Защита проводов от перегрузки: Как защитить проводку от перегрузки и короткого замыкания?

Как защитить проводку от перегрузки и короткого замыкания?

Главная задача электрика – сделать проводку надёжной и безопасной. В результате аварий может произойти возгорание или людей ударит током. Аварии возникают из-за повышенного тока и коротких замыканий. В результате через проводники протекает слишком большой ток, они греются и на них плавится изоляция, возникает искрение или дуга.

Как же защитить проводку от короткого замыкания?

Чтобы понять опасность протекания повышенного тока через провода нужно вспомнить два важных закона физики из курса «электричество и магнетизм».

Первый — это закон Ома:

Ток в цепи прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

Это значит, что если в цепи малое сопротивление – ток будет большим, а если большое – то маленьким, а также при повышении напряжения ток растёт вместе с ним.

Второй закон, о котором нужно сказать — это закон Джоуля-Ленца:

Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивления участка.

Что это значит? То, что, чем больше сопротивление проводника или ток через него – тем больше тепла выделится на нём. То есть когда через провода протекает ток – они греются. У каждого проводника есть определенное сопротивление.

Чтобы проводник не перегревался подбирают нужное сечение под определенный ток. Чтобы жила не грелась — тепло должно рассеиваться в окружающую среду, рассеивается оно тем быстрее, чем больше площадь, с которой оно рассеивается.

В связи с этим тонкие провода под большой нагрузкой начинают греться и становятся горячими, а толстые – успевают отдать тепло наружу, и их температура остаётся почти неизменной. Если температура проводника будет слишком высокой, вплоть до покраснения жилы – изоляция оплавится.

Сечение проводника — первый шаг к защите от перегрузки.

Под каждую нагрузку выбирают провод или кабель с жилами определенного поперечного сечения.

Защитная аппаратура.

Автоматический выключатель – это основной коммутационный аппарат для защиты проводки от перегрузки и коротких замыканий. Главное, что нужно запомнить – автоматический выключатель защищает КАБЕЛЬ, ШНУР или ПРОВОД от возгорания или перегорания, но никак не оборудование или людей.

Электромагнитный расцепитель – это соленоид внутри которого есть сердечник. При протекании большого тока – соленоид выталкивает сердечник и приводит в движение механизм отключения. Это своего рода реле тока.

От правильности выбора номинала и типа время-токовой, характеристики зависит безопасность его использования.

Дифференциальная защита от утечек.

УЗО – устройство защитного отключения, создано для защиты при утечке тока. Это нужно для: защиты человека при случайном касании токопроводящих частей под напряжением (оголенные провода, корпус поврежденного электроприбора), а также утечки тока на заземленные корпуса, трубопроводы, элементы строительных конструкций и прочего.

УЗО отслеживает сколько тока прошло по фазному и сколько по нулевому проводнику, если есть разница между проводами – значит произошла утечка и силовые контакты размыкаются.

Таким образом обеспечивается безопасность людей, а также снижение риска дальнейшего развития утечки до короткого замыкания, при повреждениях изоляции, что особенно важно в деревянном доме, например.

Другой тип защитных приборов – дифавтомат, совмещает в себе функции УЗО и автоматического выключателя.

Ограничитель мощности.

Следующий прибор отключает нагрузку в случае превышения мощности. Это Реле ограничения мощности. Хоть это устройство и не является по своей сути защитным и его используют в большей степени энергосбытовые или сетевые компании для контроля и ограничения потребления электроэнергии, свыше установленной в нормальной или уменьшения этой величины в аварийной ситуации. Изделие отслеживает потребляемую мощность и в случае её превышения отключает потребителя.

Безопасность и долговечность работы электропроводки лежит на трёх китах:

1. Правильный выбор сечения кабельных изделий.
2. Установка автоматических выключателей и других приборов защиты нужных номиналов. Покупайте их только в сертифицированных магазинах, чтобы не нарваться на подделку, отдавайте предпочтение таким брендам, как ABB, Schneider Electric, а из более дешевых — отечественный КЭАЗ (г. Курск).
3. Правильная эксплуатация электрообрудования.

Защита от перегрузки — это… (определение, требования, особенности)

Защита от перегрузки («overload protection») — защита, отключающая электрическую цепь при возникновении в ней перегрузки.

Требования.

Обратимся к книге [1] автора Харечко Ю.В., который, проведя анализ нормативной документации, заключил следующее:

« Требования к защите электрических цепей от перегрузки приведены в разделе 433 «Защита от тока перегрузки» стандарта МЭК 60364‑4‑43 и разработанного на его основе ГОСТ Р 50571. 4.43-2012. Обоими стандартами предусмотрено обязательное выполнение в электроустановках зданий защиты от перегрузки проводников ее электрических цепей, как правило, посредством их отключения устройствами защиты от сверхтока, к которым, прежде всего, относятся автоматические выключатели и плавкие предохранители.

В соответствии с требованиями п. 433.1 [2] международного и национального стандартов устройства защиты от перегрузки должны иметь время-токовую характеристику с обратно-зависимой выдержкой времени и обеспечивать отключение токов перегрузки раньше, чем произойдет опасное повышение температуры проводников и их соединений. Рабочая характеристика любого устройства защиты от сверхтока, применяемого для защиты кабеля (проводов) электропроводки от перегрузки, должна отвечать следующим условиям:

I_B≤I_n≤I_z

I₂ ≤ 1,45I_z,

• где I_B – расчетный ток электрической цепи, А;
• I_n – номинальный ток устройства защиты от сверхтока, А;
• I_z – допустимый длительный ток жил кабеля (провода), А;
• I₂ – ток, обеспечивающий надежное срабатывание устройства защиты от сверхтока в течение условного времени¹, А. »

Примечание 1: В ГОСТ Р 50571.4.43-2012 вместо условного времени ошибочно указано стандартное время, которое не определено и не разъяснено национальным стандартом.

[1]

В приложениях B обоих стандартов приведен рисунок B.1, иллюстрирующий эти условия.

Рис. B.1. Иллюстрация условий 1 и 2 из 433.1 МЭК 60364‑4‑43

Примечание к рисунку: Приведен рисунок B.1 из стандарта МЭК 60364‑4‑43. В ГОСТ Р 50571.4.43-2012 некоторые характеристики на этом рисунке названы неправильно.

[1]

Согласно [3] и [4]:

Ток I₂ для автоматических выключателей принимают равным условному току расцепления, для плавких предохранителей – условному току плавления. Условный ток расцепления для автоматических выключателей, соответствующих требованиям стандарта МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020, а также для АВДТ, соответствующих требованиям стандарта МЭК 61009‑1 и ГОСТ IEC 61009-1-2020, установлен равным I_t = 1,45I_n. Любой автоматический выключатель и АВДТ должны расцепиться при таком сверхтоке в течение условного времени, которое равно 1 ч, если их номинальный ток I_n до 63 А включительно, и 2 ч, если I_n больше 63 А.

Таким образом, применительно к автоматическим выключателям, соответствующим требованиям стандарта МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020, I₂ = 1,45 I_n. Поэтому указанную выше вторую формулу можно преобразовать так:

1,45 I_n ≤ 1,45 I_z или I_n ≤ I_z.

Особенности.

Харечко Ю.В. в своей книге [1] акцентирует внимание на некоторых особенностях защиты от перегрузки:

« В стандарте МЭК 60364‑4‑43 и ГОСТ Р 50571.4.43-2012 отмечается, что при соблюдении указанных требований нельзя обеспечить защиту проводников от малых длительных токов перегрузки, которые меньше, чем I₂. В таких случаях следует предусматривать выбор проводников с бóльшим сечением, т. е. если подобные токи могут протекать в электрических цепях электроустановки здания, то для обеспечения гарантированной защиты их проводников от малых токов перегрузки целесообразно обеспечить следующее согласование характеристик устройств защиты от сверхтока и защищаемых им проводников:

I_B ≤ I_n < I_z

Иными словами, допустимый длительный ток проводника должен превышать номинальный ток автоматического выключателя и плавкого предохранителя. Такой подход достаточно широко распространен в некоторых странах. Например, в Норвегии для защиты от перегрузки электрических цепей, выполненных медными проводниками сечением 1,5 мм², 2,5 мм² и 4,0 мм² и имеющих изоляцию из поливинилхлорида, применяют устройства защиты от сверхтока с номинальным током не более соответственно 13 А (при некоторых условиях – не более 10 А), 16 А и 25 А (при некоторых условиях – не более 20 А).

Подобную практику целесообразно «узаконить» и в нашей стране, обеспечив на этапе создания электроустановок зданий повсеместное применение устройств защиты от сверхтока с номинальным током не более 10 А для защиты от сверхтока медных проводников электропроводок сечением 1,5 мм², 16 А – 2,5 мм² и 20 А – 4,0 мм². Аналогичного подхода следует придерживаться и при проведении реконструкции существующих электроустановок зданий, когда заменяют проводники электропроводок. »

1. Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 5// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2017. – № 2. – 160 c
2. ГОСТ Р 50571.4.43-2012
3. ГОСТ IEC 60898-1-2020
4. ГОСТ IEC 61009-1-2020

Что такое защита от перегрузки? (с картинками)

`;

Промышленность

Факт проверен

утра Бойл

Дата последнего изменения: 08 октября 2022 г.

Чаще всего защита от перегрузки используется применительно к электрическим системам. Это защитный механизм, предназначенный для предотвращения или сведения к минимуму ущерба, который может возникнуть в результате электрических неисправностей. Как правило, если в электрической цепи возникает проблема, подача электричества автоматически отключается системой защиты. Помимо электрических систем, для защиты моторных систем и подобных устройств может использоваться другой тип защиты от перегрузки, иногда называемый тепловой защитой.

Многие люди сталкивались с срабатыванием автоматического выключателя или перегоранием предохранителя в своих домах.

Это происходит из-за защиты от перегрузки. Большинство электрических систем спроектированы с отказоустойчивым механизмом или реле перегрузки, которое определяет, когда что-то пошло не так в схеме, и автоматически отключает электропитание, чтобы предотвратить возникновение пожара или других проблем.

Электрическая цепь предназначена для передачи определенного количества энергии или напряжения. Поток энергии, называемый током, должен беспрепятственно проходить путь от одной точки к другой. Если этот ток прерывается, это вызывает то, что обычно называют

короткое замыкание . Если электрическая система спроектирована правильно, срабатывает защита от перегрузки, чтобы остановить поток энергии до тех пор, пока источник прерывания не будет устранен.

Прерывание электрического тока может произойти внутри самой цепи. Например, если такой прибор, как тостер, перегревается или выходит из строя, он может послать по цепи чрезмерный выброс энергии, превышающий ту, на которую он рассчитан. Этот скачок будет интерпретироваться как прерывание тока и часто вызывает срабатывание защиты от перегрузки. Внешние источники, такие как повреждение, вызванное падением ветки дерева на линию электропередач, также могут нарушить электрический ток и активировать защиту цепи от перегрузки.

В зависимости от того, в какой части схемы возникает проблема, питание может быть отключено в изолированной секции или во всей электрической системе. Например, на примере электрической системы в жилом доме, если фен человека выходит из строя, это может привести к срабатыванию автоматического выключателя, влияя только на розетку, к которой был подключен фен. С другой стороны, скачок напряжения, вызванный ударом молнии, может вызвать срабатывание главного автоматического выключателя в доме, что отключит электроэнергию во всем доме. Точно так же, если дерево упадет на внешнюю линию электропередач, электроснабжение всего района может быть отключено из-за места прерывания.

Другой тип защиты от перегрузки, часто называемый защитой от тепловой перегрузки, встроен в определенные механические устройства, такие как моторы или двигатели. В этом случае защита предназначена для предотвращения повреждения двигателя или другого подобного устройства, вызванного перегревом. Реле перегрузки в двигателе, двигателе или другом устройстве предназначены для реагирования на чрезмерную внутреннюю температуру и автоматически отключают питание внутри устройства, чтобы предотвратить необратимое повреждение и обеспечить принудительный период охлаждения.

Вам также может понравиться

Рекомендуется

КАК ПОКАЗАНО НА:

Проблемы с перегрузкой электрической цепи и их предотвращение

По

Тимоти Тиле

Тимоти Тиле

Тимоти Тиле является местным электриком № 176 IBEW с более чем 30-летним опытом работы в жилых, коммерческих и промышленных электросетях. Он имеет степень младшего специалиста в области электроники и прошел четырехлетнее обучение. Он писал для The Spruce о проектах электропроводки и домашней установки более восьми лет.

Узнайте больше о The Spruce’s Редакционный процесс

Обновлено 08.06.21

Рассмотрено

Ларри Кэмпбелл

Рассмотрено Ларри Кэмпбелл

Ларри Кэмпбелл — подрядчик-электрик с 36-летним опытом работы в области электропроводки в жилых и коммерческих помещениях. Он работал техником-электронщиком, а затем инженером в IBM Corp., является членом Наблюдательного совета Spruce Home Improvement Review Board.

Узнайте больше о The Spruce’s Наблюдательный совет

Южный сток / Getty Images

Если вы когда-либо включали слишком много праздничных огней, включали пылесос или включали обогреватель только для того, чтобы свет или прибор внезапно отключились, вы создали перегрузку электрической цепи. Отключение было вызвано автоматическим выключателем (или предохранителями) в сервисной панели вашего дома. И хотя автоматические выключатели надежны и хорошо справляются с предотвращением пожаров в доме из-за перегрузок, самая безопасная стратегия — это управлять потреблением электроэнергии, чтобы в первую очередь предотвратить перегрузки.

Что такое перегрузка электрической цепи?

Перегрузка электрической цепи происходит, когда вы потребляете больше электроэнергии, чем цепь может безопасно выдержать.

Как работают перегрузки электрической цепи?

Электрические цепи предназначены для обработки ограниченного количества электроэнергии. Цепи состоят из проводки, выключателя (или предохранителя в старых системах электропроводки) и устройств (например, осветительных приборов, приборов и всего, что подключено к розетке). Потребление электроэнергии каждым устройством (во время работы) добавляется к общей НАГРУЗКЕ на цепь. Превышение номинальной нагрузки на проводку цепи вызывает срабатывание автоматического выключателя, отключающего питание всей цепи.

Если бы в цепи не было прерывателя, перегрузка привела бы к перегреву проводки цепи, что могло бы расплавить изоляцию провода и привести к пожару. Различные цепи имеют разную номинальную нагрузку, поэтому одни цепи могут обеспечивать больше электроэнергии, чем другие. Домашние электрические системы спроектированы с учетом типичного бытового использования, но ничто не мешает нам подключать слишком много устройств к одной цепи. Однако, чем больше вы знаете о расположении электрических цепей в вашем доме, тем легче вам будет предотвращать перегрузки.

Признаки перегрузки цепей

Наиболее очевидным признаком перегрузки электрической цепи является срабатывание выключателя и полное отключение питания. Другие признаки могут быть менее заметными:

• Затемнение света, особенно если свет приглушается, когда вы включаете электроприборы или другие источники света.
• Жужжащие розетки или выключатели.
• Крышки розеток или выключателей, теплые на ощупь.
• Запах гари из розеток или выключателей.
• Обгоревшие вилки или розетки.
• Электроинструменты, приборы или электроника, которым не хватает мощности.

Жужжащие звуки, запахи гари и необычно теплые устройства также могут указывать на другие проблемы с проводкой, такие как ослабление контактов или короткое замыкание. Если какие-либо из этих проблем сохраняются после того, как вы предприняли меры по предотвращению перегрузок цепи, обратитесь к электрику.

Картографирование цепей вашего дома

Первым шагом к предотвращению перегрузки электрических цепей является изучение того, какие цепи питают какие устройства. Когда вы нанесете на карту базовую схему схемы, вы можете рассчитать номинальную безопасную нагрузку каждой цепи, чтобы получить представление о том, сколько элементов вы можете использовать в этой цепи. Например, если свет на вашей кухне тускнеет, когда вы включаете тостер (энергоемкое устройство), это говорит вам о том, что тостер и свет подключены к одной и той же цепи (хотя они не должны быть подключены) и что вы близка к максимальной емкости цепи. Картирование цепей также может сказать вам, есть ли необходимость в новых цепях для удовлетворения обычных потребностей домохозяйства.

Схемы картирования просты (если они повторяются): возьмите блокнот и карандаш. Откройте дверь в сервисную панель вашего дома (коробку выключателя) и выключите один из выключателей с номером 15 или 20, выбитым на конце выключателя. (Не беспокойтесь о выключателях с цифрами 30, 40, 50 или выше; это высоковольтные цепи для таких приборов, как электрические плиты, водонагреватели и сушилки для белья, и вы не подключаете к этим цепям обычные приборы. .) Отметьте на панели, где находится цепь на панели, чтобы вы могли идентифицировать ее позже.

Затем пройдитесь по дому и попробуйте все источники света, потолочные вентиляторы и электроприборы. Запишите все, на что не подается питание, и отметьте комнату, в которой она находится. Кроме того, проверьте каждую розетку с помощью тестера напряжения или тестера розеток, или даже подключаемого светильника или лампы, записывая все, что не работает. Вам не обязательно проходить через весь дом для каждой схемы. И если ваш электрик был тщательным, рядом с выключателями могут быть полезные этикетки с указанием областей цепи («юго-восточная спальня», «гаражные фонари» и т. д.). Но для точного сопоставления вы должны протестировать каждую область в целом, потому что в цепях могут быть необычные элементы — например, микроволновая печь в цепи освещения коридора.

После того, как вы проверили область цепи, вернитесь к панели, включите первый выключатель, затем выключите следующий в ряду и повторите тест. Повторите процесс для всех цепей «15» и «20».

Расчет нагрузки цепи

Ваша схема цепи сообщает вам, какие устройства питаются от каждой цепи. Теперь вам нужно рассчитать, сколько энергии потребляют эти устройства. Для этого вам нужен быстрый урок по электрической энергии. Электричество измеряется в ваттах; 100-ваттная лампочка потребляет 100 ватт электроэнергии. Ватт – это произведение напряжения (вольт) и силы тока (ампер):

1 вольт x 1 ампер = 1 ватт

Чтобы рассчитать общую нагрузку на каждую цепь, сложите мощность всех устройств в этой цепи. На лампочках и многих мелких бытовых приборах есть этикетки с указанием их мощности. Если устройство дает вам только ампер, умножьте значение ампер на 120 (напряжение стандартных цепей), чтобы найти мощность. Включите все устройства, которые постоянно подключены к цепи, а также подключаемые устройства, которые вы не очень часто перемещаете (например, тостер или обогреватель в особенно холодной комнате).

Сравните общую мощность каждой цепи с номинальной нагрузкой этой цепи. Цепи с выключателями «15» рассчитаны на 15 ампер. Максимальная номинальная нагрузка одной из этих цепей составляет 1800 Вт:

120 вольт x 15 ампер = 1800 Вт

Если вы попытаетесь использовать более 1800 Вт в этой цепи, вы перегрузите ее, и автоматический выключатель сработает.

Цепи с выключателями «20» рассчитаны на 20 ампер и имеют максимальную номинальную нагрузку 2400 Вт:

120 вольт x 20 ампер = 2400 Вт

Сравните общую мощность (сколько электроэнергии вы используете) и номинальную нагрузку для каждой цепи. Например, 15-амперная цепь, обслуживающая освещение и розетки в жилой зоне, может обеспечивать мощность 500 Вт для освещения, 500 Вт для телевизора и кабельной приставки и 200 Вт для звуковой системы, что в сумме составляет 1200 Вт. Если вы включите пылесос мощностью 700 Вт при включенном телевизоре, стереосистеме и свете, вы превысите номинальную мощность в 1500 Вт на автоматическом выключателе, что приведет к его срабатыванию и отключению питания.

Решения

Максимальная нагрузка на каждую цепь не является идеальной целью. Для запаса прочности лучше всего, если нормальная нагрузка на цепь не превышает 80 процентов от максимальной (номинальной) нагрузки. Для 15-амперной цепи целевая безопасная нагрузка составляет 1440 Вт; для 20-амперной цепи безопасная нагрузка составляет 1920 Вт.

Если расчеты вашей цепи показывают, что вы потребляете от цепи больше мощности, чем безопасное значение нагрузки, или вы превышаете номинальную нагрузку и часто перегружаете цепь, есть несколько способов уменьшить нагрузку на цепь, чтобы предотвратить перегрузку.