Что такое номинальный ток в электротехнике

Толковый словарь русского языка академика Ожегова объясняет значение слова «номинальный», как обозначенный, называющийся, но не исполняющий своих обязанностей, назначения, то есть фиктивный.

Это определение довольно точно поясняет электротехнические термины номинального напряжения, тока и мощности. Они вроде бы есть, назначены и определены, но на самом деле служат только как ориентиры для электриков. Действительные численные выражения этих параметров в реальности отличаются от назначенных величин.

К примеру, всем нам хорошо знакома переменная однофазная сеть с напряжением 220 вольт, которое считается номинальным. На самом деле его величина по ГОСТ может достигать только до верхнего предела 252 вольта. Так действует государственный стандарт.

Такая же картина просматривается и с номинальным током.

Принцип определения номинального тока

За основу выбора его величины взят максимально возможный тепловой нагрев электрических проводников, включая их изоляцию, которые должны неограниченно долгое время надежно работать под нагрузкой.

При номинальном токе поддерживается тепловой баланс между:

нагревом проводников от температурного воздействия электрических зарядов, описанным действием закона Джоуля—Ленца;

охлаждением за счет отвода части тепла в окружающую среду.

При этом тепло Q1 не должно оказывать влияние на механические и прочностные характеристики металла, а Q2 — на изменение химических и диэлектрических свойств слоя изоляции.

Даже при небольшом превышении номинального значения тока через какой-то промежуток времени потребуется снимать напряжение с электрооборудования для охлаждения металла токовода и изоляции. В противном случае их электротехнические свойства нарушатся и возникнет пробой диэлектрического слоя или деформация металла.

Любое электрическое оборудование (включая источники тока, его потребители, соединительные провода и системы, защитные устройства) рассчитывается, проектируется и изготавливается под работу при определенном номинальном токе.

Его величина указывается не только в технической заводской документации, но и на корпусе или шильдиках электрооборудования.

На приведенной фотографии четко видны величины номинального тока 2,5 и 10 ампер, которые выполнены методом штамповки при изготовлении электрической вилки.

С целью стандартизации оборудования ГОСТом 6827-76 введен в действие целый ряд значений номинальных токов, при которых должны работать практически все электроустановки.

Как подбирается защитное устройство по номинальному току

Поскольку номинальный ток определяет возможность длительной работы электрооборудования без каких-либо повреждений, то все защитные устройства по току настраиваются на срабатывание по его превышению.

На практике довольно часто встречаются ситуации, когда на непродолжительный период в схеме питания возникает перегрузка по различным причинам. При этом температура металла проводника и слоя изоляции не успевают достичь того предела, когда возникает нарушение их электротехнических свойств.

По этим причинам зона перегруза выделена в отдельную область, которая ограничивается не только величиной, но и продолжительностью действия. При достижении критических температурных значений слоя изоляции и металла проводника напряжения с электроустановки должно сниматься для ее охлаждения.

Эти функции выполняют защиты от перегруза, работающие по термическому принципу:

Они воспринимают тепловую нагрузку и настраиваются на ее отключение с определенной выдержкой времени. Уставка защит, выполняющих «мгновенную» отсечку нагрузки, лежит чуть выше тока перегрузки. Термин «мгновенная» на самом деле определяет действие за минимально возможный промежуток времени. Для современных самых быстрых токовых защит отсечка выполняется за время, чуть меньшее 0,02 секунды.

Рабочий ток в обычном режиме питания чаще всего по своей величине меньше номинального.

В приведенном примере разобран случай для схем переменного тока. В цепях постоянного напряжения принципиального отличия соотношений между рабочим, номинальным током и выбором уставок для работы защит нет.

Как настроен автоматический выключатель для работы по номинальному току

В защитах промышленных устройств и бытовых электросетей наибольшее распространение получили автоматические выключатели, которые совмещают в своей конструкции:

тепловые расцепители, работающие с выдержкой времени;

токовую отсечку, очень быстро отключающую аварийный режим.

При этом автоматические выключатели изготавливаются на номинальное напряжение и ток. По их величине выбирают защитные устройства для работы в конкретных условиях определенной схемы.

Для этого стандартами определены 4 типа времятоковых характеристик для разных конструкций автоматов. Они обозначаются латинскими буквами А, В, С, D и созданы для гарантированного отключения аварий с кратностью тока номинального режима от 1,3 до 14.

Автоматический выключатель по времятоковой характеристике с учетом температуры окружающей его среды подбирается под определенный вид нагрузки, например:

схемы со смешанными нагрузками и умеренными пусковыми токами;

цепи с большой перегрузочной способностью.

Времятоковая характеристика может состоять из трех зон действия, как показано на картинке, или двух (без средней).

Обозначение номинального тока можно найти на корпусе автомата. На картинке показан выключатель на котором обозначена величина 100 ампер.

Это означает, что он сработает (отключится) не от номинального тока (100 А), а от его превышения. Допустим, если отсечка автомата настроена на кратность 3,5, то ток величиной 100х3,5=350 ампер и более будет ею остановлен без выдержки времени.

Когда же тепловой расцепитель настроен на кратность 1,25, то при достижении значения 100х1,25=125 ампер отключение произойдет через какое-то время, например, один час. При этом схема этот период будет работать с перегрузом.

Следует учитывать, что на время отключения автомата влияют и другие факторы, связанные с поддержанием температурного режима защиты:

условия окружающей среды;

степень заполнения распределительного щитка аппаратурой;

возможности нагрева или охлаждения от посторонних источников.

Как подбирается электропроводка и автоматический выключатель по номинальному току

Для определения основных электротехнических параметров защит и проводов в обязательном порядке учитывается приложенная к ним нагрузка. Для этого проводят ее расчет по номинальной мощности подключенных в работу приборов с учетом коэффициента их занятости.

Например, к розеточной группе, расположенной на кухне, подключены в работу посудомоечная машина, мультиварка, электродуховка и микроволновая печь которые потребляют суммарную мощность в обычном режиме 5660 ватт (с учетом периодичности включений).

Номинальное напряжение бытовой сети 220 вольт. Определим ток нагрузки, который будет проходить через провода и защитные устройства делением мощности на напряжение. I=5660/220=25,7 А.

Далее смотрим таблицу ряда номинальных токов для электрооборудования. В ней автоматического выключателя на такой ток нет. Но, производители выпускают автоматы на 25 ампер. Его величина ближе всего соответствует нашим задачам. Поэтому его и выбираем за основу защитного устройства для электропроводки потребителей розеточной группы.

После этого нам необходимо определиться с материалом проводов и поперечным сечением. Возьмем за основу медь, поскольку алюминиевая проводка даже в бытовых целях уже не пользуется популярностью из-за своих эксплуатационных характеристик.

В справочниках электриков приводятся таблицы подбора проводов из разных материалов по токовой нагрузке. Возьмем наш случай с учетом того, что проводка выполняется отдельным кабелем с полиэтиленовой изоляцией, спрятанным в штробу стен. Температурные пределы примем соответствующими комнатным условиям.

Таблица нам представит сведения, что минимально допустимое поперечное сечение стандартного медного провода для нашего случая — 4 мм квадратных. Меньше брать нельзя, но лучше его увеличить.

Иногда возникает задача подбора номинала защит под уже работающую проводку. В этом случае вполне оправданно определить электроизмерительным инструментом ток нагрузки сети потребителей и сравнить его с тем, который рассчитан вышеприведенным теоретическим методом.

Таким способом термин «номинальный ток» помогает электрикам ориентироваться в технических характеристиках электрооборудования.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Выбор автоматического выключателя по номинальному току срабатывания

На вводе в любую квартиру в обязательном порядке устанавливается устройство для защиты от перегрузки и токов короткого замыкания. Как правило, эти задачи выполняют автоматические выключатели. Для правильной их установки необходимо уметь отличать номиналы автоматических выключателей.

Где и как применяются автоматические выключатели

Автоматические выключатели предназначены для защиты электрических сетей от перегрузок и токов короткого замыкания. За счет надежности и простоты подключения они получили широкое распространение в бытовых электросетях.

Автоматы для защиты электросети

Автоматы присутствуют практически в каждом квартирном электрощите. Не реже они встречаются в щитах защиты промышленного оборудования, электрических двигателей и различных передвижных установках.

Номинальный ток автомата

У разных электроприборов потребляемая мощность способна отличаться в тысячи раз. Соответственно неодинаков и рабочий ток. К примеру, обычная квартира в жилом доме потребляет до 16-32 А. Поэтому автомат защиты квартирной сети подбирается на аналогичный номинал. Мощные промышленные печи способны потреблять от энергосистемы сотни ампер. Соответственно автомат для них требуется на больший номинал.

Номиналы автоматических выключателей

Маркировка автомата

Согласно ПУЭ каждый аппарат защиты должен иметь надпись, указывающую значение номинального тока. Чтобы узнать номинал автомата, достаточно посмотреть на его корпус. На данных устройствах защиты используется стандартная маркировка, состоящая из одной буквы (B, C или D) и числа.

Буква указывает на временную характеристику. Ее еще называют временем срабатывания. Об этом параметре речь пойдет ниже. Число обозначает номинальный ток прибора. Например:

В быту обычно применяют выключатели с временными характеристиками B и C. В промышленности встречаются защитные устройства из ряда L, Z и K.

Дополнительная информация. В маркировке скрыта и другая информация об устройстве. Например, номер серии, номинальное рабочее напряжение, отключающая способность и количество полюсов.

Временная характеристика автоматических выключателей

В автоматических выключателях используется 2 вида расцепителей:

В некоторых автоматах применяется 1 расцепитель, в других оба. Различные комбинации этих узлов наделяют выключатель одной из вышеописанных характеристик B, C или D.

Ниже приведена таблица с временными характеристиками автоматов, их током отключения и сферой применения. In — номинальный ток, который указан на корпусе после буквы (16, 25, 32).

Примеры использования автоматов

Если заглянуть в квартирный электрощит, там наиболее вероятно будут установлены автоматы C16 или C25. В старых домах предусмотрена отдельная линия питания мощной электроплиты на кухне. Для нее предусмотрен автомат на 25 А.

Разновидности модульных устройств защиты

Помимо обычных автоматов в быту и промышленности часто встречаются и другие, родственные устройства. Они обладают определенными достоинствами перед простыми автоматическими выключателями.

Мини модели

Линейка устройств защиты широкого потребления. Устанавливаются в квартирные электрощиты. Данные приборы рассчитаны на малые номиналы 25-32 А. Обладают минимальным функционалом. Стоят дешево и не имеют возможности ручной подстройки тока срабатывания. При некорректной работе их целесообразней заменить новыми, нежели перенастроить.

Дополнительная информация. В дорогих моделях предусмотрен регулятор для корректировки тока срабатывания. Данная процедура проводится в электротехнических лабораториях. Автомат подключается к специальному стенду. Затем ток плавно повышается. Это необходимо, чтобы выяснить при каком значении тока отключается каждое конкретное устройство защиты. А далее, внести корректировки в электромагнитный расцепитель.

Воздушные (силовые или открытые) автоматы

Главные особенности этих устройств — большие размеры, открытое негерметичное исполнение и повышенная номинальная мощность в сравнении с мини моделями. Силовые автоматы широко используются не только для защиты электрических сетей и агрегатов, но и для их включения и выключения.

Воздушный выключатель-разъединитель

Такие выключатели устанавливаются на промышленных распределительных щитах для питания мощных установок на десятки киловатт. Их номиналы достигают значений в 400 А и выше.

Закрытые выключатели

Рассчитаны на повышенную мощность. Применяются для защиты силовых потребителей. Приборы данного класса обладают закрытым герметичным исполнением и сравнительно малыми габаритами. Пригодны в сетях до 3,2 кА и отключаются при КЗ до 35 кА.

Достоинство закрытых устройств защиты заключается в их герметичности. Это свойство допускает их применение в экстремальных условиях тропического климата.

Устройства защитного отключения

В большинстве случаев встречаются в бытовых электросетях. Используются для защиты квартирной проводки от повреждения изоляции, а жильцов от опасного прикосновения к токоведущим частям.

УЗО не предназначено для защиты кабелей от коротких замыканий. Вместо этого оно сравнивает токи, протекающие в фазном и нулевом проводах. Если разница превышает определенное значение, значит, где-то нарушена изоляция или человек коснулся фазного провода. В таком случае электропитание квартиры аварийно отключается.

Дифференциальный автоматический выключатель

Гибридное устройство, обладающее свойствами обычного автомата и полноценного УЗО. Диф автомат одновременно используется для защиты проводки от токов утечки и перегрузок. Такие функциональные возможности позволяют установить в щит вместо двух отдельных устройств защиты одно общее. В результате проводка упрощается и занимает меньше пространства.

Трехфазный дифавтомат

Количество полюсов

Бытовым электроприборам для работы необходимо однофазное питание. Достаточно фазного и нулевого провода. Мощные промышленные потребители (станки, печи) работают от трехфазной электросети. Им необходимы 4 провода: 3 фазы и 1 нулевой.

По этой причине и автоматические выключатели производятся в различном форм-факторе. Модели на 1 полюс устанавливают для защиты отдельных однофазных линий. На 2 применяются в качестве вводного устройства защиты квартирных электрощитов. Трехполюсные используются как силовые выключатели в трехфазных сетях. А четырехполюсные — это те же автоматы на 3 полюса, но они имеют дополнительный (4-й) модуль для нулевого провода.

Дополнительная информация. Если под рукой нет двухполюсного автомата, допустимо собрать его из 2 однополюсных. Устройства должны обладать одинаковыми временными и нагрузочными характеристиками. Аналогичным способом собираются выключатели на 3 и 4 полюса.

Выбор провода и автомата по току

Главный критерий выбора проводки и выключателя для защиты — это максимальный допустимый ток в линии. Он определяется поперечным сечением жилы питающего кабеля.

Для медного провода сечением 6 кв. мм длительный допустимый ток равен 46 А. Автоматический выключатель для защиты такой линии выбирается на меньший номинал. Например, 32 или 40 А. Если установить автомат на больший ток, то скорее сгорят провода, чем сработает защита. Поэтому устройство защиты подбирается на меньший ампераж, чем способна выдержать линия.

Другие распространенные номиналы автоматических выключателей по току указаны в таблице.

Номинал автомата защиты — это самое важное, что учитывается при его подборе. Если поставить устройство на слишком малый ток, то оно будет постоянно выключаться без перегрузок проводки. Если на слишком большой, то отключится уже после того, как на проводах обгорит изоляция.

Номинал выключателя указан в его маркировке (C25). Его значение подбирается из расчета на 1-2 порядка меньше, чем предельный допустимый ампераж в линии. Это правило свойственно и для других защитных устройств (УЗО, дифференциальный автомат).

Источник

Номинальный ток

Номинальный ток является одним из основных параметров практически любого электрооборудования (выключателей, трансформаторов, ЛЭП, шин, силовых розеток и т.д.) и указывается в его паспорте.

В ПУЭ используется термин допустимый длительный ток для выбора сечений проводников по нагреву.

Ряд номинальных токов электрооборудования, А (по ГОСТ 6827-76).

1. Настоящий ряд распространяется на электрооборудование и приемники электрической энергии, для которых основным параметром является номинальный ток.

2. По согласованию между потребителем и изготовителем допускается применение токов 37 500, 75 000 и 150 000 А для преобразовательных агрегатов и предназначенных для них трансформаторов.

3. Значения токов, указанные в скобках, в новых разработках не применяются.

4. Для существующего электрооборудования по согласованию между потребителем и изготовителем допускается применять токи 1400 и 2240 А.

5. Из перечисленных в таблице значений токов предпочтительными являются следующие: 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3 А, а также десятичные кратные и дольные значения этих токов.

6. Для трансформаторов тока допускается принимать кроме указанных в таблице также следующие значения токов: 15; 30; 60; 75; 120 А, а также десятичные кратные значения этих токов.

Связанные понятия

Упоминания в литературе

Связанные понятия (продолжение)

Полупроводнико́вый стабилитро́н, или диод Зенера — полупроводниковый диод, работающий при обратном смещении в режиме пробоя. До наступления пробоя через стабилитрон протекают незначительные токи утечки, а его сопротивление весьма высоко. При наступлении пробоя ток через стабилитрон резко возрастает, а его дифференциальное сопротивление падает до величины, составляющей для различных приборов от долей oма до сотен oм. Поэтому в режиме пробоя напряжение на стабилитроне поддерживается с заданной точностью.

В статье описаны некоторые типовые применения операцио́нных усили́телей (ОУ) в аналоговой схемотехнике.

Источник

Номинальный ток электрической цепи: что это такое, особенности

Номинальный ток электрической цепи — это наибольший электрический ток, который электрическая цепь способна проводить в продолжительном режиме [1].

Харечко Ю.В. проведя большой анализ нормативной документации заключил следующее [1]:

« В МЭС, стандартах и других документах МЭК нет определения термина «номинальный ток электрической цепи». Однако стандарт МЭК 60050‑826 определил, а стандарт МЭК 60364‑1 разъяснил близкий по смыслу термин «расчетный ток (электрической цепи)» («design current (of an electric circuit)»). Аналогичные определения и пояснения к этому термину приведены в ГОСТ Р МЭК 60050-826-2009, подготовленном на основе стандарта МЭК 60050‑826, и в ГОСТ 30331.1, разработанном на основе стандарта МЭК 60364‑1. »

Ю.В. Харечко сделал вывод, что в нормативной документации правильнее использовать термин номинальный ток электрической цепи, а не расчетный ток электрической цепи [2]:

« В национальной нормативной документации термин «расчетный ток электрической цепи» целесообразно заменить термином «номинальный ток электрической цепи». Это, во-первых, обеспечит хорошее согласование с термином «номинальный ток», который является характеристикой каждого элемента электрической цепи. Во-вторых, позволит лучше понять суть термина «сверхток», когда его применяют по отношению к электрической цепи, обычно состоящей из нескольких единиц электрооборудования, каждая из которых имеет собственный номинальный ток. »

Особенности.

Номинальный ток электрической цепи так же, как допустимый длительный ток проводника, представляет собой наибольший электрический ток, который электрическая цепь способна проводить в продолжительном режиме.

Электрическая цепь электроустановки здания состоит из нескольких элементов, каждый из которых имеет собственный номинальный ток. Поэтому номинальный ток электрической цепи является производным от номинальных токов ее элементов. Логично предположить, что его величина не может превышать наименьший номинальный ток какого-то ее элемента или наименьшую сумму номинальных токов элементов электрической цепи, соединенных параллельно.

Согласно данным таблицы 1 ГОСТ 30988.1-2020 [3], номинальный ток штепсельных розеток обычно равен 16 А. Номинальный ток рассматриваемой электрической цепи следует принять равным наименьшему номинальному току – 16 А. Поэтому конечную электрическую цепь штепсельных розеток необходимо защитить от перегрузки автоматическим выключателем или плавким предохранителем, номинальный ток которого не превышает 16 А.

Источник

Номинальный ток.

Максимально возможный тепловой нагрев электрических проводников (включая их изоляцию), которые под нагрузкой должны надежно работать на протяжении неограниченно долгого времени, взят за основу выбора величины номинального тока.

Поддерживается тепловой баланс при номинальном токе:

— от температурного воздействия электрических зарядов нагревом проводников;

— охлаждением за счет отвода в окружающую среду части тепла.

При этом влияние на прочностные и механические характеристики металла, не должно оказывать тепло Q1, а на измерение диэлектрических и химических свойств слоя изоляции — Q2.

Через какой-то промежуток времени, даже если номинальный ток немного превысит норму, для охлаждения изоляции и токовода потребуется снимать напряжение с электрооборудования. В противном же случае произойдет нарушение электротехнических свойств и возникнет деформация металла или пробой диэлектрического слоя.

Под работу при определенном значении номинального тока проектируется, рассчитывается и изготавливается любой вид электрического оборудования.

Не только в заводской технической документации указывается его величина, но также на корпусе либо шильдиках электрооборудования.

Величины номинального тока 2,5 и 10 ампер четко видны на показанной картинке, которые при изготовлении электрической вилки выполнены методом штамповки.

Целый ряд значений номинальных токов введен в действие ГОСТом 6827-76 с целью стандартизации оборудования, при этих значениях осуществлять работу должны практически все электроустановки.

Выбор защитного устройства по номинальному току.

Поскольку возможность длительной работы электрооборудования без любого рода повреждений определяет номинальный ток, то по нему настраиваются на срабатывание по его превышению все защитные устройства.

Очень часто на практике можно встретить ситуации, когда в схеме питания возникает перегрузка на непродолжительное время по различным причинам.

Температура слоя изоляции и металла проводника при этом не успевает достигнуть того предела, когда произойдет нарушение их электротехнических свойств.

Выделена зона перегруза по этим причинам в отдельную область, которая не только величиной ограничивается, но также продолжительностью действия. Когда будут достигнуты критические температурные значения металла проводника и слоя изоляции, для охлаждения электроустановки с нее должно сниматься напряжение.

Защиты от перегруза, которые работают по термическому принципу выполняют эти функции:

Эти устройства воспринимают тепловую нагрузку и с определенной выдержкой времени настраиваются на ее отключение. Чуть выше тока перегрузки лежит уставка защит, выполняющих «мгновенную» отсечку нагрузки. На самом деле понятие «мгновенная» определяет действие за минимально возможный промежуток времени, за время чуть меньшее чем 0,02 секунды, выполняется отсечка защит для самых быстрых современных токовых защит.

Чаще всего в обычном режиме питания рабочий ток меньше номинального по своей величине.

В приведенном примере случай разобран для схем переменного тока. Для работы защит нет принципиального отличия соотношений между номинальным, рабочим током и выбором уставок в цепях постоянного напряжения.

Настройка автоматического выключателя для работы по номинальному току.

Наибольшее распространение в защитах бытовых электросетей и промышленных устройств получили автоматические выключатели, совмещающие в своей конструкции:

— работающие с выдержкой времени тепловые расцепители;

— отключающую очень быстро аварийный режим токовую отсечку.

Изготавливаются при этом автоматические выключатели на номинальный ток и напряжение, для работы в конкретных условиях определенной схемы по их величине выбираются защитные устройства.

Чтобы это выполнить определяются стандартами для разных конструкций автоматов 4 типа времятоковых характеристик. Обозначаются они латинскими буквами А, В, С, D и для гарантированного отключения аварий созданы с кратностью тока номинального режима от 1,3 до 14.

По времятоковой характеристике автоматический выключатель подбирается под определенный тип нагрузки, с учетом температуры окружающей его среды, например:

— цепи, имеющие большую перегрузочную способность;

— схемы с умеренными пусковыми токами и смешанными нагрузками.

Из трех зон может состоять время токовая характеристика, показывается на рисунке, или же из двух зон (без средней).

На корпусе автомата можно увидеть обозначение номинального тока. На рисунке показывается выключатель, обозначена на котором величина 100 ампер. Означает это, что произойдет его срабатывание (отключение) не от номинального тока (100 А), а от его превышения.

Если предположить, что отсечка автомата настроена на кратность 3,5, то номинальный ток величиной 100х3,5=350 ампер и больше будет без выдержки времени ею остановлен.

Когда же на кратность 1,25 настроен тепловой расцепитель, то отключение произойдет через какое-то время (например, один час) при достижении значения 100х1,25=125 ампер, а схема будет этот период работать с перегрузом.

Необходимо учитывать, что другие факторы, связанные с поддержанием температурного режима защиты, также влияют на время отключения автомата (условия окружающей среды; от посторонних источников возможности нагрева или охлаждения; степень заполнения аппаратурой распределительного щитка).

Источник