Classificações atuais dos disjuntores: como escolher a máquina certa

Dispositivos para corte de energia durante sobrecargas e curtos-circuitos são instalados na entrada de qualquer rede doméstica.É necessário calcular corretamente as correntes nominais dos disjuntores, caso contrário seu funcionamento será ineficaz. Você concorda?

Diremos como calcular os parâmetros da máquina, de acordo com os quais este dispositivo de proteção é selecionado. Com nosso artigo você aprenderá como escolher o dispositivo necessário para proteger a rede elétrica. Levando em consideração nossos conselhos, você adquirirá uma opção que funcionará claramente em um momento perigoso para a fiação.

Parâmetros do disjuntor

Para garantir a seleção correta das classificações dos dispositivos de disparo, é necessário compreender seus princípios operacionais, condições e tempos de resposta.

Os parâmetros operacionais dos disjuntores são padronizados por documentos regulatórios russos e internacionais.

Elementos básicos e marcações

O design da chave inclui dois elementos que reagem quando a corrente ultrapassa a faixa de valores estabelecida:

• A placa bimetálica, sob a influência da corrente passante, aquece e, dobrando-se, pressiona o empurrador, que desconecta os contatos. Esta é a “proteção térmica” contra sobrecarga.
• O solenóide, sob a influência de uma forte corrente no enrolamento, gera um campo magnético que pressiona o núcleo, que então atua sobre o empurrador. Esta é uma “proteção de corrente” contra curto-circuito, que reage a tal evento muito mais rápido que a placa.

Tipos de dispositivos de proteção elétrica possuem marcações que podem ser usadas para determinar seus principais parâmetros.

Cada disjuntor está marcado com suas principais características. Isso permite evitar confusão de dispositivos quando eles são instalados no painel

O tipo de característica tempo-corrente depende da faixa de ajuste (a magnitude da corrente na qual ocorre a operação) do solenóide. Para proteger a fiação e dispositivos em apartamentos, casas e escritórios, são utilizados interruptores do tipo “C” ou, muito menos comum, “B”. Não há nenhuma diferença particular entre eles para o uso diário.

O tipo “D” é utilizado em salas de utilidades ou carpintarias na presença de equipamentos com motores elétricos de alta potência de partida.

Existem dois padrões para dispositivos de desconexão: residencial (EN 60898-1 ou GOST R 50345) e um industrial mais rigoroso (EN 60947-2 ou GOST R 50030.2). Eles diferem ligeiramente e máquinas de ambos os padrões podem ser usadas em instalações residenciais.

Em termos de corrente nominal, a gama padrão de máquinas automáticas para uso doméstico contém dispositivos com os seguintes valores: 6, 8, 10, 13 (raro), 16, 20, 25, 32, 40, 50 e 63 A.

Características de resposta tempo-corrente

Para determinar a velocidade de operação da máquina durante uma sobrecarga, existem tabelas especiais dependendo do tempo de desligamento do coeficiente de excesso do valor nominal, que é igual à razão entre a intensidade da corrente existente e a nominal:

K = eu / eu_n.

Uma queda acentuada no gráfico quando o valor do coeficiente de faixa atinge de 5 a 10 unidades é devido à operação da liberação eletromagnética. Para chaves tipo “B” isso ocorre em um valor de 3 a 5 unidades, e para tipo “D” – de 10 a 20.

O gráfico mostra a dependência da faixa de tempo de resposta dos disjuntores do tipo “C” na relação entre a intensidade da corrente e o valor definido para esta chave

Com K = 1,13, é garantido que a máquina não desconectará a linha em 1 hora, e com K = 1,45, é garantido que desconectará no mesmo tempo. Estes valores estão aprovados na cláusula 8.6.2. GOST R 50345-2010.

Para entender quanto tempo leva para a proteção operar, por exemplo, em K = 2, é necessário traçar uma linha vertical a partir desse valor. Como resultado, obtemos que, conforme gráfico acima, o desligamento ocorrerá no intervalo de 12 a 100 segundos.

Essa grande variação de tempo se deve ao fato de que o aquecimento da placa depende não apenas da potência da corrente que passa por ela, mas também dos parâmetros do ambiente externo. Quanto maior a temperatura, mais rápido a máquina opera.

Regras para escolher a denominação

A geometria das redes elétricas intra-apartamentos e residenciais é individual, portanto não existem soluções padrão para a instalação de interruptores de uma determinada classificação. As regras gerais para calcular os parâmetros permitidos das máquinas são bastante complexas e dependem de muitos fatores. É necessário levar todos eles em consideração, caso contrário poderá criar-se uma situação de emergência.

O princípio da fiação interna

As redes elétricas internas possuem uma estrutura ramificada em forma de “árvore” - um gráfico sem ciclos. A conformidade com este princípio de construção é chamada seletividade de máquinas, segundo o qual todos os tipos de circuitos elétricos estão equipados com dispositivos de proteção.

Isto melhora a estabilidade do sistema em caso de emergência e simplifica o trabalho para eliminá-la. Também é muito mais fácil distribuir a carga, conectar dispositivos que consomem muita energia e alterar a configuração da fiação.

Na base do gráfico há uma máquina de entrada e, imediatamente após a ramificação, são colocados interruptores de grupo para cada circuito elétrico individual. Este é um esquema padrão comprovado ao longo dos anos

As funções do disjuntor de entrada incluem o monitoramento da sobrecarga geral - evitando que a corrente ultrapasse o valor permitido para o objeto. Se isto acontecer, existe o risco de danos na cablagem externa. Além disso, é provável que sejam acionados dispositivos de proteção externos ao apartamento, que já fazem parte do bem comum ou pertencem à rede elétrica local.

As funções das máquinas de grupo incluem controle de corrente em linhas individuais. Eles protegem o cabo em uma área dedicada e o grupo de consumidores de eletricidade conectados a ele contra sobrecargas. Se tal dispositivo não funcionar durante um curto-circuito, ele será segurado por um disjuntor de entrada.

Mesmo para apartamentos com pequeno número de consumidores elétricos, é aconselhável instalar uma linha separada para iluminação. Ao desligar o disjuntor de outro circuito, a luz não se apaga, o que permitirá eliminar o problema em condições mais confortáveis. Em quase todos os painéis, o valor nominal da máquina de entrada é menor que o valor das máquinas do grupo.

Potência total de aparelhos elétricos

A carga máxima no circuito ocorre quando todos os aparelhos elétricos são ligados ao mesmo tempo. Portanto, normalmente, a potência total é calculada por simples adição. No entanto, em alguns casos este número será menor.

Para algumas linhas, a operação simultânea de todos os aparelhos elétricos conectados a ela é improvável e às vezes impossível. Às vezes, as residências impõem restrições específicas à operação de dispositivos poderosos. Para fazer isso, lembre-se de não ligá-los ao mesmo tempo ou usar um número limitado de tomadas.

A probabilidade de funcionamento simultâneo de todos os equipamentos de escritório, iluminação e equipamentos auxiliares (chaleiras, geladeiras, ventiladores, aquecedores, etc.) é muito baixa, portanto, no cálculo da potência máxima, é utilizado um fator de correção

Na eletrificação de edifícios de escritórios, o coeficiente de simultaneidade empírico é frequentemente utilizado para cálculos, cujo valor varia de 0,6 a 0,8. A carga máxima é calculada multiplicando a soma das potências de todos os aparelhos elétricos por um fator.

Há uma sutileza nos cálculos - é preciso levar em consideração a diferença entre a potência nominal (total) e a consumida (ativa), que são relacionadas pelo coeficiente (cos (f)).

Isso significa que para o funcionamento do dispositivo é necessária uma corrente de potência igual à consumida dividida por este coeficiente:

EU_p =I/cos(f)

Onde:

• EU_p – intensidade de corrente nominal, que é utilizada nos cálculos de carga;
• I é a corrente consumida pelo dispositivo;
• cos(f) <= 1.

Normalmente a corrente nominal é indicada imediatamente ou através da indicação do valor cos (f) na ficha técnica do dispositivo elétrico.

Por exemplo, o valor do coeficiente para fontes de luz fluorescentes é 0,9; para lâmpadas LED – cerca de 0,6; para lâmpadas incandescentes comuns - 1. Se a documentação for perdida, mas o consumo de energia dos eletrodomésticos for conhecido, então, para garantia, considere cos (f) = 0,75.

Os valores recomendados do fator de potência mostrados na tabela podem ser usados ​​no cálculo de cargas elétricas quando os dados de corrente nominal não estiverem disponíveis.

Como selecionar um disjuntor com base na potência da carga está escrito em próximo artigo, cujo conteúdo aconselhamos que você se familiarize.

Seleção da seção transversal central

Antes de instalar um cabo de alimentação do quadro de distribuição para um grupo de consumidores, é necessário calcular a potência dos aparelhos elétricos quando funcionam simultaneamente. A seção transversal de qualquer ramal é selecionada de acordo com tabelas de cálculo dependendo do tipo de metal da fiação: cobre ou alumínio.

Os fabricantes de fios fornecem materiais de referência semelhantes aos seus produtos. Caso faltem, são guiados pelos dados do livro de referência “Regras para Construção de Equipamentos Elétricos” ou produzem cálculo da seção transversal do cabo.

No entanto, os consumidores muitas vezes jogam pelo seguro e escolhem não a secção transversal mínima aceitável, mas um passo maior. Assim, por exemplo, ao comprar um cabo de cobre para uma linha de 5 kW, escolha uma seção transversal do núcleo de 6 mm²quando de acordo com a tabela um valor de 4 mm é suficiente².

A tabela de referência apresentada no PUE permite selecionar a seção transversal necessária da faixa padrão para diversas condições de operação do cabo de cobre

Isto se justifica pelas seguintes razões:

• Maior vida útil de um cabo grosso, que raramente é submetido à carga máxima permitida para sua seção transversal. A religação não é um trabalho fácil e caro, especialmente se a sala tiver sido reformada.
• A reserva de largura de banda permite conectar perfeitamente novos aparelhos elétricos à filial da rede. Assim, você pode adicionar um freezer adicional à cozinha ou levar a máquina de lavar do banheiro para lá.
• A entrada em operação de dispositivos contendo motores elétricos produz fortes correntes de partida. Nesse caso, observa-se uma queda de tensão, que se expressa não apenas no piscar das lâmpadas de iluminação, mas também pode levar à quebra da parte eletrônica do computador, ar condicionado ou máquina de lavar. Quanto mais grosso for o cabo, menor será o pico de tensão.

Infelizmente, existem muitos cabos no mercado que não são fabricados de acordo com GOST, mas de acordo com os requisitos de diversas especificações.

Muitas vezes a secção transversal dos seus núcleos não cumpre os requisitos ou são feitos de material condutor com maior resistência do que o necessário. Portanto, a potência máxima real na qual ocorre o aquecimento permitido do cabo é menor do que nas tabelas padrão.

Esta foto mostra as diferenças entre cabos feitos de acordo com GOST (esquerda) e de acordo com TU (direita). Há uma diferença óbvia na seção transversal dos condutores e na estanqueidade do material isolante.

Cálculo da classificação do disjuntor para proteção de cabos

A máquina instalada no painel deve garantir que a linha seja desligada quando a corrente de potência ultrapassar a faixa permitida para o cabo elétrico. Portanto, é necessário calcular a classificação máxima permitida para o switch.

De acordo com a PUE, a carga de longo prazo permitida de cabos de cobre colocados em caixas ou no ar (por exemplo, sobre um teto suspenso) é retirada da tabela acima. Estes valores são destinados a situações de emergência quando há sobrecarga de energia.

Alguns problemas começam ao relacionar a potência nominal da chave com a corrente permitida de longo prazo, se isso for feito de acordo com o atual GOST R 50571.4.43-2012.

É fornecido um fragmento da cláusula 433.1 do GOST R 50571.4.43-2012. Há uma imprecisão na fórmula “2”, e para um correto entendimento da definição da variável In é necessário levar em consideração o Apêndice “1”

Em primeiro lugar, a descodificação da variável I é enganosa_n, como potência nominal, se você não prestar atenção ao Apêndice “1” deste parágrafo do GOST. Em segundo lugar, há um erro de digitação na fórmula “2”: o coeficiente de 1,45 foi adicionado incorretamente, fato que é afirmado por muitos especialistas.

De acordo com a cláusula 8.6.2.1.GOST R 50345-2010 para interruptores domésticos com capacidade de até 63 A, o tempo condicional é de 1 hora. A corrente de disparo definida é igual ao valor nominal multiplicado por um fator de 1,45.

Assim, de acordo com a primeira e a segunda fórmula modificada, a corrente nominal do disjuntor deve ser calculada usando a seguinte fórmula:

EU_n <= eu_Z / 1,45

Onde:

• EU_n – corrente nominal da máquina;
• EU_Z – corrente de cabo permitida a longo prazo.

Vamos calcular as classificações dos interruptores para seções de cabo padrão para uma conexão monofásica com dois condutores de cobre (220 V). Para fazer isso, dividimos a corrente permitida de longo prazo (ao passar pelo ar) por um coeficiente de disparo de 1,45.

Vamos escolher uma máquina para que seu valor nominal seja menor que este valor:

• Seção 1,5 mm²: 19 / 1,45 = 13,1. Classificação: 13 A;
• Seção 2,5 mm²: 27 / 1,45 = 18,6. Classificação: 16 A;
• Seção 4,0 mm²: 38 / 1,45 = 26,2. Classificação: 25 A;
• Seção 6,0 mm²: 50 / 1,45 = 34,5. Classificação: 32 A;
• Seção 10,0 mm²: 70 / 1,45 = 48,3. Classificação: 40 A;
• Seção 16,0 mm²: 90 / 1,45 = 62,1. Classificação: 50 A;
• Seção 25,0 mm²: 115 / 1,45 = 79,3. Denominação: 63 A.

Os disjuntores de 13A raramente estão à venda, portanto, dispositivos com potência nominal de 10A são frequentemente usados.

Cabos baseados em núcleos de alumínio raramente são usados ​​​​na instalação de fiação interna. Há também uma tabela para eles que permite selecionar uma seção com base na carga

De forma semelhante, para cabos de alumínio calculamos as classificações das máquinas:

• Seção 2,5 mm²: 21 / 1,45 = 14,5. Classificação: 10 ou 13 A;
• Seção 4,0 mm²: 29 / 1,45 = 20,0. Classificação: 16 ou 20 A;
• Seção 6,0 mm²: 38 / 1,45 = 26,2. Classificação: 25 A;
• Seção 10,0 mm²: 55 / 1,45 = 37,9. Classificação: 32 A;
• Seção 16,0 mm²: 70 / 1,45 = 48,3. Classificação: 40 A;
• Seção 25,0 mm²: 90 / 1,45 = 62,1. Classificação: 50 A.
• Seção 35,0 mm²: 105 / 1,45 = 72,4. Denominação: 63 A.

Se o fabricante do cabo de alimentação declarar uma dependência diferente da potência permitida na área da seção transversal, será necessário recalcular o valor para as chaves.

As fórmulas para a dependência da corrente em relação à potência para redes monofásicas e trifásicas são diferentes. Muitas pessoas que possuem dispositivos projetados para 380 Volts cometem um erro nesta fase

Como determinar os parâmetros técnicos de um disjuntor por marcação, detalhadamente declarado aqui. Recomendamos que você leia o material educativo.

Prevenção de sobrecarga de trabalho do consumidor

Às vezes, uma máquina é instalada na linha com uma potência nominal significativamente inferior à necessária para garantir que o cabo elétrico permaneça operacional.

É aconselhável reduzir a classificação do switch se a potência total de todos os dispositivos no circuito for significativamente menor do que o cabo pode suportar. Isso acontece se, por motivos de segurança, após a instalação da fiação algum dos dispositivos for retirado da linha.

Então, a redução da potência nominal da máquina é justificada pela posição de sua resposta mais rápida às sobrecargas emergentes.

Por exemplo, quando o rolamento de um motor elétrico emperra, a corrente no enrolamento aumenta acentuadamente, mas não até os valores de curto-circuito. Se a máquina reagir rapidamente, o enrolamento não terá tempo de derreter, o que poupará o motor de um caro procedimento de rebobinamento.

Eles também utilizam um valor inferior ao valor calculado devido a restrições estritas em cada circuito. Por exemplo, para uma rede monofásica, um interruptor de 32 A é instalado na entrada de um apartamento com fogão elétrico, o que dá 32 * 1,13 * 220 = 8,0 kW de potência permitida.Suponha que na fiação do apartamento sejam organizadas 3 linhas com instalação de disjuntores de grupo com valor nominal de 25 A.

Se o número de disjuntores de grupo instalados no quadro de distribuição for grande, eles deverão ser assinados e numerados. Caso contrário, você pode ficar confuso

Vamos supor que haja um aumento lento de carga em uma das linhas. Quando o consumo de energia atingir um valor igual ao disparo garantido do interruptor de grupo, restarão apenas (32 - 25) * 1,45 * 220 = 2,2 kW para as duas seções restantes.

Isso é muito pouco em relação ao consumo total. Com esse projeto de painel de distribuição, o disjuntor de entrada desligará com mais frequência do que os dispositivos nas linhas.

Portanto, para manter o princípio da seletividade, é necessário instalar interruptores com classificação de 20 ou 16 amperes nas áreas. Então, com o mesmo desequilíbrio no consumo de energia, os outros dois links responderão por um total de 3,8 ou 5,1 kW, o que é aceitável.

Vamos considerar a possibilidade instalação de interruptor com classificação de 20A usando o exemplo de uma linha separada dedicada à cozinha.

Os seguintes aparelhos elétricos estão conectados a ele e podem ser ligados simultaneamente:

• Geladeira com potência nominal de 400 W e corrente de partida de 1,2 kW;
• Dois freezers, potência 200 W;
• Forno, potência 3,5 kW;
• Ao operar um forno elétrico, é permitido ligar adicionalmente apenas um dispositivo adicional, sendo o mais potente uma chaleira elétrica, com consumo de 2,0 kW.

Uma máquina de vinte A permite passar corrente por mais de uma hora com uma potência de 20 * 220 * 1,13 = 5,0 kW. Um desligamento garantido em menos de uma hora ocorrerá com um fluxo de corrente de 20 * 220 * 1,45 = 6,4 kW.

Na cozinha, os equipamentos de refrigeração e o fogão devem ter ligação permanente à eletricidade.Se houver risco de excesso de corrente, a operação simultânea de outros dispositivos poderá ser eliminada alocando apenas dois soquetes para eles

Quando o forno e a chaleira eléctrica são ligados simultaneamente, a potência total será de 5,5 kW ou 1,25 partes do valor nominal da máquina. Como a chaleira não funciona por muito tempo, ela não desliga. Se neste momento o refrigerador e os dois freezers ligarem, a potência será de 6,3 kW ou 1,43 partes do valor nominal.

Este valor já está próximo do parâmetro de disparo garantido. Porém, a probabilidade de tal situação ocorrer é extremamente baixa e a duração do período será insignificante, uma vez que o tempo de funcionamento dos motores e da chaleira é curto.

A corrente de partida que ocorre na partida do refrigerador, mesmo na soma de todos os dispositivos de funcionamento, não será suficiente para acionar o disparo eletromagnético. Assim, nas condições dadas, pode ser utilizado um disjuntor de 20 A.

A única ressalva é a possibilidade de aumentar a tensão para 230 V, o que é permitido por documentos regulatórios. Em particular, GOST 29322-2014 (IEC 60038:2009) define a tensão padrão como 230 V com possibilidade de utilização de 220 V.

Agora, a maioria das redes fornece eletricidade com tensão de 220 V. Se o parâmetro de corrente for ajustado ao padrão internacional de 230 V, as classificações poderão ser recalculadas de acordo com este valor.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Trocar dispositivo. Selecionando uma máquina de entrada dependendo da potência conectada. Regras de distribuição de energia:

Selecionando um switch com base na capacidade do cabo:

Calcular a corrente nominal de um disjuntor é uma tarefa complexa, para a qual muitas condições devem ser levadas em consideração.A facilidade de manutenção e segurança da rede elétrica local depende da máquina instalada.

Se você tiver dúvidas sobre a possibilidade de fazer a escolha certa, entre em contato com eletricistas experientes.

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