Dobór wyłącznika nadprądowego

Metoda obliczania doboru wyłącznika nadprądowego

Ten kalkulator doboru wyłącznika nadprądowego wyznacza wymagany prąd znamionowy zabezpieczenia na podstawie mocy obciążenia dla sieci jednofazowej 230 V lub trójfazowej 400 V. Oblicza prąd obciążenia, wybiera standardowy prąd znamionowy wyłącznika nadprądowego i proponuje przekrój przewodu miedzianego lub aluminiowego z uwzględnieniem współczynnika mocy, współczynnika jednoczesności, opcjonalnego zapasu prądu, temperatury otoczenia i sposobu ułożenia.

Wartości orientacyjne i zalecenia

Moc obliczeniowa obciążenia

Moc obliczeniowa jest wyznaczana z całkowitej mocy czynnej P w kW oraz współczynnika jednoczesności k. Dla pojedynczego odbiornika stosuje się k = 1. Dla grupy odbiorników dostępne są wartości 1, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6 i 0.5. Współczynnik wybiera użytkownik i nie jest on automatycznie zmniejszany w zależności od liczby podłączonych urządzeń.

Pobl = P × k

Wartość k = 1 oznacza, że w obliczeniu uwzględnia się 100% mocy zainstalowanej. Na przykład k = 0.8 oznacza, że jednoczesne obciążenie obliczeniowe przyjmowane jest jako 80% całkowitej mocy zainstalowanej. Jeśli nie można wiarygodnie oszacować jednoczesności pracy odbiorników, należy użyć k = 1.

Przeliczenie mocy na prąd obciążenia

Prąd obciążenia jest obliczany na podstawie mocy obliczeniowej, napięcia zasilania i współczynnika mocy cosφ. Moc podana w kW jest najpierw przeliczana na waty przez pomnożenie przez 1000.

Dla sieci jednofazowej 230 V:

Iobc = Pobl × 1000 / (230 × cosφ)

Dla sieci trójfazowej 400 V:

Iobc = Pobl × 1000 / (√3 × 400 × cosφ)

Współczynnik mocy uwzględnia wzrost prądu wynikający ze składowej biernej obciążenia. Kalkulator stosuje cosφ = 1 dla obciążeń rezystancyjnych, 0.95 dla obciążeń mieszanych oraz 0.8 dla silników, pomp i sprężarek. Im niższy jest cosφ, tym większy jest prąd obciążenia przy tej samej mocy czynnej.

Obliczenie trójfazowe zakłada równomierne rozłożenie obciążenia pomiędzy trzy fazy. Wzór zawierający współczynnik √3 jest prawidłowy przy tym założeniu.

Opcjonalny zapas prądu i dobór wyłącznika

Dodatkowy zapas prądu podaje się w procentach i domyślnie wynosi 0%. Jeśli zostanie ustawiony zapas r, prąd obciążenia zostanie zwiększony o podaną wartość procentową.

Iobl = Iobc × (1 + r / 100)

Przy zapasie 0% zachodzi Iobl = Iobc. Zapas ten jest opcjonalną wartością określaną przez użytkownika, a nie obowiązkowym stałym współczynnikiem wymaganym przez normę.

Prąd znamionowy wyłącznika nadprądowego jest wybierany jako najmniejsza wartość standardowa, która nie jest niższa od prądu obliczeniowego. Kalkulator korzysta z szeregu 6, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80 i 100 A. Na przykład dla prądu obliczeniowego 18.3 A zostanie wybrany wyłącznik 20 A, natomiast dla 20.1 A - wyłącznik 25 A.

Rzeczywisty zapas wyłącznika pokazuje procentową różnicę między wybraną standardową wartością znamionową a prądem obliczeniowym:

Zapas = (In / Iobl - 1) × 100%

Jeśli prąd obliczeniowy przekracza 100 A, kalkulator wyświetla >100, ponieważ wyższe wartości znamionowe nie są uwzględnione w szeregu używanym przez ten kalkulator.

Dobór przekroju przewodu

Przekrój przewodu jest dobierany na podstawie wybranego prądu znamionowego wyłącznika tak, aby dopuszczalny prąd długotrwały przewodu nie był niższy od prądu znamionowego zabezpieczenia. Dla obwodu jednofazowego stosowane są wartości tabelaryczne dla dwóch obciążonych żył. Dla obwodu trójfazowego stosowane są wartości dla trzech obciążonych żył.

Obliczenia dotyczą przewodu z izolacją PVC i maksymalną temperaturą roboczą żyły 70 °C. Dla przewodów miedzianych kalkulator sprawdza standardowe przekroje 1.5, 2.5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185 i 240 mm2. Dla przewodów aluminiowych sprawdzane są przekroje 2.5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185 i 240 mm2.

Sposób ułożenia określa bazową obciążalność prądową przewodu. Stosowane są referencyjne sposoby ułożenia według IEC 60364-5-52: A2 dla kabla wielożyłowego w rurze w ścianie izolowanej cieplnie, B2 dla kabla wielożyłowego w rurze prowadzonej po powierzchni ściany oraz C dla kabla ułożonego bezpośrednio na ścianie lub na nieperforowanej trasie kablowej. Jeśli sposób ułożenia nie zostanie wybrany, stosowana jest metoda B2.

Korekta ze względu na temperaturę otoczenia

Współczynnik korekcyjny temperatury koryguje obciążalność prądową przewodu względem referencyjnej temperatury powietrza 30 °C. Jeśli korekta temperatury jest wyłączona, stosuje się kT = 1. Po jej włączeniu dla izolacji PVC używane są następujące współczynniki:

• 10 °C i mniej - 1.22
• 15 °C - 1.17
• 20 °C - 1.12
• 25 °C - 1.06
• 30 °C - 1.00
• 35 °C - 0.94
• 40 °C - 0.87
• 45 °C - 0.79
• 50 °C - 0.71
• 55 °C - 0.61
• 60 °C - 0.50

Dla temperatur znajdujących się pomiędzy podanymi wartościami stosowany jest współczynnik dla najbliższej wyższej temperatury. Na przykład przy 12 °C kalkulator zastosuje współczynnik dla 15 °C 1.17, a przy 31 °C współczynnik dla 35 °C 0.94. Dla temperatur poniżej 10 °C używany jest współczynnik 1.22. Powyżej 60 °C kalkulator nie podaje zalecanego przekroju przewodu.

Wymagana tabelaryczna obciążalność prądowa jest obliczana przez podzielenie prądu znamionowego wyłącznika przez współczynnik korekcyjny temperatury:

Itab = In / kT

Następnie kalkulator wybiera najmniejszy przekrój przewodu, którego tabelaryczny dopuszczalny prąd nie jest niższy od Itab, z uwzględnieniem materiału przewodnika, liczby obciążonych żył i sposobu ułożenia. Wyższa temperatura otoczenia lub mniej korzystny sposób ułożenia mogą więc wymagać większego przekroju przewodu, nawet jeśli prąd znamionowy wyłącznika nadprądowego pozostaje bez zmian.

Europejskie normy stosowane jako odniesienie

IEC 60364-5-52 i HD 60364-5-52 - Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 5-52: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Oprzewodowanie. Dokumenty te określają zasady stosowane do wyznaczania obciążalności prądowej przewodów, referencyjne sposoby ułożenia A2, B2 i C oraz współczynniki korekcyjne temperatury dla izolacji PVC.

IEC 60364-4-43 i HD 60364-4-43 - Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-43: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed prądem przetężeniowym. Przy doborze zabezpieczenia stosuje się ogólną zasadę koordynacji pomiędzy prądem obliczeniowym, prądem znamionowym wyłącznika nadprądowego i dopuszczalnym prądem przewodu.

IB ≤ In ≤ Iz

EN 60898-1 - Sprzęt elektroinstalacyjny. Wyłączniki do zabezpieczeń przetężeniowych instalacji domowych i podobnych. Wyłączniki do pracy przy prądzie przemiennym. Norma ta dotyczy wyłączników nadprądowych stosowanych do ochrony przewodów przed przetężeniem w instalacjach domowych i podobnych.

FAQs

Dlaczego kalkulator wybiera wyłącznik 20 A, jeśli obliczony prąd wynosi 18 A?

Prądy znamionowe wyłączników nadprądowych wybierane są ze standardowego szeregu, dlatego w szeregu używanym przez kalkulator nie ma wyłącznika 18 A. Wybierana jest kolejna standardowa wartość, która nie jest niższa od prądu obliczeniowego, dlatego wynik 18 A prowadzi do doboru wyłącznika 20 A.

Jak dobrać współczynnik jednoczesności dla grupy odbiorników?

Jeśli wszystkie podłączone odbiorniki mogą pracować jednocześnie, należy użyć k = 1. Wartości 0.9, 0.8, 0.7, 0.6 lub 0.5 powinny być stosowane tylko wtedy, gdy można rozsądnie założyć, że jednoczesne obciążenie będzie mniejsze od całkowitej mocy zainstalowanej.

Dlaczego prąd w sieci trójfazowej jest mniejszy przy tej samej mocy?

W symetrycznie obciążonym układzie trójfazowym całkowita moc rozkłada się na trzy fazy, a we wzorze występuje współczynnik √3. Dlatego przy tej samej całkowitej mocy obciążenia prąd w sieci trójfazowej 400 V jest mniejszy niż w sieci jednofazowej 230 V.

Dlaczego zalecany przekrój przewodu zmienia się wraz z temperaturą lub sposobem ułożenia?

Dopuszczalny prąd długotrwały przewodu zależy od tego, jak skutecznie może on oddawać ciepło. Wyższa temperatura otoczenia i warunki ułożenia pogarszające odprowadzanie ciepła zmniejszają obciążalność prądową przewodu, dlatego dla tego samego wyłącznika nadprądowego może być wymagany większy przekrój.

Co pokazuje rzeczywisty zapas wyłącznika nadprądowego?

Jest to procentowa różnica między wybranym standardowym prądem znamionowym wyłącznika a obliczonym prądem obliczeniowym. Wartość pokazuje, o ile wybrany standardowy prąd znamionowy przewyższa faktycznie obliczone obciążenie. Na przykład różnica między 18.3 A a wyłącznikiem 20 A jest stosunkowo niewielka, natomiast różnica między 20.1 A a wyłącznikiem 25 A jest wyraźnie większa.