Jmenovitý proud: Obecná definice, výběr jističe a elektrické zapojení
Pokud potřebujete vybrat jistič pro elektrický rozvaděč, měli byste si nejprve prostudovat jeho vlastnosti. Je důležité vědět, jakou zátěž unese. Nejzákladnější charakteristikou, na kterou se lidé při nákupu tohoto zařízení zaměřují, je jmenovitý proud. Je uveden na těle jističe velkými číslicemi a písmeny.
Princip určení nominálního ukazatele
Vysvětlující slovník ruského jazyka od akademika Ozhegova vysvětluje význam slova „nominální“ jako určené, pojmenované, ale neplnící své povinnosti, účel, tj. fiktivní.
Tato definice poměrně přesně vysvětluje elektrotechnické pojmy jmenovité napětí, proud a výkon. Zdá se, že existují, jsou označeny a definovány, ale ve skutečnosti slouží pouze jako vodítko pro elektrikáře. Skutečné číselné vyjádření těchto parametrů se ve skutečnosti liší od určených hodnot.
Například všichni známe střídavou jednofázovou síť s napětím 220 voltů, které je považováno za nominální. Ve skutečnosti její hodnota podle GOST může dosáhnout pouze horní hranice 252 voltů. Takto funguje státní norma.
Stejný obrázek lze vidět u jmenovitého proudu.
Základem pro volbu jeho hodnoty je maximální možný tepelný ohřev elektrických vodičů (včetně jejich izolace), které musí spolehlivě fungovat při zatížení po neomezenou dobu. Při jmenovitém proudu je udržována tepelná rovnováha mezi:
- ohřev vodičů od teplotního účinku elektrických nábojů, popsaný Joule-Lenzovým zákonem;
- chlazení v důsledku odvodu části tepla do okolí.
V tomto případě by teplo Q1 nemělo ovlivnit mechanické a pevnostní charakteristiky kovu a teplo Q2 by nemělo ovlivnit změnu chemických a dielektrických vlastností izolační vrstvy.
I když je hodnota jmenovitého proudu mírně překročena, po určité době bude nutné odpojit napětí z elektrického zařízení, aby se ochladil kov proudového vodiče a izolace. V opačném případě se naruší jejich elektrické vlastnosti a dojde k porušení dielektrické vrstvy nebo k deformaci kovu.
Jakékoli elektrické zařízení (včetně zdrojů proudu, jeho spotřebičů, spojovacích vodičů a systémů, ochranných zařízení) je vypočítáno, navrženo a vyrobeno pro provoz s určitým jmenovitým proudem. Jeho hodnota je uvedena nejen v technické dokumentaci výrobce, ale také na těle nebo typových štítcích elektrického zařízení.
Na uvedené fotografii jsou jasně patrné jmenovité proudy 2,5 a 10 ampérů, které se vyrábějí ražením při výrobě elektrické zástrčky. Pro standardizaci zařízení zavedla norma GOST 6827-76 mnoho hodnot jmenovitých proudů, při kterých musí fungovat téměř všechny elektrické instalace.
Výběr ochranného zařízení
Protože jmenovitý proud určuje možnost dlouhodobého provozu elektrického zařízení bez jakéhokoli poškození, jsou všechna proudová ochranná zařízení konfigurována tak, aby fungovala při jeho překročení.
V praxi poměrně často dochází k situacím, kdy dojde z různých důvodů na krátkou dobu k přetížení napájecího obvodu. V tomto případě teplota kovového vodiče a izolační vrstvy nestihne dosáhnout limitu, když dojde k porušení jejich elektrických vlastností.
Z těchto důvodů je zóna přetížení vyčleněna jako samostatná oblast, která je omezena nejen velikostí, ale i dobou působení. Při dosažení kritických teplotních hodnot izolační vrstvy a kovu vodiče je nutné pro její ochlazení odpojit napětí z elektrické instalace. Tyto funkce plní tzv. ochrana proti přetížení pracující na tepelném principu:
- jističe;
- tepelné uvolnění.
Snímají tepelnou zátěž a jsou nastaveny tak, aby ji odpojily s určitým časovým zpožděním. Nastavení ochran, které provádějí „okamžité“ vypnutí zátěže, je mírně nad proudem přetížení. Pojem „okamžité“ ve skutečnosti definuje akci v co nejkratším čase. U moderních nejrychlejších proudových ochran je vypnutí provedeno v čase o něco kratším než 0,02 sekundy.
Provozní proud v normálním režimu výkonu je nejčastěji menší než jmenovitá hodnota.
V uvedeném příkladu je analyzován případ obvodů střídavého proudu. V obvodech konstantního napětí není zásadní rozdíl ve vztazích mezi pracovním, jmenovitým proudem a volbou nastavení činnosti ochran.
Automatické přepínače
Hlavní charakteristikou jističe je jeho jmenovitý proud. Jsou nejrozšířenější k ochraně průmyslových zařízení a domácích elektrických sítí. Takové spínače kombinují ve svém designu:
- tepelné spouště fungují s časovým zpožděním;
- proudové přerušení, které velmi rychle vypne nouzový režim.
V tomto případě se automatické spínače vyrábějí pro jmenovitý proud a napětí. Podle jejich hodnoty se volí ochranná zařízení pro provoz ve specifických podmínkách určitého obvodu.
Pro tento účel normy definují 4 typy charakteristik časového proudu pro různé konstrukce jističů. Jsou označeny latinskými písmeny A, B, C, D a jsou navrženy tak, aby zaručovaly vypnutí při nehodách s proudovým násobkem jmenovitého režimu od 1,3 do 14.
Jistič se vybírá pro konkrétní typ zátěže na základě charakteristiky čas-proud s přihlédnutím k teplotě jeho okolí. např.
- polovodičová zařízení;
- osvětlovací systémy;
- obvody se smíšenou zátěží a mírnými rozběhovými proudy;
- řetězy s vysokou přetížitelností.
Časově aktuální charakteristika se může skládat ze tří zón působení, jak je znázorněno na obrázku, nebo ze dvou (bez prostřední).
Označení jmenovitého proudu naleznete na těle stroje. Obrázek ukazuje spínač, na kterém je uvedena hodnota 100 ampérů.
To znamená, že bude fungovat (vypne se) nikoli z jmenovitého proudu (100 A), ale z jeho přebytku. Řekněme, že pokud je cutoff stroje nastaven na násobek 3,5, pak proud 100×3,5 = 350 ampér nebo více bude zastaven bez časového zpoždění.
Pokud je tepelná spoušť nastavena na násobek 1,25, pak po dosažení hodnoty 100×1,25=125 ampérů dojde k odpojení po určité době, například po jedné hodině. V tomto případě bude obvod po tuto dobu pracovat s přetížením.
Je třeba vzít v úvahu, že dobu vypnutí stroje ovlivňují i další faktory. faktory spojené s udržováním režimu teplotní ochrany:
- ekologické předpoklady;
- stupeň zaplnění rozvodného panelu zařízením;
- možnost vytápění nebo chlazení z externích zdrojů.
Vlastnosti elektrického vedení
Pro stanovení základních elektrických parametrů ochran a vodičů je třeba vzít v úvahu zatížení na ně působící. K tomu se vypočítává na základě jmenovitého výkonu zařízení připojených k provozu s přihlédnutím k faktoru jejich obsazenosti.
Například myčka nádobí, multifunkční hrnec, elektrická trouba a mikrovlnná trouba jsou připojeny k zásuvkové skupině umístěné v kuchyni, která v normálním režimu (s přihlédnutím k frekvenci zapínání) spotřebovává celkový výkon 5660 wattů.
Jmenovité napětí domácí sítě je 220 voltů. Je nutné určit zatěžovací proud, který bude procházet vodiči a ochrannými zařízeními, vydělením výkonu napětím. I = 5660/220 = 25,7 A.
Dále se musíte podívat na tabulku s řadou jmenovitých proudů pro elektrická zařízení. Nemá automatický spínač pro takový proud. Výrobci však vyrábějí stroje pro 25 ampérů. Jeho hodnota je našim úkolům nejblíže. Proto by měla být brána jako základ pro ochranné zařízení pro elektrické zapojení spotřebičů zásuvkové skupiny.
Poté se musíte rozhodnout o materiálu vodičů a průřezu. Jako základ vezměte měď, protože hliníkové kabely již nejsou oblíbené ani pro domácí účely kvůli svým výkonnostním vlastnostem.
V příručkách elektrikářů najdete tabulky pro výběr vodičů z různých materiálů na základě proudového zatížení. Vezměte v úvahu, že zapojení je provedeno samostatným kabelem s polyethylenovou izolací, skrytým v drážce ve zdi. Teplotní limity by měly odpovídat podmínkám v místnosti.
Tabulka poskytne informace, že minimální přípustný průřez standardního měděného drátu pro náš případ je 4 mm čtvereční. Není možné vzít méně, ale je lepší ho zvětšit.
Někdy vyvstává úkol vybrat stupeň ochrany pro již fungující kabeláž. V tomto případě je zcela oprávněné určit zatěžovací proud spotřebitelské sítě pomocí elektrického měřicího přístroje a porovnat jej s proudem vypočteným výše uvedenou teoretickou metodou.
Tímto způsobem termín „jmenovitý proud“ pomáhá elektrikářům orientovat se v technických vlastnostech elektrického zařízení.
U nových třífázových elektromotorů není potřeba měřit jmenovitý a rozběhový proud – veškeré údaje o proudech, jmenovitém výkonu, otáčkách a napájecím napětí jsou uvedeny na štítku. Bez štítku se jmenovitý a rozběhový proud vypočítá pomocí vzorce. Po odstranění pracovní zátěže z hřídele přejde elektromotor do klidového režimu. Pomocí tohoto druhu práce můžete zjistit provozuschopnost zařízení, výkon, magnetizační proud a ztrátový faktor v pohonných strukturách.
Jmenovitý proud motoru – to je nezbytný parametr při nastavování ochranné automatiky a výběru přívodního vodiče. Je však třeba zvážit, že čím vyšší je okolní teplota, tím nižší bude maximální proud vypínacího relé.
Jmenovitý proud třífázového motoru – vzorec pro výpočet výkonu
Proudovou sílu nízkovýkonových asynchronních motorů AIR do 30 kW lze určit nouzově s mírnou chybou vynásobením výkonu elektromotoru 2. Získáme tak vzorec. Při naprosté absenci dat si přečtěte článek: Jak určit výkon a rychlost elektromotoru bez štítku?
Pokud má třífázový motor výkon vyšší než 30 kW, měli byste použít vzorec pro přesný výpočet jmenovitého proudu elektromotoru.
Vzorec pro určení jmenovitého proudu na základě výkonu elektromotoru:
kde Pn – Napájení;
Un – jmenovité napětí dodávané do elektromotoru;
η – koeficient účinnosti (efektivita);
cos – účiník motoru.
Tento vzorec pomůže vypočítat maximální přípustný proud, při kterém může asynchronní třífázový motor pracovat po dlouhou dobu.
Vezměme si například elektrický motor AIR250S6 z tagu, který pochopíte:
Pn = 45 kW, Un = 380V, cosφ = 0,85, n = 92 % (ve výpočtech to bude 0,92).
In = 45000/√3(380*0,85*0,92) = 45000/514,696 = 87,43A.
Jak vypočítat startovací proud elektromotoru
Startovací proud elektromotoru můžete vypočítat pomocí vzorce:
- kde V – jmenovitý proud, který jste se naučili dříve.
- K – násobek startovacího proudu (lze najít v pasu motoru).
Tabulky jmenovitého a rozběhového proudu elektromotorů AIR
Startovací proud pro AIR motory můžete vypočítat pomocí údajů v tabulce níže, pokud znáte označení. Pro určení vynásobte jmenovitý proud In násobkem startovacího proudu Iп/In.
Tabulky startovacího a jmenovitého proudu budou užitečné pro kontrolu elektromotorů při 3000 ot./min, 1500 ot./min., 1000 ot./min., 750 ot./min. při převzetí, uskladnění nebo po opravě (převinutí)
Tabulka jmenovitých a násobků rozběhových proudů motorů AIR 750 ot./min
| Motor VZDUCH | Jmenovitý proud In, A | Iп/In | Elektrický motor | V, A | Iп/In |
| AIR71V8 | 1,1 | 3,3 | AIR180M8 | 34,1 | 6,6 |
| AIR80A8 | 1,49 | 4 | AIR200M8 | 41,1 | 6,6 |
| AIR80V8 | 2,17 | 4 | AIR200L8 | 48,9 | 6,6 |
| AIR90LA8 | 2,43 | 4 | AIR225M8 | 60 | 6,5 |
| AIR90LV8 | 3,36 | 5 | AIR250S8 | 78 | 6,6 |
| AIR100L8 | 4,4 | 5 | AIR250M8 | 92 | 6,6 |
| AIR112MA8 | 6 | 6 | AIR280S8 | 111 | 7,1 |
| AIR112MV8 | 7,8 | 6 | AIR280M8 | 150 | 6,2 |
| AIR132S8 | 10,3 | 6 | AIR315S8 | 178 | 6,4 |
| AIR132M8 | 13,6 | 6 | AIR315M8 | 217 | 6,4 |
| AIR160S8 | 17,8 | 6 | AIR355S8 | 261 | 6,4 |
| AIR160M8 | 25,5 | 6,5 | – | – | – |
Jmenovitý a rozběhový proud elektromotorů 1000 ot./min
| Motor VZDUCH | V, A | Iп/In | Elektrický motor | V, A | Násobnost startovacího proudu Iп/Iн |
| AIR 63A6 | 0,8 | 4,1 | AIR160M6 | 31,6 | 7 |
| AIR 63V6 | 1,1 | 4 | AIR180M6 | 38,6 | 7 |
| AIR71A6 | 1,3 | 4,7 | AIR200M6 | 44,7 | 7 |
| AIR71V6 | 1,8 | 4,7 | AIR200L6 | 59,3 | 7 |
| AIR80A6 | 2,3 | 5,3 | AIR225M6 | 71 | 7 |
| AIR80V6 | 3,2 | 5,5 | AIR250S6 | 86 | 7 |
| AIR90L6 | 4 | 5,5 | AIR250M6 | 104 | 7 |
| AIR100L6 | 5,6 | 6,5 | AIR280S6 | 142 | 6,7 |
| AIR112MA6 | 7,4 | 6,5 | AIR280M6 | 169 | 6,7 |
| AIR112MV6 | 9,75 | 6,5 | AIR315S6 | 207 | 6,7 |
| AIR132S6 | 12,9 | 6,5 | AIR315M6 | 245 | 6,7 |
| AIR132M6 | 17,2 | 6,5 | AIR355S6 | 292 | 6,7 |
| AIR160S6 | 24,5 | 6,5 | AIR355M6 | 365 | 6,7 |
Provozní proudy třífázového elektromotoru 1500 ot./min
| Elektromotor AIR | V, A | Iп/In | Motor 1500 ot./min | V, A | Iп/In |
| AIR 56A4 | 0,5 | 4,6 | AIR160S4 | 30 | 7,5 |
| AIR 56V4 | 0,7 | 4,9 | AIR160M4 | 36,3 | 7,5 |
| AIR 63A4 | 0,82 | 5,1 | AIR180S4 | 43,2 | 7,5 |
| AIR 63V4 | 2,05 | 5,1 | AIR180M4 | 57,6 | 7,2 |
| AIR71A4 | 1,17 | 5,2 | AIR200M4 | 70,2 | 7,2 |
| AIR71V4 | 2,05 | 6 | AIR225M4 | 103 | 7,2 |
| AIR80A4 | 2,85 | 6 | AIR250S4 | 138,3 | 6,8 |
| AIR80V4 | 3,72 | 6 | AIR250M4 | 165,5 | 6,8 |
| AIR90L4 | 5,1 | 7 | AIR280S4 | 201 | 6,9 |
| AIR100S4 | 6,8 | 7 | AIR280M4 | 240 | 6,9 |
| AIR100L4 | 8,8 | 7 | AIR315S4 | 288 | 6,9 |
| AIR112M4 | 11,7 | 7 | AIR315M4 | 360 | 6,9 |
| AIR132S4 | 15,6 | 7 | AIR355S4 | 360 | 6,9 |
| AIR132M4 | 22,5 | 7 | AIR355M4 | 559 | 6,9 |
Tabulka jmenovitého proudu pro 3000 ot./min
| Elektrický motor | V, A | Iп/In | Elektrický motor | V, A | Iп/In |
| AIR 56A2 | 0,5 | 5,3 | AIR180S2 | 41 | 7,5 |
| AIR 56V2 | 0,73 | 5,3 | AIR180M2 | 55,4 | 7,5 |
| AIR 63A2 | 1 | 5,7 | AIR200M2 | 67,9 | 7,5 |
| AIR 63V2 | 2,05 | 5,7 | AIR200L2 | 82,1 | 7,5 |
| AIR71A2 | 1,17 | 6,1 | AIR200L4 | 84,9 | 7,2 |
| AIR71V2 | 2,6 | 6,9 | AIR225M2 | 100 | 7,5 |
| AIR80A2 | 3,46 | 7 | AIR250S2 | 135 | 7 |
| AIR80V2 | 4,85 | 7 | AIR250M2 | 160 | 7,1 |
| AIR90L2 | 6,34 | 7,5 | AIR280S2 | 195 | 6,6 |
| AIR100S2 | 8,2 | 7,5 | AIR280M2 | 233 | 7,1 |
| AIR100L2 | 11,1 | 7,5 | AIR315S2 | 277 | 7,1 |
| AIR112M2 | 14,9 | 7,5 | AIR315M2 | 348 | 7,1 |
| AIR132M2 | 21,2 | 7,5 | AIR355S2 | 433 | 7,1 |
| AIR160S2 | 28,6 | 7,5 | AIR355M2 | 545 | 7,1 |
| AIR160M2 | 34,7 | 7,5 | – | – | – |
Pokud by nebylo možné zjistit hodnotu rozběhového a jmenovitého proudu
Jmenovitý proud je nezbytným parametrem pro nastavení automatického ochranného zařízení (tepelné relé, automatické motory, reléová ochrana) a výběr napájecího kabelu
Pokud je proud určen nesprávně, nastavení ochranné automatiky a výběr vodiče je nemožné, což může vést k vyhoření kabelu a selhání motoru.
Pokud jste nebyli schopni vypočítat startovací proud nebo na to nemáte čas, zavolejte a naši specialisté zodpoví všechny vaše dotazy.