Ejemplo de cálculo para centralita

Red eléctrica doméstica Part Deux

En este artículo quiero dar un ejemplo de la elección del equipo para el panel en el apartamento, una continuación condicional del artículo anterior (algunos puntos teóricos se describieron más detalladamente allí). Porque tal subtítulo.

Datos de origen

Dado que, de hecho, hay muchas condiciones posibles, aquí presentaré una serie de restricciones para que el ejemplo sea más específico. Alguien puede tener más suerte, alguien menos, pero así es la vida.
Por lo tanto, hay una fuente de alimentación monofásica, un medidor con una corriente nominal de 50 A está instalado en el tablero. La compañía de energía permite una potencia de entrada máxima de 40 A. Protección contra sobrecarga. Todo el cableado cambia por completo. Puede reemplazar el cableado desde los terminales fuente del medidor (para esto debe llamar a un instalador para quitar los sellos). Si la casa está diseñada y construida normalmente, ya se ha colocado algo normal, como 4 mm² de cobre, desde el medidor hasta el panel.

Como en el artículo anterior, procedo del voltaje de acuerdo con las normas IEC a 230 V.

El consumo

Es importante determinar qué se consumirá y qué corrientes se pueden esperar. Para hacer esto, debe hacer una lista de consumidores con su consumo máximo para determinar la sección transversal del cable. Debe comprender que la potencia de conexión máxima en el caso anterior será de solo 9,200 vatios, por lo tanto, al mismo tiempo, encienda todo en una estufa eléctrica (de 8800 a 10200 vatios) y luego otra plancha (hasta 2400 vatios) y una aspiradora (900-2000 vatios) no vale la pena. Aquí es necesario lograr un equilibrio entre conveniencia y oportunidad y sacrificar algo.

En principio, debe comprender qué funciona y con qué poder. La misma lavadora consume toda la potencia durante los primeros 15-20 minutos mientras el agua se calienta y se enjuaga con polvo, luego la potencia es del 10-15% del valor especificado en el pasaporte. Como todo esto es muy individual, tomaremos lo siguiente para cálculos adicionales de grandes consumidores (según nuestra propia experiencia):

• lavadora 2300 W (carga 6 kg, modelos nuevos)
• cocina 9200 W
• Hervidor eléctrico de 2000 W
• 2400 vatios de hierro
• aspiradora 1600 W

Se trataba de la carga. Ahora pasemos a las corrientes de cortocircuito.

Corrientes de cortocircuito

Escudo

Como mencioné en un artículo anterior, el cálculo mostrará algún valor, que en la vida real no es aplicable, especialmente si las redes a las que está conectada la casa no son nuevas. En cualquier caso, para obtener datos a partir de los cuales puede basarse en el cálculo, son medidas. Existen dispositivos especiales que están esencialmente conectados y miden la resistencia de la red hasta este punto. El dispositivo también muestra el valor calculado de la corriente de cortocircuito en el sitio de medición, pero este valor solo se puede utilizar para una evaluación general, ya que se calcula en función de los parámetros actuales (por ejemplo, voltaje en la red). Por lo tanto, solo la resistencia medida debe tomarse como base.

La medición en sí tampoco es la respuesta final, ya que las corrientes cortas pueden cambiar debido a modificaciones en la red, como reparaciones o reemplazos de equipos, o cambios en los modos en redes de media tensión. Por lo tanto, el valor medido debe "degradarse" para garantizar la protección incluso para más adelante.

Hay una serie de factores que pueden tenerse en cuenta volviendo a calcular el valor medido.

En primer lugar, la medición se lleva a cabo en condiciones normales, y cuando se produce un cortocircuito, los cables se calientan y aumenta su resistencia eléctrica.

En segundo lugar, hay un error de medición del propio dispositivo, que en algunos casos puede ser de hasta el 30%.

En tercer lugar, la influencia de la red de media tensión. El cambio máximo en las corrientes de cortocircuito en la red de baja tensión debido a cambios en la red de media tensión es del 10-12%.

Todos estos factores conducen al hecho de que el valor de resistencia medido debe incrementarse en 1.6-1.7 veces.

Supongamos que el dispositivo muestra un valor de 0,74 ohmios y una corriente de cortocircuito de 308 A cuando está conectado a los terminales de entrada de nuestra pantalla. La cifra es bastante grande, ahora contaremos la peor opción.

Corrija la resistencia de la red:

$$

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

Además, de acuerdo con IEC 60038, consideramos la corriente mínima de cortocircuito para la red a 1000 V con un cambio de voltaje de más o menos 10%

$$

$$\ frac {c_ {min} \ cdot U_ {N}} {Z_ {net}} = \ frac {0.95 \ cdot 230} {1.258} = 173.7 A$$

Como puede ver, la mínima corriente de cortocircuito posible es casi 2 veces menor que la calculada.

Consumidores finales

Entonces, tenemos una corriente de cortocircuito en la entrada al blindaje. Pero el equipo incorporado allí debe proteger los cables a lo largo de toda su longitud, y no solo cerca del escudo. Luego hay dos opciones: medición o cálculo. Como procedo de un reemplazo completo del cableado, se pueden calcular las corrientes de cortocircuito. Si el blindaje cambia y solo una parte del cableado, se recomienda realizar mediciones y cálculos, como se describió anteriormente.

Entonces, el cálculo. Tiene sentido llevarlo a cabo antes de comenzar a trabajar y comprar cables para evaluar los parámetros en cualquier caso. Como valores iniciales para las resistencias, tomamos los valores máximos permitidos de las resistencias de los mismos estándares IEC (los datos a continuación son solo para cobre):

Sección mm²	Resistencia, Ohm / km
1,5	12,2
2,5	7.56
4 4	4.70
6 6	3.11

Cálculo adicional. Lleve lo siguiente: a nuestro tomacorriente necesita tender 50 m de cable desde el blindaje. Supongamos que elegimos un cable con una sección transversal de 2.5 mm² con una resistencia de 12.2 ohmios / km.

La resistencia de la red en el punto de conexión de esta salida será:

$$

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

Hay varios puntos que es importante tener en cuenta. La resistencia del cable debe multiplicarse por 2, ya que la resistencia tiene dos conductores en el cable, y aunque la resistencia medida es una cantidad compleja, el componente reactivo puede descuidarse para el cálculo. Además, los valores se dan en ohmios / km en la tabla, por lo tanto, se requiere la conversión a metros.

Usando la fórmula anterior, calculamos la corriente mínima de cortocircuito:

$$

$$\ frac {c_ {min} \ cdot U_ {N}} {Z_ {net}} = \ frac {0.95 \ cdot 230} {2.478} = 88.2 A$$

Y a partir de este resultado, está claro que para un apagado garantizado, debe tomar un máximo de una máquina C a 8 A o una máquina B a 16A.


Aquí es importante tener en cuenta nuevamente: las máquinas protegen solo el cable, no protegen contra cortocircuitos lo que está enchufado a la toma de corriente .

¿Cuáles son las principales desventajas de tal cálculo? No tenemos en cuenta la resistencia de los terminales, por ejemplo, o la resistencia de los dispositivos de protección. Su resistencia es pequeña y, en principio, agregar 0.1-0.15 Ohms al cálculo puede compensar esta inexactitud (en el ejemplo anterior, la corriente corta será 83A, que en este caso no juega un papel).

Desafortunadamente, hay casos reales (en el espacio postsoviético, al menos) cuando compra un cable, y su sección transversal real es inferior a la escrita (por ejemplo, 2.1 en lugar de 2.5 mm²). Y si en un cable de un solo núcleo todavía se puede verificar (con un calibrador, por ejemplo), entonces, para un cable de múltiples núcleos, puede olvidarse de él. Solo la medición ayudará aquí.

El cable se vende en grandes longitudes, puede dañar la longitud conectando todos los conductores en serie. Por lo tanto, será posible medir y calcular la resistencia real del cable y, en el futuro, utilizar este valor para el cálculo y la selección de máquinas.

Selección de dispositivos de protección para corrientes cortas y de carga.

Primero, realizaremos el cálculo para conectar una cantidad de consumidores, de modo que el ejemplo sea más específico y comencemos desde consumidores más grandes a otros más pequeños:

Estufa electrica

Se coloca un cable de cobre de 6 mm², desde el blindaje hasta la salida, 15 metros.

Corriente de cortocircuito:

$$

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

Es posible una máquina B para 32A o una máquina C para 16A (una máquina B es bastante normal para una estufa, pero una máquina C de 16A no es suficiente). Como escribí anteriormente, la potencia total de la estufa es de 9200 W, lo que significa 40A. Dado que la máquina máxima posible es de 32 A, debemos proceder del hecho de que no se puede encender todo de inmediato. Qué exactamente - depende del consumo. En principio, para algunas cocinas, una combinación de 2 quemadores y un horno proporciona 25 A, puede hacer esto.

Lavadora

Se coloca un cable de 2,5 mm², desde el blindaje hasta la salida, 30 metros.

Corriente de cortocircuito:

$$

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

Dado que el motor eléctrico está integrado en la máquina, vale la pena elegir una máquina C, en este caso C10A.

Hervidor eléctrico

Se coloca un cable de 2,5 mm², desde el blindaje hasta la salida de 20 metros.

Corriente de cortocircuito:

$$

$$I_ {kmin} = \ frac {0.95 \ cdot 230} {1.258 + 2 \ cdot 20 \ cdot \ frac {7,56} {1000}} = 140,0 A$$

Dado que el hervidor eléctrico generalmente no es el único encendido (esta es la cocina), aquí le aconsejaría que elija algo como B16A-B20A.

Otros aparatos electricos

Aquí estamos hablando principalmente de una plancha o aspiradora (de los grandes consumidores que mencioné anteriormente). En principio, se pueden enchufar a cualquier salida, por lo que, en general, es suficiente calcular la corriente para la salida más distante (el ejemplo anterior con 88.2 A y B16A es solo ese caso). Si no funciona, debe tomar una sección más grande, hacer inscripciones en las salidas y proporcionar salidas especiales para el mismo hierro (los cables son lo suficientemente largos para las aspiradoras).

Por un lado, puede elegir una máquina automática para cada toma de corriente, por otro lado, a veces desea unificar, y aún más fácil al comprar cables e interruptores, aquí todos deciden por sí mismos.

Para la iluminación, el cálculo es similar, pero aquí se usa con mayor frecuencia un cable con una sección transversal de 1,5 mm², ya que los terminales del kit pueden ser adecuados para múltiples núcleos de 2,5 mm² y luego con un crujido. Pero no hay corrientes tan grandes, especialmente cuando se trata de iluminación LED.

Coordinación de dispositivos en el tablero

Entonces, hay los siguientes datos importantes:

• Dispositivo de entrada máximo 40A
• Corriente de cortocircuito en la pantalla 173,7 A
• Estufa eléctrica - máximo V32A
• Lavadora - C10A
• Zócalos - B16A

Otros dispositivos actualmente no son importantes.

Entonces, antes que nada, elija un dispositivo de entrada. Para empezar, tomemos algunos tipos diferentes de interruptores automáticos de 40A (en adelante utilizaremos el programa Curvas Simaris de Siemens, escribí más sobre los programas al final del artículo) y consideremos la situación del sistema de puesta a tierra TN.



Este gráfico muestra la corriente de cortocircuito en la entrada al panel y las curvas de los interruptores automáticos de los tipos B, C y E. Este último también se conoce como un "interruptor automático selectivo" (selectivo para los interruptores automáticos posteriores, ya que desconecta incluso las corrientes de cortocircuito grandes con un retraso de tiempo) . En este sistema (TN), se determina un tiempo de 0.4 segundos para los cables a las salidas, mientras que para una red de distribución (cuál es la red entre el interruptor de apertura y los interruptores automáticos en ramas separadas), este tiempo es de 5 segundos. En todos los casos, el tiempo de apagado es demasiado alto, es decir, más de 5 segundos.


La solución en este caso puede ser usar un seccionador con fusible. De hecho, un fusible ordinario, pero con la apariencia de un interruptor automático.

Se ve así:



Por ejemplo, tomé la primera foto que apareció en Internet, un seccionador de Hager con fusibles incorporados del tipo D02 ("enchufes"). Dice 63A, pero como el tamaño es el mismo, se puede instalar cualquier fusible D02 en este seccionador.
Entonces, la característica de tiempo-corriente es la siguiente (gG significa fusible de propósito general):



El tiempo máximo de apagado es de 3.2 segundos, que cumple con los estándares. Ahora echemos un vistazo a la selectividad a continuación, es decir, compare con B32, B16 y C10 con las corrientes correspondientes calculadas anteriormente. Primero B32 y fusible:



Aquí todo está bien, el tiempo de respuesta de cada uno de los dispositivos de protección es claramente visible desde el gráfico. Naturalmente, la situación para los interruptores pequeños será mejor:



En general, hay tablas de selección para dispositivos de protección para cada fabricante, por ejemplo, como se indica a continuación.



Una tabla pequeña para interruptores automáticos con la característica B, una grande: C. El azul indica la corriente nominal del interruptor automático, el negro sobre un fondo claro indica la corriente límite de selectividad. Ambas tablas representan la selectividad de los interruptores automáticos de Siemens a su fusible de 40A. El inconveniente de tales tablas es que es muy difícil verificar todas las combinaciones, porque algunos casos ni siquiera se han considerado, aunque no se descarta la selectividad.

Situación del sistema de puesta a tierra TT

En esta situación, la desconexión en la red de distribución debería ocurrir en 1 segundo, para los consumidores finales en 0.2 segundos (históricamente, tales valores). Y si suponemos que las corrientes de cortocircuito corresponden a las discutidas anteriormente, entonces los consumidores se apagarán a tiempo (el disyuntor funciona hasta 0.1 segundos), entonces la situación es peor para el dispositivo de entrada. El mismo fusible de 40 A se fundirá en 3.2 segundos. En general, debe bajar al valor nominal:



Como puede ver, el fusible incluso a 32 A no cumple con los estándares para el tiempo de apagado, pero se pueden usar todos los dispositivos a 25 A. En este caso, tiene sentido detenerse en el interruptor selectivo y generalmente obtener la siguiente imagen:



Las máquinas automáticas B16A y C10A son selectivas, B20A, solo para el caso de un cortocircuito, pero no para el funcionamiento continuo. Lo último, en principio, se puede aplicar, solo debe recordar que si se desconectó un interruptor selectivo, entonces podría haber un problema con la carga más allá de V20A.

Información adicional

Dispositivo de corriente diferencial UDT

De acuerdo con la recomendación de los estándares, vale la pena colocar UDT separados para cada dispositivo de protección contra corrientes de cortocircuito y sobrecargas. Los estándares obligatorios a pedido son los enchufes, especialmente donde hay contacto de aparatos eléctricos con agua o donde hay mucha humedad.

Los interruptores automáticos controlados por corriente diferencial con protección integrada contra sobrecorriente (interruptores diferenciales, RCBO) se recomiendan como una solución universal y compacta. Aunque el precio es más alto que la combinación interruptor + UDT. También hay un requisito razonable para el uso de tales dispositivos en sistemas TT. La razón de esto para los sistemas TT es que hay una característica de los cierres en comparación con los sistemas TN. Dado que en el caso de un sistema TT, la conexión a tierra no se realiza desde la fuente de alimentación, sino en la ubicación del consumidor, de hecho, la corriente de falla entre la fase y la carcasa puede (y ocurre con mayor frecuencia) es menor que entre la fase y el neutro (en los sistemas TN, estos valores son casi idénticos ) De hecho, esta es una corriente diferencial muy grande, pero a veces no lo suficientemente grande como para que funcione el disyuntor, pero alcanza valores demasiado altos para un UDT simple.

Nota UDT anteriormente se llamaba RCD en las normas, de acuerdo con IEC, el nombre correcto es el dispositivo de corriente diferencial .

Tamaño de la aleta

Real para aquellos que tienen un apartamento (la compañía de energía puede requerir un interruptor principal cerca del medidor, pero a veces no les importa, entonces puede mantener todo en casa). No hay necesidad de ahorrar espacio. Es mejor tomar un escudo que esté medio vacío, pero será más conveniente trabajar con él y siempre habrá una oportunidad de expansión.

Programas

Los programas que conozco se enumeran a continuación. El único inconveniente natural es el uso de equipos exclusivos para redes de baja tensión. Todos los programas a continuación son gratuitos, pero a veces requieren un registro gratuito para descargar o ejecutar por primera vez. Se organizan en orden de preferencia personal.

• Curvas Siemens Simaris: el programa utilizado anteriormente no ha cambiado durante muchos años, aunque se puede mejorar la comparación de la misma función de limitación (hay mucho que hacer manualmente).
• Curvas ABB: recientemente ha mejorado mucho, el número de funciones es mayor que el del programa anterior, pero a veces es un poco confuso. También es posible usar fusibles de acuerdo con IEC para comparación, no solo los suyos, aunque bastante limitados.
• Eaton CurveSelect: archivo de Excel con curvas de respuesta de protección. Por desgracia, solo con curvas de respuesta obligatorias, pero no mínimas, porque la aplicabilidad es bastante limitada en términos de selectividad.
• Un recurso en línea de Schneider Electric no funciona con Mozilla, en general no es muy conveniente. , .

Referencias

• ,
• Schneider Electric.