendável selecionar a distribuição de consumidores poderosos:

• placas;
• fornos;
• caldeiras de aquecimento, caldeiras, aquecedores de fluxo;
• convectores eléctricos, pistolas de calor;
• ar condicionado.

O diagrama de fiação tem uma estrutura em árvore. A partir da linha central do "tronco" faça os ramos necessários dos "ramos" para conectar tomadas e interruptores.

Classificações de máquinas automáticas para tabela atual

Para proteger a linha de sobrecarga e curto-circuito, você deve selecionar cuidadosa e corretamente a classificação de corrente do disjuntor.Aqui, por exemplo, se você proteger a linha com um cabo de 2,5 m². automático em 25A e ao mesmo tempo ligado vários eletrodomésticos potentes, a corrente pode exceder o valor nominal da máquina, mas em um valor inferior a 1,45, a máquina pode funcionar por cerca de uma hora.

Se a corrente for de 28 A, o isolamento do cabo começará a derreter (já que a corrente permitida é de apenas 25 A), isso levará a falhas, incêndios e outras consequências infelizes.

Portanto, a tabela de autômatos para potência e corrente é a seguinte:

Classificações de disjuntores para corrente

• especificar o esquema de conexão dos consumidores;
• coletar dados de passaporte do equipamento, medir a tensão;
• de acordo com o esquema apresentado, são calculados separadamente, somando-se as correntes em circuitos separados;
• para cada grupo, é necessário selecionar uma máquina automática que suporte a carga correspondente;
• determinar os produtos de cabo com uma seção transversal adequada do condutor.

Regras de seleção de denominação

Para conclusões corretas, é necessário levar em consideração as características do equipamento conectado. Se, de acordo com o cálculo, a corrente total for de 19 amperes, os usuários preferem comprar um aparelho de 25A. Esta solução pressupõe a possibilidade de aplicação de cargas adicionais sem restrições significativas.

No entanto, em algumas situações é melhor escolher um disjuntor de 20A. Isso proporciona um tempo relativamente menor para desligar a energia com um aumento na corrente (aumento de temperatura) por um seccionador bimetálico

Tal precaução ajudará a manter a integridade do enrolamento do motor quando o rotor estiver bloqueado por um acionamento emperrado.

Diferentes tempos de resposta são úteis para garantir a operação seletiva do equipamento de proteção. Dispositivos com um atraso menor são instalados nas linhas.Em caso de emergência, apenas a parte danificada é desconectada da eletricidade. A máquina introdutória não terá tempo para desligar. A energia de outros circuitos é útil para manter a iluminação, alarmes e outros sistemas de engenharia em condições de funcionamento.