Jak chronić przewody przed przeciążeniem i zwarciem

Głównym zadaniem elektryka jest zapewnienie niezawodności i bezpieczeństwa okablowania. Wypadki mogą spowodować pożar lub porażenie prądem. Wypadki zdarzają się z powodu zwiększonego prądu i zwarć. W rezultacie za dużo przewodów przepływa przez przewodniki, nagrzewają się i topi się na nich izolacja, powstaje iskrzenie lub łuk. W tym artykule opowiem o tym, jak chronić przewody przed przeciążeniem i zwarciem.

Dlaczego zwarcia przeciążeniowe są niebezpieczne - teoria

Aby zrozumieć niebezpieczeństwo przepływu prądu przez druty, należy przypomnieć dwa ważne prawa fizyki z kursu „elektryczność i magnetyzm”. Pierwszym z nich jest prawo Ohma:

Prąd w obwodzie jest wprost proporcjonalny do napięcia i odwrotnie proporcjonalny do rezystancji.

Oznacza to, że jeśli obwód ma niską rezystancję, prąd będzie duży, a jeśli duży, a następnie mały, a także ze wzrostem napięcia, prąd wzrośnie wraz z nim. Wydaje się to oczywiste, ale dla początkujących często pojawia się pytanie „dlaczego zwarcie nazywane jest zwarciem?” A co się dzieje, jest długie? Jest tak tylko dlatego, że w przypadku zwarcia rezystancja obwodu zamkniętego jest w przybliżeniu równa:

R_KZ= R_LINIE+ r + R_KONTAKT,

gdzie R LINIE to rezystancja przewodów, zależy od ich przekroju i długości (R = po * L / S).

r jest wewnętrzną rezystancją źródła zasilania. Mówiąc prościej, zależy to od projektu, czy jest to ogniwo galwaniczne, czy od przekroju drutu w uzwojeniu transformatora. R Kontakt - rezystancja przejścia lub styku - jego wartość zależy od powierzchni styku dwóch zamkniętych przewodów.

Warto również rozważyć reaktywne rezystancyjne indukcyjne i pojemnościowe, ale w okablowaniu domowym można pominąć ten problem.

W rezultacie, gdy obwód jest zamknięty, prąd jest ograniczony tylko przez powyższe rezystancje, aw większości przypadków są one nieistotne (ułamki Ohm, w domowej sieci elektrycznej), nawet przy rezystancji 1 Ohm przy napięciu 220 V, prąd 220 V będzie płynął w obwodzie, zwykle obliczany na podstawie twojego okablowania na 16–40 A. Ale w praktyce prąd zwarciowy wynosi setki i tysiące amperów!

Drugie prawo, które należy powiedzieć, to prawo Joule-Lenza, o czym mówią w podręcznikach:

Ilość ciepła uwalnianego na jednostkę czasu w rozpatrywanej sekcji obwodu jest proporcjonalna do iloczynu kwadratu siły prądu w tej sekcji i rezystancji sekcji.

Co to znaczy Im większy opór przewodnika lub przepływającego przez niego prądu, tym więcej ciepła zostanie na nim uwolnione. Oznacza to, że gdy prąd przepływa przez przewody, nagrzewają się. Każdy przewodnik ma określony opór.

Aby przewodnik się nie przegrzał, wybierają żądaną sekcję dla określonego prądu. Aby rdzeń się nie nagrzewał, ciepło musi zostać rozproszone do otoczenia, jest ono rozpraszane im szybciej, tym większy obszar, z którym jest rozpraszany.

W związku z tym cienkie druty pod dużym obciążeniem zaczynają się rozgrzewać i nagrzewać, a grube druty udaje się przenosić ciepło na zewnątrz, a ich temperatura pozostaje prawie niezmieniona. Jeśli temperatura przewodnika jest zbyt wysoka, aż do zaczerwienienia rdzenia, izolacja stopi się.

Przekrój przewodu - pierwszy krok w kierunku zabezpieczenia przed przeciążeniem

Prawdopodobnie wiesz, że dla każdego obciążenia wybiera się drut lub kabel z rdzeniami o określonym przekroju, na przykład, aby ocenić prawidłowy wybór przekroju rdzeni popularnego kabla marki VVG-NG-ls, skorzystaj z tabeli 1.3.4 z PUE. Opisuje wymagania dotyczące drutów i kabli z izolacją gumową lub z polichlorku winylu (PVC). Uwzględnia również metodę układania i liczbę przewodów.

Ponieważ przewodniki są wybierane z marginesem, elektrycy kierują się prostą zasadą: dla gniazdek drut ma 2,5 mm², a dla oświetlenia - 1,5 mm². W większości przypadków to wystarczy.

Zgodnie z tą tabelą sprawdzasz obliczone wartości przekroju i czy rdzenie są w stanie wytrzymać taką gęstość prądu bez przegrzania i innych problemów.

Aby uzyskać więcej informacji na ten temat, zobacz ten artykuł:Pole przekroju drutów i kabli, w zależności od natężenia prądu, obliczenie wymaganego przekroju kabla

Tak więc pierwszym krokiem do ochrony przed przeciążeniem jest ułożenie dobrego okablowania z kabla miedzianego typu VVG-NG-ls lub NYM. Należy pamiętać, że przy zakupie produktów kablowych „na rynku” mogą czekać na Ciebie produkty wyprodukowane niezgodnie z GOST, co oznacza, że ​​rzeczywisty przekrój może być mniejszy niż określony. W rezultacie wydaje się, że kabel został ułożony „tym, czego potrzebujesz”, ale w wyniku połączenia wypalają się, przewody są podgrzewane, a izolacja topi się.

Sprzęt ochronny

Wyłącznik automatyczny - Jest to główne urządzenie przełączające do ochrony przewodów przed przeciążeniem i zwarciami. Ludzie nazywają je karabinami maszynowymi i błędnie „pakowaczami” (co jest zasadniczo błędne). W artykule rozmawialiśmy o tym, jak to działa Urządzenie i zasada działania wyłącznika

Najważniejszą rzeczą do zapamiętania jest to, że wyłącznik chroni PRZEWÓD, PRZEWÓD lub PRZEWÓD przed pożarem lub przepaleniem, ale nie sprzęt ani ludzie.

Krótko mówiąc, w wyłączniku znajdują się dwa wyzwalacze - elektromagnetyczny i termiczny. Wyzwolenie elektromagnetyczne następuje, gdy występuje silny nadmiar prądu (jednostki i dziesiątki razy większy niż prąd znamionowy), na przykład z powodu zwarcia, i termiczny z niewielkim przeciążeniem, na przykład o 20-50%.

Tak więc, jeśli włączysz wiele urządzeń elektrycznych - wyzwalacz termiczny nagrzeje się, jest to płyta bimetaliczna, która wygina się po podgrzaniu. Poprzez zgięcie wprawi on w ruch mechanizm wyzwalający wyłącznik, a zatem obwód zostaje odłączony od napięcia.

Uwolnienie elektromagnetyczne - To jest solenoid, w którym znajduje się rdzeń. Gdy płynie duży prąd, elektromagnes popycha rdzeń i napędza mechanizm wyłączający. Jest to rodzaj przekaźnika prądowego.

Bezpieczeństwo jego użytkowania zależy od właściwego wyboru wartości znamionowej i rodzaju prądu i charakterystyki czasowej.

Prąd znamionowy wyłącznika wybierz na podstawie przepustowości najsłabszego punktu w okablowaniu. Na przykład, bez względu na to, jaki kabel układasz na gniazdach, spójrz na to, co jest na nim napisane; w większości gniazd domowych zobaczysz 16 amperów, a czasem 10 amperów.

Dlatego wartość znamionowa wyłącznika jest wybierana przy 16A. Jeśli, na przykład, zdecydujesz się postawić automat o prądzie znamionowym 32A, na podstawie rozważań „istnieje kilka gniazd, a kabel może to wytrzymać, ma 2,5-4 mm²”, a następnie po podłączeniu do jednego gniazda przez przedłużenie grzejnika i suszarkę do włosów, przejdzie przez to prąd jest większy niż 16A, w wyniku czego jego styki zaczynają się rozgrzewać, a obudowa topi się.

Jeśli nie odłączysz urządzeń na czas, wtedy po podgrzaniu styki zostaną pokryte sadzą, części ciała stopią się, a metalowe pręty przytrzymujące wtyczkę rozszerzą się, a styk osłabnie. Ze względu na to, że wzrośnie opór styku, a ogrzewanie nastąpi jeszcze bardziej intensywnie, ujście zacznie lśnić i dymić, dopóki nie zapali się tapeta lub ściany, w których jest zainstalowany.

Charakterystyka czasowo-prądowa, najprościej mówiąc, jest to cecha, która pokazuje, jak szybko maszyna się wyłączy w przypadku przeciążenia. W domowych panelach elektrycznych często używają maszyny klasy B i C..

Drugą zasadą jest instalowanie wyłączników z prądem znamionowym, który nie przekracza najsłabszego ogniwa w okablowaniu.Jeśli potrzebujesz więcej klientów, aby móc pracować jednocześnie - podziel gniazda na grupy w każdym pokoju i ułóż dla nich osobny kabel (schemat okablowania promieniowego).

Różnicowa ochrona przed wyciekiem

I do dziś mieszkańcy miasta, po zainstalowaniu wyłącznika różnicowoprądowego, z jakiegoś powodu wierzą, że ochroni to przed przeciążeniem lub zwarciem, jest to również błąd.

RCD - ochronne urządzenie wyłączające, zaprojektowane w celu ochrony przed upływem prądu. Jest to konieczne do: ochrony osoby przed przypadkowym dotknięciem części pod napięciem (gołe przewody, obudowa uszkodzonego urządzenia elektrycznego), a także upływem prądu do uziemionych obudów, rurociągów, elementów konstrukcji budowlanych i innych.

RCD monitoruje, ile prądu przepływa przez fazę i ile wzdłuż przewodu neutralnego, jeśli istnieje różnica między drutami, to wystąpił wyciek i otwarte styki zasilania.

Zapewnia to bezpieczeństwo ludzi, a także zmniejsza ryzyko dalszego wycieku do zwarcia w przypadku uszkodzenia izolacji, co jest szczególnie ważne na przykład w drewnianym domu.

Innym rodzajem urządzenia zabezpieczającego jest difavtomat, łączy funkcje wyłącznika różnicowo-prądowego i wyłącznika. Na poniższym rysunku pokazano, jak odróżnić difavtomat (po lewej) od RCD (po prawej), różnice na schemacie i w oznaczeniu.

RCD i dyferencjały są zawsze wykonywane odpowiednio w dwubiegunowej lub czterobiegunowej postaci obwodów jednofazowych i trójfazowych. Zgodnie z PUE p. 1.7.80 należy go stosować tylko wtedy, gdy jest uziemienie, to znaczy w sieci dwuprzewodowej nie można ich używać. Jest to jednak kwestia kontrowersyjna w tym artykule nie będzie rozpatrywana.

Ogranicznik mocy

Następne urządzenie odłącza obciążenie w przypadku nadmiernej mocy. Jest to przekaźnik ograniczający moc. Przykładem takiego urządzenia jest jednofazowy OM-110 lub trójfazowy OM-310, istnieją inne modele - to tylko na przykład.

Chociaż to urządzenie nie jest z natury ochronne i jest w większym stopniu wykorzystywane przez dostawców energii lub firmy sieciowe do kontrolowania i ograniczania zużycia energii elektrycznej, która jest wyższa niż normalnie, lub do zmniejszania tej wartości w nagłych wypadkach. Produkt monitoruje zużycie energii, a jeśli zostanie przekroczony, wyłącza konsumenta.

Niemniej jednak urządzenie nie pozwoli na przeciążenie okablowania, jeśli poprawnie ustawisz parametry jego działania. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o takich urządzeniach, napisz w komentarzach, a my ci o nich opowiemy.

Wniosek - 3 zasady, aby nie było zwarcia i przeciążeń

Bezpieczeństwo i trwałość instalacji elektrycznej opiera się na trzech filarach:

1. Właściwy wybór przekroju produktów kablowych.

2. Instalacja wyłączników automatycznych i innych urządzeń zabezpieczających o pożądanych parametrach. Kupuj je tylko w certyfikowanych sklepach, aby nie popaść w podróbkę, preferuj marki takie jak ABB, Schneider Electric, a od tańszych - krajowe KEAZ (Kursk).

3. Właściwe działanie sprzętu elektrycznego.

Przez „prawidłowe działanie” rozumiem:

1. Terminowa wymiana i przeciąganie listew zaciskowych akcesoriów do okablowania - urządzeń automatycznych, wyłączników RCD, włączników światła, gniazd.

2. Racjonalny rozkład obciążenia na gniazdach - nie wkładaj silnych urządzeń elektrycznych do trójników i przedłużaczy, abyś mógł przeciążać gniazdko lub kabel, który je zasila (patrz - Dlaczego używanie trójników i przedłużaczy jest niebezpieczne?).

3. Ostrożne obchodzenie się z urządzeniami elektrycznymi - nie dopuścić do przedostania się wody lub przedmiotów metalowych do urządzeń gospodarstwa domowego, aby nie doszło do zwarcia. Rzeczywiście, nawet jeśli zainstalowane są wyłączniki i kabel, należy pamiętać, że wyłączniki czasami przyklejają się lub działają powoli, w wyniku czego połączenia w skrzynkach elektrycznych są wypalone.

4. Podczas naprawy urządzeń oraz instalowania lub konserwacji okablowania należy stosować wysokiej jakości izolację, która dobrze przylega lub rurki termokurczliwe. Unikaj skręcania - podłącz przewody przez lutowanie, spawanie, tuleję lub listwy zaciskowe. W ten sposób unikniesz zwarć spowodowanych słabą izolacją lub nagrzewaniem połączeń w puszkach przyłączeniowych.