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
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.
Например, конечная электрическая цепь штепсельных розеток (не считая подключенного к ним электрооборудования) состоит из медных проводников сечением 2,5 мм 2 , имеющих изоляцию из поливинилхлорида, и штепсельных розеток. Согласно данным таблицы B.52.2 ГОСТ Р 50571.5.52-2011 [2], допустимый длительный ток указанных проводников в зависимости от способа выполнения электропроводки может быть равен от 18,5 до 27 А.
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
Что означает номинальный ток автоматического выключателя?
Номинальный ток является одной из главных характеристик автоматических выключателей , которые повсеместно применяют в электроустановках зданий для защиты от возгораний их элементов. Подробнее см. статьи:
По значениям номинального тока выбирают автоматические выключатели, применяемые в электроустановках зданий. Номинальные токи автоматических выключателей согласовывают с длительно допустимыми (номинальными) токами защищаемых им проводников, а также с номинальными токами другого электрооборудования, например: штепсельных розеток, зажимов, посредством которых соединяют проводники электропроводок, шин распределительных устройств, к которым присоединяют проводники. Номинальный ток автоматического выключателя не должен быть больше номинального тока перечисленного электрооборудования.
Рассмотрим номинальный ток автоматического выключателя, а также значения номинального тока, установленные ГОСТ Р 50345 –2010 (МЭК 60898-1:2003) «Аппаратура малогабаритная электрическая. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения. Часть 1. Автоматические выключатели для переменного тока».
Номинальный ток представляет собой электрический ток, который автоматический выключатель способен проводить в продолжительном режиме при определённой контрольной температуре окружающего воздуха .
Под продолжительным режимом понимают такой режим, при котором автоматический выключатель проводит установившийся электрический ток без срабатывания в течение продолжительного времени – неделями, месяцами и даже годами. То есть автоматический выключатель должен проводить любой электрический ток, не превышающий номинальный ток, и не срабатывать.
Контрольная температура окружающего воздуха представляет собой температуру окружающего воздуха, при которой устанавливают времятоковую характеристику автоматического выключателя. Стандартная контрольная температура окружающего воздуха установлена равной 30 °С .
Автоматический выключатель оснащён расцепителем сверхтока , который обычно состоит из теплового расцепителя перегрузки и электромагнитного расцепителя короткого замыкания. Подробнее см. статью Конструкция автоматических включателей .
Функционирование теплового расцепителя перегрузки зависит от температуры окружающего воздуха. Если температура окружающего воздуха превышает 30 °С, тепловой расцепитель инициирует срабатывание автоматического выключателя при меньшем значении сверхтока. Если температура окружающего воздуха меньше 30 °С, тепловой расцепитель инициирует срабатывание автоматического выключателя при более высоком значении сверхтока, чем сверхток, вызывающий его срабатывание при 30 °С.
Иными словами, если температура окружающего воздуха более 30 °С, «номинальный ток» автоматического выключателя уменьшается, если менее 30 °С – увеличивается. Данный факт нужно учитывать при эксплуатации автоматических выключателей.
Источник
