Jmenovité proudy jističů: jak správně vybrat jistič

Zařízení pro odpojení elektřiny při přetížení a zkratech se instalují na vstupu do každé domácí sítě. Je nutné správně vypočítat jmenovité proudy jističů, jinak bude jejich činnost neúčinná. Souhlasíte?

Řekneme vám, jak se provádí výpočet parametrů jističe, podle kterých se toto ochranné zařízení vybírá. Z námi navrženého článku se dozvíte, jak vybrat přístroj potřebný pro ochranu elektrické sítě. S ohledem na naše rady si pořídíte variantu, která spolehlivě zareaguje v okamžiku nebezpečném pro vedení.

Parametry jističů

Pro zajištění správného výběru jmenovité hodnoty vypínacích zařízení je nutné porozumět principům jejich činnosti, podmínkám a době vypnutí.

Provozní parametry jističů jsou standardizovány ruskými a mezinárodními normativními dokumenty.

Základní prvky a označení

Do konstrukce jističe jsou zahrnuty dva prvky, které reagují na překročení stanoveného rozsahu hodnot proudu:

• Bimetalový pásek se vlivem procházejícího proudu zahřívá a ohýbáním tlačí na vybavovací člen, který rozpojí kontakty. Jedná se o “tepelnou ochranu” proti přetížení.
• Solenoid pod vlivem silného proudu v cívce vytváří magnetické pole, které tlačí na jádro, a to pak působí na vybavovací člen. Jedná se o “proudovou ochranu” proti zkratu, která na tuto událost reaguje mnohem rychleji než pásek.

Typy zařízení elektrické ochrany mají označení, podle kterého lze určit jejich základní parametry.

Na každém jističi jsou vyznačeny jeho základní charakteristiky. To umožňuje nezaměnit zařízení, když jsou nainstalována v rozvaděči.

Typ časově-proudové charakteristiky závisí na rozsahu nastavení (hodnota proudu, při které dochází k vypnutí) solenoidu. Pro ochranu vedení a spotřebičů v bytech, domech a kancelářích se používají jističe typu “C” nebo, mnohem méně rozšířené – “B”. Zvláštní rozdíl mezi nimi při domácím použití není.

Typ „D“ se používá v technických místnostech nebo truhlárnách, pokud je zařízení vybaveno elektromotory s vysokým startovacím výkonem.

Existují dva standardy pro odpojovací zařízení: obytný (EN 60898-1 nebo GOST R 50345) a přísnější průmyslový (EN 60947-2 nebo GOST R 50030.2). Liší se jen nepatrně a jističe obou standardů lze použít pro obytné prostory.

Podle jmenovitého proudu obsahuje standardní řada jističů pro domácí použití přístroje s následujícími hodnotami: 6, 8, 10, 13 (vzácně se vyskytující), 16, 20, 25, 32, 40, 50 a 63 A.

Časově-proudové charakteristiky vypínání

Pro určení rychlosti vypnutí jističe při přetížení existují speciální tabulky závislosti doby vypnutí na koeficientu překročení jmenovité hodnoty, který se rovná poměru skutečného proudu k jmenovitému proudu:

K = I / I_n.

Prudký pokles grafu směrem dolů při dosažení hodnoty koeficientu v rozsahu 5 až 10 je způsoben aktivací elektromagnetické spouště. U jističů typu "B" k tomu dochází při hodnotě 3 až 5 a u typu "D" při 10 až 20.

Graf ukazuje závislost rozsahu doby vypínání jističů typu "C" na poměru proudu k hodnotě nastavené pro tento vypínač.

Při K = 1,13 jistič zaručeně nevypne vedení do 1 hodiny, při K = 1,45 jej zaručeně vypne za stejnou dobu. Tyto hodnoty jsou schváleny v bodě 8.6.2. GOST R 50345-2010.

Abychom pochopili, za jak dlouho ochrana zareaguje, například při K = 2, je nutné vést svislou čáru od této hodnoty. Výsledkem bude, že podle uvedeného grafu dojde k vypnutí v rozmezí od 12 do 100 sekund.

Takový velký rozptyl času je způsoben tím, že zahřívání destičky závisí nejen na výkonu procházejícího proudu, ale také na parametrech vnějšího prostředí. Čím vyšší je teplota, tím rychleji jistič vypíná.

Pravidla pro výběr jmenovité hodnoty

Geometrie bytových a domovních elektrických sítí je individuální, proto neexistují typová řešení pro instalaci jističů určité jmenovité hodnoty. Obecná pravidla pro výpočet přípustných parametrů jističů jsou poměrně složitá a závisí na mnoha faktorech. Je nutné zohlednit všechny, jinak může vzniknout havarijní situace.

Princip uspořádání vnitřního rozvodu v bytě

Vnitřní elektrické sítě mají rozvětvenou strukturu ve tvaru „stromu“ – grafu bez cyklů. Dodržování tohoto principu se nazývá selektivita jističů, podle které jsou všechny druhy elektrických obvodů vybaveny ochrannými zařízeními.

To zlepšuje stabilitu systému v případě nouzové situace a usnadňuje práce na jejím odstranění. Také je mnohem snazší rozložení zátěže, připojení energeticky náročných spotřebičů a změna konfigurace elektroinstalace.

Na začátku schématu je hlavní jistič a hned za větvením pro každý samostatný elektrický obvod jsou umístěny skupinové jističe. Toto je léty prověřené standardní schéma.

Funkce hlavního jističe zahrnuje kontrolu celkového přetížení – zabránění překročení povolené hodnoty proudu pro objekt. Pokud k tomu dojde, hrozí poškození venkovního vedení. Kromě toho je pravděpodobné spuštění ochranných zařízení mimo byt, která již patří do společného vlastnictví domu nebo místním energetickým sítím.

Funkce skupinových jističů zahrnuje kontrolu proudu v jednotlivých vedeních. Chrání kabel ve vyhrazeném úseku a k němu připojenou skupinu spotřebičů před přetížením. Pokud při zkratu takové zařízení nereaguje, je jištěno hlavním jističem.

I pro byty s malým počtem elektrických spotřebičů je vhodné vytvořit samostatné vedení pro osvětlení. Při vypnutí jističe jiného okruhu světlo nezhasne, což umožní v pohodlnějších podmínkách odstranit vzniklý problém. Prakticky v každém rozvaděči je hodnota jmenovitého proudu hlavního jističe menší než součet na skupinových.

Celkový výkon elektrických spotřebičů

Maximální zatížení okruhu nastává při současném zapnutí všech elektrických spotřebičů. Proto se celkový výkon obvykle vypočítá prostým sečtením. V některých případech však tento údaj bude nižší.

U některých vedení je současný provoz všech připojených spotřebičů nepravděpodobný, někdy i nemožný. V domech se někdy záměrně stanovují omezení pro provoz výkonných zařízení. K tomu je třeba pamatovat na zabránění jejich současnému zapnutí nebo použít omezený počet zásuvek.

Pravděpodobnost současného provozu veškeré kancelářské techniky, osvětlení a pomocného zařízení (konvice, ledničky, ventilátory, topidla atd.) je velmi nízká, proto se při výpočtu maximálního výkonu používá korekční faktor

Při elektrifikaci kancelářských budov se pro výpočty často používá empirický koeficient současnosti, jehož hodnota se bere v rozmezí 0,6 až 0,8. Maximální zatížení se vypočítá vynásobením součtu výkonů všech spotřebičů tímto koeficientem.

Ve výpočtech existuje jedna jemnost – je třeba zohlednit rozdíl mezi jmenovitým (zdánlivým) výkonem a spotřebovaným (činným) výkonem, které jsou spojeny koeficientem (cos (f)).

To znamená, že pro provoz zařízení je nutný proud, jehož výkon se rovná spotřebě dělené tímto koeficientem:

I_p = I / cos (f)

Kde:

• I_p – hodnota jmenovitého proudu, která se používá při výpočtech zatížení;
• I – hodnota proudu spotřebovaného zařízením;
• cos (f) <= 1.

Obvykle se jmenovitý proud uvádí přímo nebo prostřednictvím hodnoty cos (f) v technickém listu elektrického zařízení.

Například hodnota koeficientu pro zářivkové zdroje světla je 0,9; pro LED žárovky – přibližně 0,6; pro běžné žárovky – 1. Pokud je dokumentace ztracena, ale známe příkon domácích spotřebičů, pro jistotu se bere cos (f) = 0,75.

Doporučené hodnoty účiníku uvedené v tabulce lze použít při výpočtu elektrických zatížení, pokud chybí údaje o jmenovitém proudu.

O tom, jak vybrat jistič podle výkonu zátěže, je napsáno v následujícím článku, s jehož obsahem doporučujeme se seznámit.

Volba průřezu vodičů

Než začnete pokládat silový kabel od rozvaděče ke skupině spotřebičů, je nutné vypočítat příkon elektrických zařízení při jejich současném provozu. Průřez každé větve se volí podle výpočtových tabulek v závislosti na druhu kovu vedení: mědi nebo hliníku.

Výrobci vodičů dodávají ke svým výrobkům podobné referenční materiály. Pokud chybí, řídí se údaji z příručky “Pravidla pro elektrická zařízení” nebo provedou výpočet průřezu kabelu.

Často se však spotřebitelé jistí a volí ne minimální přípustný průřez, ale o jeden krok větší. Například při nákupu měděného kabelu pro vedení 5 kW volí průřez vodičů 6 mm², přestože podle tabulky by stačila hodnota 4 mm².

Referenční tabulka uvedená v PUE (Pravidla pro elektrická zařízení) umožňuje vybrat potřebný průřez ze standardní řady pro různé provozní podmínky měděného kabelu.

To je odůvodněno následujícími důvody:

• Delší životnost tlustého kabelu, který je zřídka vystaven maximálnímu přípustnému zatížení pro jeho průřez. Znovu provádět pokládku elektroinstalace je obtížná a nákladná práce, zejména pokud je v místnosti provedena rekonstrukce.
• Rezerva propustnosti umožňuje bezproblémové připojení nových elektrických spotřebičů k větvi sítě. Například do kuchyně lze přidat další mrazničku nebo přesunout pračku z koupelny.
• Spuštění zařízení s elektromotory vyvolává silné startovací proudy. Následně dochází k poklesu napětí, který se projevuje nejen blikáním světel, ale může vést i k poškození elektronických částí počítače, klimatizace nebo pračky. Čím silnější je kabel, tím menší bude napěťový skok.

Bohužel je na trhu mnoho kabelů vyrobených ne podle GOST, ale podle požadavků různých technických podmínek (TU).

Často průřez jejich žil neodpovídá požadavkům, nebo jsou vyrobeny z materiálu s vyšším odporem, než je stanoveno. Skutečný maximální výkon, při kterém dochází k přípustnému zahřátí kabelu, je proto nižší, než uvádějí normativní tabulky.

Tato fotografie ukazuje rozdíly mezi kabely vyrobenými podle GOST (vlevo) a podle TU (vpravo). Je zřejmý rozdíl v průřezu žil a hustotě přilnavosti izolačního materiálu.

Výpočet jmenovité hodnoty jističe pro ochranu kabelu

Jistič instalovaný v rozvaděči musí zajistit odpojení vedení při překročení výkonu proudu mimo povolený rozsah pro elektrický kabel. Proto je nutné pro jistič vypočítat maximální přípustnou jmenovitou hodnotu.

Podle PUE (Pravidla pro elektrická zařízení) se přípustné dlouhodobé zatížení měděných kabelů uložených v krabicích nebo na vzduchu (například nad podhledem) bere z výše uvedené tabulky. Tyto hodnoty jsou určeny pro havarijní případy, kdy dochází k přetížení výkonem.

Některé problémy začínají při porovnávání jmenovitého výkonu jističe s dlouhodobým přípustným proudem, pokud se tak děje podle platné normy GOST R 50571.4.43-2012.

Uveden je fragment bodu 433.1 GOST R 50571.4.43-2012. Ve vzorci “2” je nepřesnost a pro správné pochopení definice proměnné I_n je třeba vzít v úvahu Přílohu “1”.

Zaprvé, klamavě působí vysvětlení proměnné I_n jako jmenovitého výkonu, pokud se nevěnuje pozornost Příloze “1” k tomuto bodu GOST. Zadruhé, ve vzorci “2” je překlep: koeficient 1,45 je přidán nesprávně a tento fakt konstatuje mnoho odborníků.

Podle bodu 8.6.2.1. GOST R 50345-2010 je pro domácí jističe s jmenovitou hodnotou do 63 A podmíněný čas roven 1 hodině. Stanovený vypínací proud se rovná jmenovité hodnotě vynásobené koeficientem 1,45.

Na základě prvního i upraveného druhého vzorce by se tedy měl jmenovitý proud jističe vypočítat podle následujícího vzorce:

I_n <= I_Z / 1,45

Kde:

• I_n – jmenovitý proud jističe;
• I_Z – dlouhodobý přípustný proud kabelu.

Provedeme výpočet jmenovitých hodnot vypínačů pro standardní průřezy kabelů při jednofázovém připojení se dvěma měděnými vodiči (220 V). K tomu vydělíme trvalý dovolený proud (při pokládce vzduchem) součinitelem rozepnutí 1,45.

Vybereme jistič tak, aby jeho jmenovitá hodnota byla menší než tato hodnota:

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

Jističe na 13 A se prodávají jen zřídka, proto se místo nich častěji používají zařízení s jmenovitým proudem 10 A.

Kabely na bázi hliníkových vodičů se nyní při montáži vnitřního vedení používají jen zřídka. I pro ně existuje tabulka, která umožňuje vybrat průřez podle zatížení.

Podobným způsobem pro hliníkové kabely vypočítáme jmenovité hodnoty jističů:

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

Pokud výrobce silových kabelů uvádí jinou závislost dovoleného výkonu na ploše průřezu, je nutné přepočítat hodnotu pro jističe.

Vzorce závislosti proudu na výkonu pro jednofázovou a třífázovou síť se liší. Mnoho lidí, kteří mají zařízení určená pro napětí 380 Voltů, v této fázi dělá chybu.

Jak určit technické parametry jističe podle označení, podrobně je uvedeno zde. Doporučujeme se seznámit s informativním materiálem.

Prevence přetížení způsobeného provozem spotřebičů

Někdy se na linku instaluje jistič s jmenovitým proudem výrazně nižším, než je nutné pro zaručené zachování funkčnosti elektrického kabelu.

Snižovat jmenovitou hodnotu jističe je účelné, pokud je celkový výkon všech zařízení v obvodu výrazně menší, než kabel dokáže vydržet. K tomu dochází, pokud z bezpečnostních důvodů byla po montáži vedení část spotřebičů z linky odstraněna.

Pak je snížení jmenovitého výkonu jističe opodstatněné z hlediska jeho rychlejší reakce na vznikající přetížení.

Například při zablokování ložiska elektromotoru se proud ve vinutí prudce zvýší, ale ne na hodnoty zkratu. Pokud jistič zareaguje rychle, vinutí nestačí roztavit, což ušetří motor od nákladného převíjení.

Také se používá jmenovitá hodnota nižší než vypočtená kvůli přísným omezením na každý okruh. Například pro jednofázovou síť na vstupu do bytu s elektrickým sporákem je instalován jistič 32 A, což poskytuje 32 * 1,13 * 220 = 8,0 kW dovoleného výkonu. Předpokládejme, že při provádění rozvodu v bytě byly vytvořeny 3 vedení s instalací skupinových jističů jmenovité hodnoty 25 A.

Pokud je počet skupinových jističů instalovaných v rozvodném panelu velký, je nutné je označit a očíslovat. Jinak by se v nich dalo zmást.

Předpokládejme, že na jednom z vedení dochází k pomalému nárůstu zátěže. Když spotřebovaný výkon dosáhne hodnoty rovné garantovanému vypnutí skupinového jističe, na zbývající dvě sekce zbude pouze (32 – 25) * 1,45 * 220 = 2,2 kW.

To je velmi málo v porovnání s celkovou spotřebou. Při takovém schématu rozvodné skříňky bude vstupní jistič vypínat častěji než zařízení na vedeních.

Proto, aby byl zachován princip selektivity, je třeba na sekce instalovat jističe jmenovité hodnoty 20 nebo 16 ampér. Při stejném vychýlení spotřebovaného výkonu pak na další dva články připadne celkem 3,8 nebo 5,1 kW, což je přijatelné.

Zvažme možnost instalace jističe s jmenovitou hodnotou 20A na příkladu samostatného vedení vyhrazeného pro kuchyni.

K němu jsou připojeny a mohou být současně zapnuty následující elektrospotřebiče:

• Lednička, jmenovitý výkon 400 W a startovací proud 1,2 kW;
• Dva mrazáky, výkon 200 W;
• Trouba, výkon 3,5 kW;
• Při provozu elektrické trouby je povoleno dodatečně zapnout pouze jeden spotřebič, z nichž nejvýkonnější je rychlovarná konvice s odběrem 2,0 kW.

Dvacetiampérový jistič umožňuje po dobu více než jedné hodiny propouštět proud o výkonu 20 * 220 * 1,13 = 5,0 kW. Garantované vypnutí do jedné hodiny nastane při propouštění proudu 20 * 220 * 1,45 = 6,4 kW.

V kuchyni musí být k elektřině trvale připojeno chladicí zařízení a sporák. Pokud existuje riziko překročení proudu, lze současný provoz ostatních zařízení vyloučit tím, že pro ně vyhradíme pouze dvě zásuvky.

Při současném zapnutí trouby a rychlovarné konvice bude celkový výkon 5,5 kW nebo 1,25násobek jmenovité hodnoty jističe. Protože konvice pracuje krátce, k vypnutí nedojde. Pokud se v tu chvíli zapojí chladnička a oba mrazicí boxy, výkon bude již 6,3 kW nebo 1,43násobek jmenovité hodnoty.

Tato hodnota je již blízko parametru zaručeného vypnutí. Pravděpodobnost vzniku takové situace je však extrémně malá a doba trvání bude zanedbatelná, protože doba chodu motorů a konvice je krátká.

Startovací proud vznikající při spuštění chladničky, ani v součtu se všemi pracujícími zařízeními, nebude dostatečný k aktivaci elektromagnetického spouštěče. Za daných podmínek lze tedy použít jistič na 20 A.

Jediným nuancem je možnost zvýšení napětí na 230 V, což je povoleno normativními dokumenty. Konkrétně GOST 29322-2014 (IEC 60038:2009) stanovuje standardní napětí na 230 V s možností použití 220 V.

V současné době je do většiny sítí dodáváno napětí 220 V. Pokud je parametr proudu převeden na mezinárodní standard 230 V, lze jmenovité hodnoty přepočítat v souladu s touto hodnotou.

Závěry a užitečné video k tématu

Konstrukce vypínače. Výběr hlavního jističe podle připojovaného výkonu. Pravidla pro rozvod elektřiny:

Výběr jističe podle proudové zatížitelnosti kabelu:

Výpočet jmenovitého proudu jističe je složitý úkol, pro jehož řešení je třeba zohlednit mnoho podmínek. Od instalovaného jističe závisí pohodlí údržby a bezpečnost provozu místní elektrické sítě.

V případě pochybností o správné volbě je nutné obrátit se na zkušené elektrikáře.

Pište prosím komentáře do níže uvedeného bloku. Podělte se o vlastní zkušenosti s výběrem jističů. Sdílejte užitečné informace a fotografie k tématu článku, pokládejte dotazy.