Wat is de nominale stroom in de elektrotechniek

Academicus Ozhegov's verklarende woordenboek van de Russische taal legt de betekenis uit van het woord "nominaal", zoals aangeduid, genoemd, maar zijn taken niet vervullend, benoeming, dat wil zeggen fictief.

Deze definitie verklaart vrij nauwkeurig de elektrische termen van nominale spanning, stroom en vermogen. Ze lijken er te zijn, gedefinieerd en gedefinieerd, maar dienen eigenlijk alleen als richtlijn voor elektriciens. De daadwerkelijke numerieke uitdrukkingen van deze parameters wijken daadwerkelijk af van de ingestelde waarden.

We kennen bijvoorbeeld allemaal een wisselend enkelfasig netwerk met een spanning van 220 volt, wat als nominaal wordt beschouwd. In feite kan de waarde volgens GOST alleen de bovengrens van 252 volt bereiken. Dit is hoe de staatsnorm werkt.

Hetzelfde beeld is te zien met de nominale stroom.

Principe van het bepalen van de nominale stroom

Als basis voor het kiezen van de waarde werd de maximaal mogelijke thermische verwarming van elektrische draden, inclusief hun isolatie, genomen, die onder belasting gedurende een onbeperkte tijd betrouwbaar moeten werken.

Bij nominale stroom wordt een thermisch evenwicht gehandhaafd tussen:

• verwarming van draden door het temperatuureffect van elektrische ladingen, beschreven door de werking van de wet van Joule-Lenz;

• afkoeling door afvoer van een deel van de warmte naar de omgeving.

In dit geval zou de warmte Q1 geen invloed moeten hebben op de mechanische en sterkte-eigenschappen van het metaal, en Q2 - op de verandering in de chemische en diëlektrische eigenschappen van de isolatielaag.

Zelfs als de nominale stroom enigszins wordt overschreden, zal het na een bepaalde tijd nodig zijn om de spanning van de elektrische apparatuur te verwijderen om het metaal van de stroomgeleider en de isolatie af te koelen. Anders zullen hun elektrische eigenschappen worden aangetast en zal de diëlektrische laag kapot gaan of zal het metaal vervormen.

Alle elektrische apparatuur (inclusief stroombronnen, de verbruikers, verbindingsdraden en -systemen, beveiligingsapparatuur) is berekend, ontworpen en vervaardigd om te werken bij een bepaalde nominale stroom.

De waarde ervan wordt niet alleen aangegeven in de technische fabrieksdocumentatie, maar ook op de behuizing of typeplaatjes van de elektrische apparatuur.

De bovenstaande foto toont duidelijk de stroomwaarden van 2,5 en 10 ampère die zijn gemaakt door te stempelen bij de fabricage van de stekker.

Om de apparatuur te standaardiseren, introduceert GOST 6827-76 een aantal nominale stromen waarop bijna alle elektrische installaties moeten werken.

Hoe het beveiligingsapparaat voor nominale stroom te selecteren

Aangezien de nominale stroom de mogelijkheid bepaalt van langdurig gebruik van elektrische apparatuur zonder enige schade, zijn alle stroombeveiligingsapparaten geconfigureerd om te werken wanneer deze wordt overschreden.

In de praktijk zijn er vaak situaties waarin om verschillende redenen gedurende korte tijd een overbelasting optreedt in het stroomcircuit. In dit geval heeft de temperatuur van het metaal van de geleider en de isolatielaag geen tijd om de limiet te bereiken wanneer hun elektrische eigenschappen worden geschonden.

Om deze redenen is de overbelastingszone verdeeld in een aparte zone, die niet alleen wordt beperkt door de grootte, maar ook door de duur van de actie. Wanneer de kritische temperatuurwaarden van de isolatielaag en het metaal van de geleider zijn bereikt, moet de spanning van de elektrische installatie worden gehaald om deze af te koelen.

Deze functies worden uitgevoerd door thermische overbelastingsbeveiligingen:

• stroomonderbrekers;

• thermische releases.

Ze nemen de warmtebelasting waar en passen zich aan om met een bepaalde tijd uit te schakelen. De instelling van beveiligingen die een «kortstondige» onderbreking van de belasting uitvoeren, is iets hoger dan de overbelastingsstroom. De term "onmiddellijk" definieert eigenlijk de actie in de kortst mogelijke tijdsperiode. Voor de snelste overstroombeveiligingen van vandaag vindt de onderbreking plaats in iets minder dan 0,02 seconden.

De bedrijfsstroom in de normale vermogensmodus is meestal lager dan de nominale waarde.

In het gegeven voorbeeld wordt de casus geanalyseerd voor AC-circuits. In DC-spanningscircuits is er geen fundamenteel verschil in de relatie tussen de bedrijfs-, nominale stroom en de keuze van instellingen voor de beschermende werking.

Hoe de stroomonderbreker is geconfigureerd om te werken bij nominale stroom

Bij de bescherming van industriële apparaten en huishoudelijke elektrische netwerken zijn de meest voorkomende automatische schakelaars, die in hun ontwerp combineren:

• thermisch vertraagde releases;

• stroomonderbreking, zeer snelle uitschakeling van de noodmodus.

In dit geval worden stroomonderbrekers vervaardigd voor nominale spanning en stroom. Beveiligingsapparaten worden geselecteerd op basis van hun grootte om te werken in de specifieke omstandigheden van een bepaald circuit.

Daartoe definiëren de normen 4 soorten stroom-tijdkarakteristieken voor verschillende machineontwerpen. Ze zijn gemarkeerd met Latijnse letters A, B, C, D en zijn ontworpen voor gegarandeerde ontkoppeling van fouten met een veelvoud van de nominale stroom van 1,3 tot 14.

De tijdstroomonderbreker, rekening houdend met de omgevingstemperatuur, wordt geselecteerd voor een bepaald type belasting, bijvoorbeeld:

• halfgeleiderapparaten;

• verlichtingssystemen;

• circuits met gemengde belastingen en matige inschakelstromen;

• circuits met hoge overbelastingscapaciteit.

De huidige-tijdkarakteristiek kan bestaan ​​uit drie actiezones, zoals weergegeven in de afbeelding, of twee (zonder het midden).

De aanduiding van de nominale stroom vindt u op de machinebehuizing. De afbeelding toont een schakelaar die is gelabeld met een vermogen van 100 ampère.

Dit betekent dat het niet zal werken (uitschakelen) van de nominale stroom (100 A), maar van het overschot. Stel dat als de onderbreker van de machine is ingesteld op een veelvoud van 3,5, dan wordt een stroom van 100×3,5 = 350 ampère of meer hierdoor zonder tijdsvertraging gestopt.

Als de thermische afgifte is ingesteld op een veelvoud van 1,25, dan zal bij het bereiken van een waarde van 100×1,25 = 125 ampère de trip na enige tijd plaatsvinden, bijvoorbeeld een uur. In dit geval zal het circuit tijdens deze periode met overbelasting werken.

Houd er rekening mee dat andere factoren die verband houden met het handhaven van het beschermingstemperatuurregime ook van invloed zijn op de uitschakeltijd van de machine:

• milieu omstandigheden;

• de mate van vulling van het schakelbord met apparatuur;

• de mogelijkheid van verwarming of koeling van externe bronnen.

Hoe worden de bedrading en de stroomonderbreker beoordeeld?

Om de belangrijkste elektrische parameters van beveiligingen en geleiders te bepalen, moet rekening worden gehouden met de belasting die erop wordt uitgeoefend. Om dit te doen, wordt het berekend op basis van het nominale vermogen van de apparaten die verband houden met het werk, rekening houdend met de coëfficiënt van hun tewerkstelling.

Op de uitgangsgroep die zich in de keuken bevindt, zijn bijvoorbeeld een vaatwasser, een multicooker, een elektrische oven en een magnetron aangesloten, die in normale modus een totaal vermogen verbruikt van 5660 watt (rekening houdend met de schakelfrequentie).

De nominale spanning van het huishoudelijke netwerk is 220 volt. Bepaal de belastingsstroom die door de geleiders en beveiligingsapparaten zal vloeien door het vermogen te delen door de spanning. ik = 5660/220 = 25,7 A.

Vervolgens kijken we naar een tabel met een aantal nominale stromen voor elektrische apparatuur, die geen stroomonderbreker heeft voor zo'n stroom. Maar fabrikanten produceren machines voor 25 ampère. De waarde ligt het dichtst bij onze doelen. Daarom kiezen we het als basis voor een beveiligingsapparaat voor het bedraden van consumenten van de stopcontactgroep.

Vervolgens moeten we beslissen over het materiaal van de draden en de doorsnede. Laten we koper als basis nemen, aangezien aluminium bedrading, zelfs voor huishoudelijke doeleinden, vanwege zijn eigenschappen niet langer populair is.

Handleidingen voor elektriciens bevatten tabellen voor het selecteren van geleiders van verschillende materialen voor stroombelasting. Laten we ons geval eens nemen, rekening houdend met het feit dat de bedrading gebeurt met een aparte PE-geïsoleerde kabel die in de muurgoot is weggewerkt. Temperatuurlimieten worden verondersteld overeen te komen met de kameromstandigheden.

De tabel geeft ons informatie dat de minimaal toegestane doorsnede van een standaard koperdraad voor ons geval 4 mm in het vierkant is. Je kunt niet minder nemen, maar het is beter om het te verhogen.

Soms is er een probleem bij het kiezen van een beschermingsgraad voor reeds werkende bedrading. In dit geval is het volledig gerechtvaardigd om de belastingsstroom van het consumentennetwerk te bepalen met een elektrisch meetinstrument en deze te vergelijken met die berekend met de bovenstaande theoretische methode.

Zo helpt de term "nominale stroom" elektriciens bij het navigeren door de technische kenmerken van elektrische apparatuur.