מהו הזרם הנומינלי בהנדסת חשמל

מילון ההסבר לשפה הרוסית של האקדמאי אוז'גוב מסביר את המשמעות של המילה "נומינלי", כפי שהיא מיועדת, שמה, אך לא ממלאת את חובותיה, מינוי, כלומר פיקטיבי.

הגדרה זו מסבירה בצורה מדויקת למדי את המונחים החשמליים של מתח מדורג, זרם והספק. נראה שהם שם, מוגדרים ומוגדרים, אבל בעצם משמשים רק כהנחיות לחשמלאים. הביטויים המספריים בפועל של פרמטרים אלה שונים למעשה מהערכים שנקבעו.

לדוגמא, כולנו מכירים רשת חד פאזית מתחלפת במתח של 220 וולט, הנחשבת נומינלית. למעשה, הערך שלו לפי GOST יכול להגיע רק לגבול העליון של 252 וולט. כך עובד התקן הממלכתי.

ניתן לראות את אותה תמונה עם הזרם המדורג.

עקרון קביעת הזרם הנומינלי

כבסיס לבחירת ערכו, נלקח החימום התרמי המרבי האפשרי של חוטי חשמל, כולל הבידוד שלהם, שחייב לעבוד בצורה מהימנה תחת עומס למשך זמן בלתי מוגבל.

בזרם נקוב נשמר איזון תרמי בין:

• חימום של חוטים מהשפעת הטמפרטורה של מטענים חשמליים, המתואר על ידי פעולת חוק ג'ול-לנץ;

• קירור עקב סילוק חלק מהחום לסביבה.

במקרה זה, החום Q1 לא אמור להשפיע על המאפיינים המכניים והחוזקים של המתכת, ו-Q2 - על השינוי בתכונות הכימיות והדיאלקטריות של שכבת הבידוד.

גם אם דירוג הזרם חרג מעט, לאחר פרק זמן מסוים יהיה צורך להסיר את המתח מהציוד החשמלי על מנת לקרר את המתכת של מוליך הזרם והבידוד. אחרת, התכונות החשמליות שלהם ייפגעו ויתרחש התמוטטות של השכבה הדיאלקטרית או דפורמציה של המתכת.

כל ציוד חשמלי (כולל מקורות זרם, צרכניו, חוטי חיבור ומערכות, התקני הגנה) מחושב, מתוכנן ומיוצר לפעול בזרם נקוב מסוים.

ערכו מצוין לא רק בתיעוד הטכני של המפעל, אלא גם על גבי הדיור או לוחיות השם של הציוד החשמלי.

התמונה לעיל מציגה בבירור את הדירוגים הנוכחיים של 2.5 ו-10 אמפר אשר מבוצעים על ידי הטבעה בייצור התקע החשמלי.

על מנת לתקן את הציוד, GOST 6827-76 מציג מספר זרמים מדורגים שבהם כמעט כל המתקנים החשמליים חייבים לפעול.

כיצד לבחור את התקן המגן עבור זרם נקוב

מכיוון שהזרם המדורג קובע את האפשרות לפעול לטווח ארוך של ציוד חשמלי ללא כל נזק, אז כל התקני ההגנה הנוכחיים מוגדרים לעבוד כאשר חורגים ממנו.

בפועל, לעיתים קרובות יש מצבים שבהם, לפרק זמן קצר, נוצר עומס יתר במעגל החשמל מסיבות שונות. במקרה זה, הטמפרטורה של המתכת של המוליך ושכבת הבידוד אין זמן להגיע לגבול כאשר התכונות החשמליות שלהם מופרות.

מסיבות אלה, אזור עומס יתר מחולק לאזור נפרד, אשר מוגבל לא רק על ידי הגודל, אלא גם על ידי משך הפעולה. כאשר מגיעים לערכי הטמפרטורה הקריטיים של שכבת הבידוד והמתכת של המוליך, יש להסיר את המתח מהמתקן החשמלי כדי לקרר אותו.

פונקציות אלה מבוצעות על ידי הגנות עומס יתר תרמי:

• מפסקי פחת;

• שחרורים תרמיים.

הם קולטים את עומס החום ומסתגלים לכיבוי עם זמן מסוים. הגדרת ההגנות המבצעות הפרעה "רגעית" של העומס היא מעט גבוהה יותר מזרם עומס יתר. המונח "מיידי" למעשה מגדיר את הפעולה בפרק הזמן הקצר ביותר האפשרי. עבור הגנות זרם יתר המהירות ביותר כיום, ההפרעה מתרחשת תוך קצת פחות מ-0.02 שניות.

זרם ההפעלה במצב חשמל רגיל הוא בדרך כלל פחות מהערך הנומינלי.

בדוגמה הנתונה, המקרה מנותח עבור מעגלי AC. במעגלי מתח DC, אין הבדל מהותי ביחס בין הזרם ההפעלה, המדורג ובחירת ההגדרות לפעולת המגן.

כיצד מוגדר המפסק לפעול בזרם נקוב

בהגנה על מכשירים תעשייתיים ורשתות חשמל ביתיות, הנפוצים ביותר הם מתגים אוטומטיים, המשלבים בעיצובם:

• שחרורים מושהים תרמית;

• הפרעה נוכחית, כיבוי מהיר מאוד של מצב החירום.

במקרה זה, מפסקי זרם מיוצרים עבור מתח וזרם מדורג. מכשירי הגנה נבחרים בהתאם לגודלם לעבודה בתנאים הספציפיים של מעגל מסוים.

לשם כך, התקנים מגדירים 4 סוגים של מאפייני זמן נוכחיים עבור עיצובי מכונות שונים. הם מסומנים באותיות לטיניות A, B, C, D והם מיועדים לניתוק מובטח של תקלות עם כפולה של הזרם המדורג מ-1.3 עד 14.

מפסק זרם הזמן, תוך התחשבות בטמפרטורת הסביבה, נבחר עבור סוג מסוים של עומס, למשל:

• התקני מוליכים למחצה;

• מערכות תאורה;

• מעגלים עם עומסים מעורבים וזרמי פריצה מתונים;

• מעגלים בעלי יכולת עומס יתר גבוהה.

מאפיין הזמן הנוכחי יכול להיות מורכב משלושה אזורי פעולה, כפי שמוצג בתמונה, או שניים (ללא האמצע).

ניתן למצוא את ייעוד הזרם המדורג על בית המכונה. התמונה מציגה מתג המסומן עם דירוג של 100 אמפר.

זה אומר שהוא יעבוד (יכבה) לא מהזרם הנקוב (100 A), אלא מהעודף שלו. נניח שאם המפסק של המכונה מוגדר לכפולה של 3.5, אז זרם של 100×3.5 = 350 אמפר או יותר יופסק על ידו ללא עיכוב זמן.

כאשר השחרור התרמי מוגדר לכפולה של 1.25, אז כאשר מגיעים לערך של 100×1.25 = 125 אמפר, הנסיעה תתרחש לאחר זמן מה, למשל שעה אחת. במקרה זה, המעגל יפעל עם עומס יתר במהלך תקופה זו.

יש לזכור כי גורמים אחרים הקשורים לשמירה על משטר טמפרטורת ההגנה משפיעים גם על זמן כיבוי המכונה:

• תנאים סביבתיים;

• מידת מילוי המרכזייה בציוד;

• אפשרות של חימום או קירור ממקורות חיצוניים.

כיצד מדורגים החיווט והמפסק?

כדי לקבוע את הפרמטרים החשמליים העיקריים של הגנות ומוליכים, יש לקחת בחשבון את העומס המופעל עליהם. לשם כך, הוא מחושב לפי הכוח הנומינלי של המכשירים הקשורים לעבודה, תוך התחשבות במקדם העסקתם.

לדוגמה, מדיח כלים, מולטי-קוקר, תנור חשמלי ומיקרוגל מחוברים לקבוצת התפוקה הממוקמת במטבח, הצורכת הספק כולל במצב רגיל של 5660 וואט (בהתחשב בתדירות המיתוג).

המתח הנומינלי של הרשת הביתית הוא 220 וולט. קבע את זרם העומס שיזרום דרך המוליכים והתקני המגן על ידי חלוקת ההספק במתח. I = 5660/220 = 25.7 א.

לאחר מכן, אנו מסתכלים על טבלה עם מספר זרמים מדורגים עבור ציוד חשמלי. אין לה מפסק זרם כזה. אבל יצרנים מייצרים מכונות עבור 25 אמפר. הערך שלו הכי קרוב למטרות שלנו. לכן, אנו בוחרים בו כבסיס להתקן מגן לחיווט צרכני קבוצת השקע.

לאחר מכן, עלינו להחליט על החומר של החוטים והחתך. בואו ניקח את הנחושת כבסיס, שכן חיווט אלומיניום, אפילו למטרות ביתיות, כבר לא פופולרי בשל מאפייניו.

מדריכי חשמלאים מכילים טבלאות לבחירת מוליכים מחומרים שונים להעמסת זרם. הבה ניקח את המקרה שלנו, תוך התחשבות בעובדה שהחיווט נעשה באמצעות כבל נפרד מבודד PE החבוי במרזב הקיר. מניחים שמגבלות הטמפרטורה תואמות לתנאי החדר.

הטבלה תספק לנו מידע שהחתך המינימלי המותר של חוט נחושת סטנדרטי עבור המקרה שלנו הוא 4 מ"מ ריבוע. אתה לא יכול לקחת פחות, אבל עדיף להגדיל את זה.

לפעמים יש בעיה בבחירת דרגת הגנה לחיווט שכבר עובד. במקרה זה, זה מוצדק לחלוטין לקבוע את זרם העומס של רשת הצרכנים עם מכשיר מדידה חשמלי ולהשוות אותו לזה שחושב בשיטה התיאורטית לעיל.

לפיכך, המונח "זרם מדורג" עוזר לחשמלאים לנווט בין המאפיינים הטכניים של ציוד חשמלי.