Který stroj mám dát na 4 čtverce?

Je důležité pochopit, že v této oblasti je nutné vzít v úvahu mnoho faktorů, jako je typ instalace, typ použitého kabelu, maximální přípustná provozní teplota kabelu, časově-proudové charakteristiky stroje a charakteristiky zátěže. Pro pochopení tohoto složitého tématu je nutné odkázat na normativní a technickou dokumentaci (NTD), jinak zůstaneme na úrovni diskuzí „internet to říká“ nebo „jeden blogger to řekl“.

V tomto článku se opíráme o řadu regulačních a technických dokumentů, které hrají důležitou roli při výběru a instalaci elektrických zařízení a také zajišťují bezpečnost elektrických instalací. Zde je seznam klíčových dokumentů, na které se spoléháme:

GOST R 50571.4.43-2012. Elektrické instalace nízkého napětí. Bezpečnostní požadavky. Nadproudová ochrana. Tato norma stanovuje požadavky na ochranu elektrických instalací před nadproudy a způsoby zajištění bezpečnosti.
GOST R 50571.5.52-2011. Elektrické instalace nízkého napětí. Výběr a montáž elektrických zařízení. Elektrické rozvody. Tato norma obsahuje doporučení pro výběr a instalaci elektrických zařízení včetně elektrických rozvodů.
GOST 30331.5-95. Elektroinstalace budov. Část 4. Bezpečnostní požadavky. Nadproudová ochrana. Tento dokument obsahuje specifikace pro bezpečnost elektrických instalací v budovách včetně nadproudové ochrany.
GOST 31996-2012. Silové kabely s plastovou izolací pro jmenovité napětí 0,66; 1 a 3 kV. Všeobecné technické podmínky. Tato norma specifikuje technické vlastnosti silových kabelů s plastovou izolací.
GOST 31565-2012. Kabelové výrobky. Požadavky na požární bezpečnost. Tento dokument stanoví požadavky na požární bezpečnost kabelových výrobků.
GOST IEC 60898-1-2020. Malá elektrická zařízení. Automatické spínače pro nadproudovou ochranu pro domácnost a podobné účely. Tato norma specifikuje charakteristiky jističů používaných pro nadproudovou ochranu v domácnostech a podobných systémech.
SP 256.1325800.2016. Elektroinstalace bytových a veřejných budov. Pravidla návrhu a instalace. Tato pravidla obsahují doporučení a bezpečnostní požadavky pro projektování a instalaci elektrických instalací v obytných a veřejných budovách.
PUE-7 (Pravidla pro elektrické instalace). PUE-7 jsou povinná pravidla v Rusku a upravují návrh elektrických instalací, včetně požadavků na zařízení, bezpečnost a provoz.

Tyto kódy poskytují důležitý zdroj informací, které pomáhají elektrikářům a inženýrům zajistit bezpečnost a spolehlivost elektrických instalací. Poskytují základ pro rozhodování při výběru zařízení, vodičů a způsobu instalace.

Co stroj chrání?

Jistič, jak je specifikován v GOST R 50571.4.43 a GOST 30331.5-95, je primárně určen k ochraně elektrických vodičů před přetížením a zkratem. Tato zařízení monitorují proud v obvodu a automaticky se vypnou, když proud překročí nastavené limity. Zajišťují bezpečnost elektrických instalací tím, že zabraňují přetížení, které může způsobit přehřátí vodičů a v důsledku toho požár.

Takže hlavní funkcí stroje je chránit kabel před přetížením a zkratem. Lze je však také považovat za částečnou ochranu zařízení připojeného k tomuto kabelu. Pokud dojde k vypnutí jističe v důsledku přetížení nebo zkratu, může zabránit poškození připojených elektrických spotřebičů a zařízení.

Podle PUE-7 by měl být jmenovitý proud jističe zvolen jako nejnižší na základě vypočtených nebo jmenovitých zatěžovacích proudů. To poskytuje účinnou ochranu kabelu a připojeného zařízení a také snižuje ztráty energie a riziko přetížení. Volba jmenovitého výkonu stroje musí brát v úvahu počáteční zatěžovací proud a přípustný proud kabelu, který závisí na jeho průřezu.

Správný výběr jmenovitého výkonu jističe je proto důležitý pro zajištění bezpečnosti elektrických instalací a optimálního výkonu kabelů a také pro zabránění nadměrným ztrátám výkonu.

Je možné použít jistič 25 A k ochraně kabelu o průřezu 2,5 mm2?

Pojďme se ponořit do praktického rozboru této problematiky a podívat se, jak zajistit spolehlivou ochranu kabelu 2,5 mm2. Zvážíme také vhodné hodnocení stroje a podmínky jeho použití.

Jmenovitý průřez jádra, MM2	Povolené proudové zatížení kabelů, A
	Jednojádrové				uvízlý
	DC		AC		AC
	Naživo	V zemi	Naživo	V zemi	Naživo	V zemi
1,5	29	41	22	30	21	27
2,5	37	55	20	39	27	36
4	50	71	39	50	36	47
6	63	90	50	62	46	59
10	86	124	68	83	63	79
16	113	159	89	107	84	102
25	153	207	121	137	112	133
35	187	249	147	163	137	158
50	227	295	179	194	167	187
70	286	364	226	237	211	231

Předpokládejme, že jsme určili, že jmenovitý proud ve vedení je menší než 25 A. Pro zajištění jeho ochrany vybereme jistič se jmenovitým proudem 25 A (podle Pravidel elektrické instalace, PUE-7, 3.1.4) . Nyní se podíváme na vhodnou velikost kabelu pro danou situaci.

Řekněme, že máme elektrické vedení vyrobené pomocí kabelu VVGng-LS s PVC izolací a průřezem 3 × 2,5 mm2. V souladu s GOST 31996-2012 můžete v tabulce 19 pro tuto část určit dlouhodobý přípustný proud, to znamená maximální proud, který tento kabel spolehlivě přenese v nejnepříznivějších provozních podmínkách, jako je instalace ve vzduchu. V tomto případě je dlouhodobě přípustný proud 27 A.

Takže s přihlédnutím ke skutečnosti, že odhadovaný proud ve vedení je menší než 25 A, je zvolený průřez kabelu 3 × 2,5 mm2 pro tuto situaci přijatelný, protože poskytuje rezervu pro proudové zatížení a splňuje bezpečnostní a požadavky na spolehlivost elektrické instalace.

Dále přejdeme k tabulce 18, která ukazuje maximální teploty ohřevu žil kabelu.

Materiál izolace kabelů	Přípustná teplota ohřevu žil kabelu, °C
Materiál izolace kabelů	Dlouhodobě přípustné	V režimu restartu	Limit při zkratu	Podle stavu nevznícení
Polyvinylchloridový plast	70	90	160/140 °	350
Polyvinylchloridový plast se sníženým nebezpečím požáru	70	90	160/140 °	350
Bezhalogenové polymerní složení	70	90	160/140 °	350
Zesíťovaný polyethylen, kompozice zesíťovaného polymeru. bez halogenů	90	130	250	400

Režim přetížení, ke kterému může dojít při provozu kabelů venku, znamená zvýšení zatížení kabelového drátu v souladu s faktorem 1,16 podle normy GOST 31996-2012, oddíl 10.9.

Jinými slovy, kabel umožňuje přetížení 16 %. Překročení tohoto zatížení může vést k urychlenému stárnutí izolace kabelu z následujících důvodů:

Tepelné: Zvýšené zatížení způsobuje zvýšení teploty, což může vést k nevratným změnám izolace vlivem tepelných faktorů. To také pomáhá urychlit chemické reakce v izolačním materiálu.
Mechanické: Při přetížení kabelu se zvyšuje pravděpodobnost prasklin v izolaci v důsledku únavy materiálu.
Chemické: Oxidační procesy mohou být urychleny při zvýšených teplotách a zatíženích.

Je důležité si uvědomit, že při jmenovitém proudu 27 A je dlouhodobě přípustná teplota žil kabelu 70 °C, zatímco v režimu přetížení (při proudu 27 × 1,16 = 31,3 A) může teplota dosáhnout 90 °C.

Proto je nutné pečlivě koordinovat zatěžovací proud, přípustný proud kabelu a jmenovitý proud stroje, aby byl zajištěn spolehlivý a bezpečný provoz elektrického systému.

Potřeba souladu mezi jističem a vodičem.

Jak sladit proudové zatížení kabelu a jmenovitý proud jističe? Podívejme se na tuto problematiku podrobněji. Řekněme, že máme kabel s trvalým proudem 27 A a uvažujeme o jističi s proudem 25 A, který jej ochrání. Pro úplnější pochopení tohoto úkolu se podívejme na příslušné normy, zejména na GOST 30331.5-95.

Podle této normy zahrnuje přizpůsobení vodičů a ochranných zařízení proti přetížení následující podmínky:

Vypočtený proud obvodu (Iв) musí být menší nebo roven jmenovitému proudu ochranného zařízení (In), který naopak musí být menší nebo roven trvalému přípustnému proudu kabelu (Iz): Iв ≤ In ≤ Iz.
Proud, při kterém je požadováno, aby jistič fungoval během určité doby (I2), musí být menší nebo roven trvalému přípustnému proudu kabelu (Iz), vynásobený faktorem 1,45: I2 ≤ 1,45 Iz.
Z GOST IEC 60898-1-2020 víme, že proud I2 se nazývá podmíněný vypínací proud, při kterém musí jistič vypnout za méně než hodinu. To znamená, že I2 = 1,45 In.
Dosazením této hodnoty do první podmínky tedy získáme: In ≤ Iz.

Koeficient přetížení kabelu (1,45) a koeficient jmenovitého proudu stroje (1) se tedy ukazují jako vzájemně konzistentní a stejné. To však může být zavádějící a je důležité zvážit následující:

Náš kabel začíná nenávratně stárnout, když proud překročí povolených 16 % a teplota stoupne na 90 °C. To znamená, že proud může být téměř hodinu o 45 % vyšší, než je přípustné, což je vyšší než přípustných 16 %. To může způsobit zahřátí kabelu a předčasné stárnutí.
Je důležité si uvědomit, že GOST 30331.5-95 také uvádí, že tento ochranný systém neposkytuje úplnou ochranu proti dlouhodobému přetížení, které může být menší než I2. Místo toho se předpokládá, že elektrická síť je navržena tak, že malá, dlouhodobá přetížení jsou vzácným jevem.

Poslední věta vyvolává určité pochybnosti z hlediska vážných literárních norem, jako je GOST, pro svou nepřehlednost. Není jasné, co se rozumí „malým“ přetížením – jedná se o nárůst o 1 %, 16 % nebo 45 %? Je „dlouhá“ doba trvání delší než hodinu nebo více než jeden den? A „zřídka“, je to jednou denně nebo jednou za rok?

Lze však vyvodit závěr, který je použitelný pro domácí elektrickou síť, kde je obtížné předvídat počet a výkon připojených zařízení: při určitých kombinacích zátěže na lince může dojít k nadproudu, který může vést k nepřijatelnému přetížení a přehřátí kabelu.

Pokračujme v hledání potvrzení tohoto závěru. V GOST 50571.4.43-2012, odstavec 433.1, najdete vzorce, které jsme již zvažovali. V poznámce 1 k tomuto článku je však důležité upřesnění: „Pokud ochrana v souladu s tímto článkem nemusí v určitých případech poskytovat ochranu, například proti trvalému nadproudu menšímu než I2, v těchto případech je třeba zvážit výběr kabelu. s větší plochou průřezu.”

Vezměte prosím na vědomí, že není dovoleno snižovat jmenovitý proud stroje (In), protože je omezen vypočítaným zatěžovacím proudem (Iv). Jediným řešením je tedy zvětšení plochy průřezu kabelu.

Můžete také omezit výkon zařízení připojených k zásuvkám (jak bylo ukázáno v příkladu s girlandou na vánoční stromek na začátku článku). To však vyžaduje neustálé sledování a dohled a ani tehdy nelze zaručit, že dříve či později proud ve vedení nepřekročí přípustnou hodnotu.

Absolutní záruky lze dosáhnout pouze snížením jmenovitého proudu stroje, tedy volbou jističe s jiným jmenovitým proudem. V tomto případě můžete místo 25 A zvolit stroj 20 nebo 16 A.

Grafické znázornění informací.

Aby byl materiál vizuálnější a srozumitelnější, poskytuji vám graf založený na výše uvedených informacích. Tento graf je založen na normě GOST R 50571.4.43-2012.

Na grafu vidíme bod 31,3 A, který udává začátek procesu stárnutí izolace kabelu při daném proudu. Je třeba poznamenat, že čím vyšší je proud, tím rychleji izolace stárne. Dalším důležitým bodem na grafu je 36,2A, což ukazuje, že jistič při tomto proudu vypne za méně než 1 hodinu. V aktuálním rozsahu označeném červenou čarou, který je přibližně 5 ampérů, není kabel opatřen spolehlivou ochranou. To potvrzuje důležitost výběru správného jističe kabelové ochrany.

Tabulka s přijatelnými strojovými hodnotami

Pro snadnou orientaci ve věci ochrany kabelů jsem připravil tabulku s přípustnými jmenovitými hodnotami strojů. Tato tabulka je určena pro tři nejběžnější velikosti kabelů.

Průřez kabelu TPZh MM2	1,5			2,5			4
Trvalý přípustný proud, A	21			27			36
Restartovací proud TPG, A	24,36			31,32			41,76
Jmenovitý proud AB,A	16	13	10	25	20	16	32	25	20
Podmíněný vypínací proud AB,A	23,2	18,85	14,5	36.25	29	23,2	46,4	35,25	29
Interval restartu TPG, A	-1,16	-5,51	-9,86	4,93	-2,32	-8,12	4,64	-5,51	-12,76

Návod k použití tabulky na příkladu kabelu s průřezem žil 2,5 mm²

Podívejme se na použití tabulky na příkladu kabelu s průřezem žil 2,5 mm². Stejně jako v grafu jsme v tabulce zvýraznili oranžově interval, který je téměř 5 ampér a v tomto intervalu nemá kabel spolehlivou ochranu. Pokud však zvolíte jistič (CB) s jmenovitým proudem 20 nebo 16 A, interval bude mít „zápornou délku“, která je označena zeleně. To znamená, že v tomto případě bude zaručena ochrana kabelu.

Pro kabel o průřezu 1,5 mm² jsou vhodné jističe se jmenovitým proudem do 16 A. V případě kabelu s průřezem 4 mm² má maximální přípustný proudový chránič jmenovitý proud. 25 A. Tyto informace vám pomohou vybrat správný jistič pro zajištění spolehlivé ochrany kabelu.

Co dalšího byste měli zvážit při výběru kabelu a stroje?

Při výběru průřezu kabelu a jmenovitého výkonu stroje je třeba vzít v úvahu mnoho faktorů. Všechny tyto aspekty spolu úzce souvisejí a my vám poskytneme seznam klíčových faktorů, které je třeba vzít v úvahu:

Ztráta napětí na kabelu:

Zvláště důležité je vzít v úvahu ztráty napětí na dlouhých vedeních. Pokud například potřebujete připojit zásuvku ve vzdálenosti 100 metrů, budete muset použít kabel o průřezu alespoň 4 mm². V tomto případě závisí volba jmenovité hodnoty jističe také na zátěži (obvykle 16 A) a nízkém zkratovém proudu (SC) na konci vedení.

Nízký zkratový proud může vést k delšímu vypnutí při vypnutí jističe v důsledku přetížení nebo zkratu. Pro zajištění správné funkce systému byste měli buď zvětšit průřez vodiče kabelu, nebo snížit jmenovitý výkon stroje a jeho charakteristiky (typ „písmeno“).

Primárním faktorem je zatížení, které představuje zásuvka nebo zařízení k ní připojené. Doporučuje se vybrat stroj s hodnocením odpovídajícím nejslabšímu článku v okruhu – zásuvce nebo připojeným zařízením.

Při výběru jističe pro světelné okruhy byste měli vzít v úvahu i skutečný odběr proudu. Pokud například lustr nebo skupina lamp spotřebovává méně než 1 A, pak bude zcela dostačující stroj s výkonem 6 nebo 4 A.

Vezměte prosím na vědomí, že LED lampy mohou mít vysoké zapínací proudy, což by také mělo ovlivnit volbu jmenovitého výkonu stroje. V některých případech může být nutné zvážit charakteristiky odezvy jističe nebo rozdělení zátěže do více linek.

Pokud se chcete ponořit do podrobností o různých metodách kladení kabelů, jaké existují typy ochranných zařízení a jejich odpovídající koeficienty, podívejte se na normu GOST R 50571.5.52-2011, dodatek B, C. Měli byste také zvážit Elektro Pravidla instalace (PUE) sekce 7, kapitola 1.3 .

Teplotní vlivy na jističe a kabely mohou ovlivnit jejich jmenovité hodnoty proudu. Zvažte korekční faktory, které výrobci poskytují pro vytápění a chlazení. Například při nízkých teplotách může kabel o průřezu 2,5 mm² odolat proudu až 50 A, což je také důležité při výběru stroje.

Skupinová instalace strojů:

Instalace mnoha strojů v blízkosti může vést k vzájemnému zahřívání a snížení jejich jmenovitých proudů. Časovou osu charakteristik strojů lze posunout doleva.

Spolehlivost a bezpečnost jsou vždy na prvním místě. Nelze předpokládat, že podmínky v reálné situaci budou totožné s teoretickými. Zásoby a předvídavost pomohou snížit pravděpodobnost negativních událostí.

Možná se vám zdá nejlepší použít při výběru průřezu kabelu a jmenovitého výkonu stroje hotová doporučení. Je však důležité porozumět principům, na kterých jsou tato doporučení založena. V reálných nestandardních situacích nelze jednoznačně odpovědět například na otázku, zda je možné chránit kabel o průřezu žil 2,5 mm² pomocí 25 A automatu.