配電盤の計算例

家庭用電気ネットワークPart Deux

この記事では、アパートのダッシュボード用の機器の選択の例、 前の記事の条件付き続きを示します （いくつかの理論的なポイントについては、より詳しく説明しました）。 そのようなサブタイトルだから。

ソースデータ

実際には多くの可能性のある条件があるため、ここでは例がより具体的になるように、いくつかの制限を紹介します。 誰かがより幸運で、誰かがより少ないかもしれませんが、それは人生です。
したがって、単相電源があり、50 Aの定格電流のメーターがダッシュボードに設置されていますエネルギー会社は40 Aの最大入力電力を許可します。 メーターのソース端子からの配線を交換することができます（このためには、フィッターを呼び出してシールを除去する必要があります）。 家が通常設計および建設されている場合、4mm²の銅のような通常のものがメーターからパネルまで既に敷かれています。

前の記事のように、230 VのIEC規格に準拠した電圧から進めます。

消費量

何が消費され、どの電流が予想されるかを判断することが重要です。 これを行うには、最大消費量の消費者のリストを作成して、ケーブル断面を決定する必要があります。 上記の場合の最大接続電力はわずか9,200 Wであることを理解する必要があります。したがって、電気ストーブ（8,800〜10,200 W）のすべての電源をオンにしてから、別のアイロン（最大2,400 W）と掃除機（900〜2,000 W）を同時にオンにします。 ここでは、利便性と機会のバランスを取り、何かを犠牲にする必要があります。

原則として、何がどのパワーで機能するかを理解する必要があります。 同じ洗濯機は、水が加熱されて粉末ですすぎが行われている間、最初の15〜20分間は全電力を消費し、電力はパスポートで指定された値の10〜15％になります。 これはすべて非常に個人的なものであるため、大規模な消費者をさらに計算するために（私たち自身の経験から）以下を採用します。

• 洗濯機2300 W（負荷6 kg、新モデル）
• 炊飯器9200 W
• 2000 W電気ケトル
• 2400ワットの鉄
• 掃除機1600 W

それは負荷についてでした。 次に、短絡電流に移りましょう。

短絡電流

シールド

前の記事で述べたように、計算は実際の生活には当てはまらない値を示します。特に家が接続されているネットワークが新しいものではない場合です。 いずれにせよ、計算に基づいて構築できるデータを取得するのが測定値です。 基本的に接続され、このポイントまでのネットワーク抵抗を測定する特別なデバイスがあります。 デバイスには、測定サイトでの短絡電流の計算値も表示されますが、この値は電流パラメーター（ネットワーク内の電圧など）に基づいて計算されるため、一般的な評価にのみ使用できます。 したがって、測定された抵抗のみを基準として使用する必要があります。

短絡電流は、機器の修理や交換などのネットワークの変更、または中電圧ネットワークのモードの変更により変化する可能性があるため、測定自体も最終的な答えではありません。 したがって、後で保護を保証するために、測定値を「劣化」させる必要があります。

測定値を再計算することで考慮できる多くの要因があります。

まず、通常の状態で測定が行われ、短絡が発生すると、ワイヤが加熱されて電気抵抗が増加します。

第二に、デバイス自体の測定にエラーがあり、場合によっては最大30％になる可能性があります。

第三に、中電圧ネットワークの影響。 中電圧ネットワークの変化による低電圧ネットワークの短絡電流の最大変化は、10〜12％です。

これらすべての要因により、測定された抵抗値は1.6〜1.7倍増加することになります。

デバイスがシールドの入力端子に接続されたときに0.74オームの値と308 Aの短絡電流を示したとします。 この数値は非常に大きいため、最悪のオプションについて詳しく説明します。

ネットワーク抵抗を修正します。

$$

$$Z_ {net} = 0.74 \ cdot 1.7 = 1.258 \ Omega$$

さらに、IEC 60038によると、プラスまたはマイナス10％の電圧変化で1000Vまでのネットワークの最小短絡電流を考慮します

$$

$$\ frac {c_ {min} \ cdot U_ {N}} {Z_ {net}} = \ frac {0.95 \ cdot 230} {1,258} = 173.7 A$$

ご覧のように、可能な限り最小の短絡電流は、計算された電流のほぼ2倍です。

最終消費者

そのため、シールドの入り口に短絡電流が流れています。 しかし、そこに組み込まれた機器は、シールドの近くだけでなく、その全長に沿ってワイヤを保護する必要があります。 次に、測定または計算の2つのオプションがあります。 配線の完全な交換から進めているので、短絡電流を計算できます。 シールドが変化し、配線の一部のみである場合、上記のように測定と計算を実行することをお勧めします。

だから、計算。 どのような場合でも、作業を開始してワイヤを購入する前に実行して、パラメータを評価することは理にかなっています。 抵抗の初期値として、同じIEC規格から抵抗の最大許容値を取得します（以下のデータは銅のみのものです）。

セクションmm²	抵抗、オーム/ km
1,5	12,2
2.5	7.56
4	4.70
6	3.11

さらなる計算。 以下を見てみましょう：私たちのコンセントには、シールドから50mのケーブルを敷設する必要があります。 抵抗が12.2オーム/ kmで、断面積が2.5mm²のケーブルを選択するとします。

このコンセントの接続ポイントでのネットワーク抵抗は次のとおりです。

$$

$$Z_ {netプラグ} = Z_ {net} +2 \ cdot l \ cdot R = 1,258 + 2 \ cdot 50 \ cdot \ frac {12,2} {1000} = 2,478 \ Omega$$

注意すべき重要な点がいくつかあります。 抵抗にはワイヤに2本の導体があるため、ケーブル抵抗に2を掛ける必要があります。また、測定された抵抗は複雑な量ですが、計算では無効成分を無視できます。 また、値は表のオーム/ kmで示されているため、メートルへの変換が必要です。

上記の式を使用して、最小短絡電流を計算します。

$$

$$\ frac {c_ {min} \ cdot U_ {N}} {Z_ {net}} = \ frac {0.95 \ cdot 230} {2,478} = 88.2 A$$

また、この結果から、シャットダウンを保証するには、最大8 AのCマシンまたは16 AのBマシンを使用する必要があることが明らかです。


マシンはケーブルのみを保護し、コンセントに差し込まれたものを短絡から保護しないことに注意してください。

そのような計算の主な欠点は何ですか？ たとえば、端子の抵抗や保護デバイスの抵抗は考慮していません。 その抵抗は小さく、原則として、計算に0.1-0.15オームを追加すると、この不正確さを補うことができます（上記の例では、短絡電流は83Aになりますが、この場合は役割を果たしません）。

残念ながら、ケーブルを購入する実際のケース（少なくともソビエト後の空間）があり、その実際の断面は記載されたものよりも小さい（たとえば、2.5mm²ではなく2.1）。 また、シングルコアワイヤでは、これを（たとえばキャリパーで）それでも確認できる場合は、マルチコアワイヤでは忘れることができます。 ここでは測定のみが役立ちます。

ケーブルは長尺で販売されており、すべての導体を直列に接続することで長さを損なう可能性があります。 そのため、ワイヤの実際の抵抗を測定および計算し、将来、この値を機械の計算および選択に使用できるようになります。

短絡および負荷電流用の保護デバイスの選択

最初に、計算を実行して多くのコンシューマーを接続します。これにより、例がより具体的になり、大きなコンシューマーから小さなコンシューマーへと移行します。

電気ストーブ

シールドからコンセントまで15 mmの6mm²の銅ケーブルが敷かれています。

短絡電流：

$$

$$I_ {kmin} = \ frac {0.95 \ cdot 230} {1.258 + 2 \ cdot 15 \ cdot \ frac {3.11} {1000}} = 161.7 A$$

32AのBマシンまたは16AのCマシンが可能です（ストーブではBマシンは非常に正常ですが、16A Cマシンは小さすぎます）。 前に書いたように、ストーブの総電力は9200 Wで、40Aを意味します。 最大可能マシンは32 Aであるため、すべてをすぐにオンにできないという事実から進めなければなりません。 正確に何-消費に依存します。 原則として、一部の調理器具では、2つのバーナーとオーブンの組み合わせで25 Aが得られますが、これを行うことができます。

洗濯機

シールドからコンセントまで30 mmの2.5mm²のケーブルが敷かれています。

短絡電流：

$$

$$I_ {kmin} = \ frac {0.95 \ cdot 230} {1.258 + 2 \ cdot 30 \ cdot \ frac {7.56} {1000}} = 127.7 A$$

電気モーターは機械に組み込まれているため、Cマシン、この場合はC10Aを選択する価値があります。

電気ケトル

シールドからコンセントまで20 mmの2.5mm²のケーブルが敷かれています。

短絡電流：

$$

$$I_ {kmin} = \ frac {0.95 \ cdot 230} {1.258 + 2 \ cdot 20 \ cdot \ frac {7.56} {1000}} = 140.0 A$$

通常、電気ケトルだけがオンになっているわけではないため（これがキッチンです）、ここではB16A-B20Aのようなものを選択することをお勧めします。

その他の電化製品

ここでは、主に鉄または掃除機について話します（先ほど述べた大規模な消費者から）。 原則として、それらは任意のコンセントに差し込むことができるため、一般的には最も遠いコンセントの電流を計算するだけで十分です（88.2 AとB16Aを使用した上記の例はまさにその場合です）。 それがうまくいかない場合は、より大きなセクションを取り、コンセントに刻印を入れ、同じ鉄に特別なコンセントを提供する必要があります（ワイヤは掃除機に十分な長さです）。

一方では、各コンセントにマシンを選択できます。他方では、場合によっては統合したいこともあり、ケーブルやスイッチを購入するときはさらに簡単になります。

照明の場合も計算は似ていますが、ここではキットの端子が2.5mm²のマルチコアに適しており、きしみがあるため、断面積が1.5mm²のワイヤがより頻繁に使用されます。 しかし、特にLED照明に関しては、それほど大きな電流はありません。

ダッシュボードでのデバイス調整

そのため、次の重要なデータがあります。

• 入力デバイス最大40A
• シールドの短絡電流173.7 A
• 電気ストーブ-最大V32A
• 洗濯機-C10A
• ソケット-B16A

他のデバイスは現在重要ではありません。

そのため、まず入力デバイスを選択します。 始めるために、いくつかの異なるタイプの40Aサーキットブレーカーを取り上げましょう（以下、シーメンスSimaris Curvesプログラムを使用します。記事の最後でプログラムについて詳しく説明します）。TN接地システムの状況を検討します。



このグラフは、パネルへの入力での短絡電流と、タイプB、C、およびEのサーキットブレーカーの曲線を示しています。後者は、「選択的サーキットブレーカー」としても知られています（遅れて大きな短絡電流もカットするため、より低いサーキットブレーカーに選択的） 。 このシステム（TN）では、コンセントへのケーブルの時間は0.4秒と決定されますが、配電ネットワーク（開路スイッチと別々のブランチのサーキットブレーカーとの間のネットワーク）の場合、この時間は5秒です。 いずれの場合も、シャットダウン時間が長すぎる、つまり5秒を超えています。


この場合の解決策は、ヒューズ断路器を使用することです。 実際、通常のヒューズですが、回路ブレーカーの外観があります。

次のようになります。



たとえば、インターネットから出会った最初の写真、D02タイプのヒューズ（「プラグ」）が組み込まれたHagerのディスコネクタを撮影しました。 63Aと表示されていますが、サイズが同じであるため、この断路器にはすべてのヒューズD02を取り付けることができます。
したがって、時間-電流特性は次のとおりです（gGは汎用ヒューズの略です）。



最大シャットダウン時間は3.2秒で、標準に準拠しています。 ここで、以下の選択性を見てみましょう。つまり、上記で計算された対応する電流でB32、B16、C10と比較してみましょう。 最初のB32とヒューズ：



ここではすべて問題ありません。各保護デバイスの応答時間はグラフからはっきりと見えます。 当然、小さなスイッチの場合は状況が改善されます。



一般的に、たとえば以下に示すように、各メーカーの保護デバイスのセレクターテーブルがあります。



特性B、大きなもの-Cの回路ブレーカーの小さな表。青は回路ブレーカーの定格電流を示し、明るい背景の黒は選択性の境界電流を示します。 両方の表は、シーメンスのサーキットブレーカの40Aヒューズに対する選択性を表しています。 このようなテーブルの欠点は、選択性が除外されていないものの、場合によっては考慮されていないため、すべての組み合わせをチェックすることが非常に難しいことです。

TT接地システムの状況

この状況では、流通ネットワークの切断は1秒以内に、エンドコンシューマーは0.2秒以内に発生する必要があります（従来、このような値）。 そして、短絡電流が前述の電流に対応すると仮定すると、消費者は時間通りにオフになり（回路ブレーカーは最大0.1秒動作します）、入力デバイスの状況は悪化します。 同じ40Aヒューズが3.2秒で切れます。 一般に、額面どおりに下がる必要があります。



ご覧のとおり、32Aでもヒューズはシャットダウン時間の基準を満たしていませんが、25Aのすべてのデバイスを使用できます。 この場合、選択スイッチで停止し、一般的に次の図を取得することは理にかなっています。



自動機械B16AおよびC10Aは選択的で、B20Aは短絡の場合のみであり、長期運転の場合はそうではありません。 後者は原則として適用できます。選択スイッチがノックアウトされた場合、V20Aを超える負荷に問題がある可能性があることを覚えておく必要があります。

追加情報

UDT差動電流デバイス

規格の推奨によると、短絡電流と過負荷に対する保護デバイスごとに個別のUDTを配置する価値があります。 特に電化製品が水と接触したり、湿度が高い場所では、オンデマンドで必須です。

普遍的でコンパクトなソリューションとして、過電流保護を内蔵した差動電流で制御される推奨回路ブレーカー（差動回路ブレーカー、RCBO）。 価格はコンビネーションスイッチ+ UDTよりも高いですが。 TTシステムでこのようなデバイスを使用するには、合理的な要件もあります。 TTシステムでこの理由は、TNシステムと比較してクロージャーの1つの特徴があるためです。 TTシステムの場合、接地は電源からではなく、消費者の場所で実行されるため、実際には、相とハウジング缶の間の（ほとんどの場合に発生する）故障電流は相とニュートラルの間よりも小さい（TNシステムでは、これらの値はほぼ同じです） ） 実際、これは非常に大きな差動電流ですが、回路ブレーカーが動作するのに十分な大きさではない場合もありますが、単純なUDTには大きすぎる値に達します。

ご注意 UDTは以前は規格ではRCDと呼ばれていましたが、IECによると正しい名前は差動電流デバイスです。

フラップサイズ

アパートを持っている人にとっては実際です（エネルギー会社はメーターの近くにメインスイッチを必要とするかもしれませんが、時には彼らは気にしないので、あなたはすべてを家に置くことができます）。 スペースを節約する必要はありません。 半分空のシールドを取る方が良いですが、それを使用する方が便利であり、常に拡張の機会があります。

プログラム

私が知っているプログラムは以下のとおりです。 唯一の自然な欠点は、低電圧ネットワーク専用の専用機器の使用です。 以下のプログラムはすべて無料ですが、ダウンロードまたは初回実​​行には無料登録が必要な場合があります。 それらは個人の好みの順に並べられます。

• Siemens Simaris Curves-上記で使用したプログラムは、長年にわたって変更されていませんが、同じ制限機能の比較を改善することができます（手動で行うことがたくさんあります）。
• ABBカーブ-最近大幅に改善されており、機能の数は以前のプログラムよりも多くなっていますが、少し混乱している場合があります。 IECに準拠したヒューズを使用することもできますが、かなり制限されていますが、ヒューズだけではありません。
• Eaton CurveSelect-保護応答曲線を含むExcelファイル。 悲しいかな、必須の応答曲線のみで、最小ではありません。選択性の観点から適用性がかなり制限されているためです。
• Schneider Electricのオンラインリソースは、 Mozillaでは機能しません。一般的にはあまり便利ではありません。 ここにリンクを挿入しました。見つけるのが非常に難しく、現在動作していない別のプログラムにリンクを頻繁にスローするためです。

参照資料

• 前の記事 、より一般的な
• IEC辞書
• シュナイダーエレクトリックのオンライン電気設置ガイド 。 英語版またはドイツ語版がより完全になりました