Какъв е номиналният ток в електротехниката

Обяснителният речник на руския език на академик Ожегов обяснява значението на думата „номинална“, както е означена, наименувана, но не изпълняваща своите задължения, назначение, тоест фиктивно.

Това определение доста точно обяснява електрическите термини за номинално напрежение, ток и мощност. Те сякаш са там, определени и определени, но всъщност служат само като насоки за електротехниците. Действителните числени изрази на тези параметри в действителност се различават от зададените стойности.

Например, всички сме запознати с променлива еднофазна мрежа с напрежение 220 волта, която се счита за номинална. Всъщност стойността му според ГОСТ може да достигне само горната граница от 252 волта. Така работи държавният стандарт.

Същата картина може да се види с номиналния ток.

Принцип на определяне на номиналния ток

За основа на избора на неговата стойност беше взето максимално възможното топлинно нагряване на електрическите проводници, включително тяхната изолация, които трябва да работят надеждно при натоварване за неограничено време.

При номинален ток се поддържа топлинен баланс между:

• нагряване на проводници от температурния ефект на електрическите заряди, описан от действието на закона на Джоул-Ленц;

• охлаждане поради отвеждане на част от топлината в околната среда.

В този случай топлината Q1 не трябва да влияе върху механичните и якостни характеристики на метала, а Q2 — върху промяната в химичните и диелектричните свойства на изолационния слой.

Дори при леко превишаване на номиналната стойност на тока, след определен период от време ще бъде необходимо да се премахне напрежението от електрическото оборудване, за да се охлади металът на токовия проводник и изолацията. В противен случай техните електрически свойства ще бъдат нарушени и ще настъпи разрушаване на диелектричния слой или деформация на метала.

Всяко електрическо оборудване (включително източници на ток, неговите потребители, свързващи проводници и системи, защитни устройства) се изчислява, проектира и произвежда за работа при определен номинален ток.

Стойността му е посочена не само в техническата фабрична документация, но и върху корпуса или табелките на електрическото оборудване.

Горната снимка ясно показва номиналните стойности на тока от 2,5 и 10 ампера, които са направени чрез щамповане при производството на електрически щепсел.

За да се стандартизира оборудването, ГОСТ 6827-76 въвежда редица номинални токове, при които трябва да работят почти всички електрически инсталации.

Как се избира защитното устройство за номинален ток

Тъй като номиналният ток определя възможността за дългосрочна работа на електрическо оборудване без никакви повреди, тогава всички защитни устройства за ток са конфигурирани да работят, когато той бъде надвишен.

На практика често се срещат ситуации, когато за кратък период от време възниква претоварване в захранващата верига по различни причини. В този случай температурата на метала на проводника и изолационния слой няма време да достигне границата, когато техните електрически свойства са нарушени.

Поради тези причини зоната за претоварване е разпределена в отделна зона, която е ограничена не само от размера, но и от продължителността на действието. Когато се достигнат критичните температурни стойности на изолационния слой и метала на проводника, напрежението от електрическата инсталация трябва да се отстрани, за да се охлади.

Тези функции се изпълняват чрез термични защити от претоварване:

• верижни прекъсвачи;

• термични освобождавания.

Те възприемат топлинното натоварване и се настройват за изключване с определено време. Настройката на защитите, които извършват «моментално» прекъсване на товара, е малко по-висока от тока на претоварване. Терминът «мигновено» всъщност дефинира действието за възможно най -кратък период от време. За най -бързите днес защити от свръхток, прекъсването се извършва за време малко по -малко от 0,02 секунди.

Работният ток при нормален режим на захранване най -често е по -малък от номиналната стойност.

В дадения пример случаят се анализира за AC вериги. В веригите с DC напрежение няма фундаментална разлика във връзката между работния, номиналния ток и избора на настройки за защитната операция.

Как прекъсвачът е конфигуриран да работи при номинален ток

При защитата на промишлени устройства и битови електрически мрежи най -често срещаните са автоматични превключватели, които комбинират в своя дизайн:

• термично забавени освобождавания;

• текущо прекъсване, много бързо изключване на аварийния режим.

В този случай прекъсвачите се произвеждат за номинално напрежение и ток. По своя размер се избират защитни устройства за работа в специфичните условия на определена верига.

За тази цел стандартите дефинират 4 типа характеристики на ток във времето за различни конструкции на машини. Те са обозначени с латински букви A, B, C, D и са предназначени за гарантирано изключване на неизправности с кратност на номиналния ток от 1,3 до 14.

Прекъсвачът с времеви ток, като се вземе предвид температурата на околната среда, се избира за определен вид натоварване, например:

• полупроводникови устройства;

• осветителни системи;

• вериги със смесени натоварвания и умерени пускови токове;

• вериги с голям капацитет на претоварване.

Характеристиката на тока във времето може да се състои от три зони на действие, както е показано на снимката, или две (без средата).

Обозначението на номиналния ток може да се намери на корпуса на машината. Картината показва превключвател, който е обозначен със стойност от 100 ампера.

Това означава, че той ще работи (изключва) не от номиналния ток (100 А), а от излишъка си. Да предположим, че ако прекъсването на машината е настроено на кратност 3,5, то токът от 100×3,5 = 350 ампера или повече ще бъде спрян от него без забавяне във времето.

Когато термичното освобождаване е настроено на кратност 1,25, тогава когато се достигне стойност 100×1,25 = 125 ампера, изключването ще настъпи след известно време, например един час. В този случай веригата ще работи с претоварване през този период.

Трябва да се има предвид, че други фактори, свързани с поддържането на температурния режим на защита, също влияят върху времето за изключване на машината:

• условия на околната среда;

• степента на запълване на разпределителното табло с оборудване;

• възможността за отопление или охлаждане от външни източници.

Как се избират окабеляването и прекъсвача с номинален ток?

За да се определят основните електрически параметри на защитите и проводниците, трябва да се вземе предвид натоварването, приложено към тях. За да направите това, тя се изчислява според номиналната мощност на устройствата, свързани с работата, като се вземе предвид коефициентът на тяхната заетост.

Например съдомиялна машина, мултикукър, електрическа фурна и микровълнова фурна са свързани към изходната група, разположена в кухнята, която консумира обща мощност в нормален режим от 5660 вата (като се вземе предвид честотата на включване).

Номиналното напрежение на битовата мрежа е 220 волта. Определете тока на натоварване, който ще премине през проводниците и защитните устройства, като разделите мощността на напрежението. I = 5660/220 = 25,7 А.

След това разглеждаме таблица с редица номинални токове за електрическо оборудване.Той няма прекъсвач за такъв ток. Но производителите произвеждат машини за 25 ампера. Стойността му е най -близо до нашите цели. Затова го избираме като основа за защитно устройство за окабеляване на потребители от групата на изхода.

След това трябва да вземем решение за материала на проводниците и напречното сечение. Нека вземем медта като основа, тъй като алуминиевото окабеляване, дори за битови цели, вече не е популярно поради неговите характеристики.

Наръчниците на електротехниците съдържат таблици за избор на проводници от различни материали за текущо натоварване. Нека вземем нашия случай, като вземем предвид факта, че окабеляването се извършва с отделен PE-изолиран кабел, скрит в улука на стената. Предполага се, че температурните граници съответстват на стайните условия.

Таблицата ще ни предостави информация, че минимално допустимото напречно сечение на стандартна медна тел за нашия случай е 4 мм квадрат. Не можете да приемате по -малко, но е по -добре да го увеличите.

Понякога възниква проблем с избора на степен на защита за вече работещо окабеляване. В този случай е напълно оправдано да се определи токът на натоварване на потребителската мрежа с електрически измервателен инструмент и да се сравни с този, изчислен по горния теоретичен метод.

По този начин терминът „номинален ток“ помага на електротехниците да се ориентират в техническите характеристики на електрическото оборудване.