Sélection d'une machine en fonction de la puissance de la charge, de la section du câble et du courant : principes et formules de calcul

Pour organiser une alimentation électrique interne sans problème, il est nécessaire d'attribuer des branches distinctes. Chaque ligne doit être équipée de son propre dispositif de protection qui protège l'isolation du câble de la fonte. Cependant, tout le monde ne sait pas quel appareil acheter. Êtes-vous d'accord?

Vous apprendrez tout sur le choix des machines automatiques en fonction de la puissance de charge dans l'article que nous avons présenté. Nous vous expliquerons comment déterminer la note pour trouver un switch de la classe requise. La prise en compte de nos recommandations garantit l'achat des dispositifs requis capables d'éliminer les situations dangereuses lors du fonctionnement du câblage.

Commutateurs automatiques pour réseaux domestiques

Les organismes de distribution d'électricité relient les maisons et les appartements en effectuant des travaux de raccordement du câble au tableau. Toutes les installations de câblage dans les locaux sont réalisées par ses propriétaires ou par des spécialistes embauchés.

Pour sélectionner un disjoncteur pour protéger chaque circuit individuel, vous devez connaître son calibre, sa classe et quelques autres caractéristiques.

Paramètres de base et classification

Les appareils électroménagers sont installés à l'entrée d'un circuit électrique basse tension et sont conçus pour résoudre les problèmes suivants :

• activation ou mise hors tension manuelle ou électronique d'un circuit électrique ;
• protection des circuits : coupure de courant en cas de surcharge mineure à long terme ;
• Protection des circuits : coupure instantanée du courant en cas de court-circuit.

Chaque interrupteur possède une caractéristique, exprimée en ampères, appelée courant nominal (je_n) ou "valeur nominale".

L'essence de cette valeur est plus facile à comprendre à l'aide du coefficient de dépassement de la valeur nominale :

K = je / je_n,

où I est la force actuelle réelle.

• K < 1,13 : le déclenchement ne se produira pas dans l'heure ;
• K > 1,45 : l'arrêt se produira dans un délai d'une heure.

Ces paramètres sont fixés dans la clause 8.6.2. GOST R 50345-2010. Pour savoir combien de temps il faudra pour qu'un arrêt se produise à K>1,45, vous devez utiliser un graphique reflétant la caractéristique temps-courant d'un modèle de machine spécifique.

Si le courant dépasse la valeur nominale de l'interrupteur de 2 fois pendant une longue période, l'ouverture se produira dans un délai de 8 secondes à 4 minutes. La vitesse de réponse dépend des paramètres du modèle et de la température ambiante

De plus, chaque type de disjoncteur possède une plage de courant définie (je_un), auquel le mécanisme de déclenchement instantané est activé :

• classe "B": je_un = (3 * je_n ..5*Je_n];
• classe "C": je_un = (5 * je_n ..10*Je_n];
• classe "D": je_un = (10 * je_n .. 20 * je_n].

Les appareils de type « B » sont principalement utilisés pour les lignes de longueur considérable. Dans les locaux d'habitation et de bureaux, des disjoncteurs de classe «C» sont utilisés et des dispositifs marqués «D» protègent les circuits où se trouvent des équipements à coefficient de courant de démarrage élevé.

La gamme standard d'appareils ménagers comprend des appareils de 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 et 63 A.

Conception structurelle des versions

Dans le moderne disjoncteur Il existe deux types de déclencheurs : thermiques et électromagnétiques.

Un déclencheur bimétallique a la forme d'une plaque créée à partir de deux métaux conducteurs avec des dilatations thermiques différentes.Cette conception, en cas de dépassement prolongé de la valeur nominale, entraîne un échauffement de la pièce, sa flexion et l'activation du mécanisme de coupure.

Pour certaines machines, vous pouvez utiliser la vis de réglage pour modifier les paramètres du courant auquel l'arrêt se produit. Dans le passé, cette technique était souvent utilisée pour « peaufiner » un appareil, mais cette procédure nécessite des connaissances spécialisées approfondies et plusieurs tests.

En tournant la vis de réglage (mis en évidence par un rectangle rouge) dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, vous pouvez obtenir un temps de réponse plus long pour le déclencheur thermique.

Aujourd'hui, sur le marché, vous pouvez trouver de nombreux modèles de calibres standards de différents fabricants, dont les caractéristiques temps-courant sont légèrement différentes (mais sont en même temps conformes aux exigences réglementaires). Il est donc possible de sélectionner une machine avec les réglages « usine » nécessaires, ce qui élimine le risque d'un mauvais calibrage.

Le déclencheur électromagnétique évite la surchauffe de la ligne suite à un court-circuit. Il réagit presque instantanément, mais la valeur actuelle doit être plusieurs fois supérieure à la valeur nominale. Structurellement, cette pièce est un solénoïde. La surintensité génère un champ magnétique qui déplace le noyau, coupant ainsi le circuit.

Respect des principes de sélectivité

S'il existe un circuit électrique dérivé, il est possible d'organiser la protection de telle sorte qu'en cas de court-circuit, seule la branche sur laquelle survient la situation d'urgence soit déconnectée. À cette fin, le principe de la sélectivité des commutateurs est utilisé.

Un schéma visuel montrant le principe de fonctionnement d'un système de disjoncteur avec une fonction implémentée de sélectivité (sélectivité) de fonctionnement lorsqu'un court-circuit se produit

Pour garantir un arrêt sélectif, des disjoncteurs à coupure instantanée sont installés aux étages inférieurs, coupant le circuit en 0,02 à 0,2 secondes. L'interrupteur situé à un étage supérieur a soit un retard de fonctionnement de 0,25 à 0,6 s, soit est réalisé selon un circuit « sélectif » spécial conformément à la norme DIN VDE 0641-21.

Pour une sécurité garantie fonctionnement sélectif des machines Il est préférable d'utiliser des machines d'un seul fabricant. Pour les interrupteurs d'une même gamme de modèles, il existe des tableaux de sélectivité qui indiquent les combinaisons possibles.

Les règles d'installation les plus simples

La section du circuit qui doit être protégée par un interrupteur peut être monophasée ou triphasée, avoir un fil neutre ainsi qu'un fil PE (terre). Par conséquent, les machines ont de 1 à 4 pôles auxquels le conducteur est connecté. Lorsque les conditions de déclenchement sont créées, tous les contacts sont déconnectés simultanément.

Les machines du panneau sont montées sur un rail DIN spécialement désigné. Il offre une connexion compacte et sûre, ainsi qu'un accès pratique au commutateur

Les machines sont installées comme suit :

• unipolaire par phase ;
• bipolaire pour phase et neutre ;
• tripolaire pour 3 phases ;
• tétrapolaire pour 3 phases et neutre.

Il est toutefois interdit de :

• installer des disjoncteurs unipolaires au neutre ;
• insérez le fil PE dans la machine ;
• installez trois disjoncteurs unipolaires au lieu d'un disjoncteur tripolaire, si au moins un consommateur triphasé est connecté au circuit.

Toutes ces exigences sont précisées dans le PUE et doivent être respectées.

Dans chaque maison ou pièce alimentée en électricité, une machine d'introduction est installée.Sa valeur nominale est déterminée par le fournisseur et cette valeur est précisée dans le contrat de raccordement électrique. Le but d'un tel interrupteur est de protéger la zone allant du transformateur au consommateur.

Après la machine d'introduction, un compteur (monophasé ou triphasé) est connecté à la ligne et dispositif de courant résiduel, dont les fonctions diffèrent du fonctionnement de l'interrupteur automatique et différentiel.

Si la pièce est câblée en plusieurs circuits, chacun d'eux est protégé par un disjoncteur séparé dont la puissance indiqué sur l'étiquette. Leurs calibres et classes sont déterminés par le propriétaire des lieux, en tenant compte du câblage existant ou de la puissance des appareils connectés.

Le compteur électrique et les disjoncteurs sont installés dans un tableau de distribution qui répond à toutes les exigences de sécurité et peut facilement être intégré à l'intérieur de la pièce.

Lors du choix d'un emplacement tableau électrique Il ne faut pas oublier que les propriétés du dégagement thermique sont affectées par la température de l'air. Par conséquent, il est conseillé de placer le rail avec les machines à l'intérieur même de la pièce.

Calcul de la dénomination requise

La fonction de protection principale du disjoncteur s'étend au câblage, le calibre est donc sélectionné en fonction de la section du câble. Dans ce cas, l'ensemble du circuit doit assurer le fonctionnement normal des appareils qui y sont connectés. Le calcul des paramètres du système est simple, mais de nombreuses nuances doivent être prises en compte afin d'éviter les erreurs et les problèmes.

Détermination de la puissance totale des consommateurs

L'un des principaux paramètres du circuit électrique est la puissance maximale possible des consommateurs d'électricité qui y sont connectés. Lors du calcul de cet indicateur, vous ne pouvez pas simplement résumer les données de passeport des appareils.

Composante active et nominale

Pour tout appareil alimenté à l’électricité, le constructeur est tenu d’indiquer la puissance active (P.). Cette valeur détermine la quantité d'énergie qui sera irrévocablement convertie du fait du fonctionnement de l'appareil et pour laquelle l'utilisateur paiera au compteur.

Mais pour les appareils dotés de condensateurs ou d'une inductance, il existe une autre puissance de valeur non nulle, que l'on appelle réactive (Q). Il atteint l'appareil et revient presque instantanément.

La composante réactive ne participe pas au calcul de l'électricité utilisée, mais avec la composante active, elle forme la puissance dite « totale » ou « nominale » (S), ce qui exerce une charge sur la chaîne.

cos(f) – paramètre avec lequel vous pouvez déterminer la puissance totale (nominale) à partir de la puissance active (consommée). S'il n'est pas égal à un, alors cela est indiqué dans la documentation technique de l'appareil électrique

Il est nécessaire de calculer la contribution d'un appareil individuel à la charge totale sur les conducteurs et le disjoncteur en fonction de sa puissance totale : S = P. /cos(F).

Courants de démarrage accrus

La prochaine caractéristique de certains types d'appareils électroménagers est la présence de transformateurs, de moteurs électriques ou de compresseurs. De tels appareils consomment du courant d'appel (démarrage) lors du démarrage.

Sa valeur peut être plusieurs fois supérieure aux valeurs standards, mais la durée de fonctionnement à puissance accrue est courte et varie généralement de 0,1 à 3 secondes. Une telle surtension à court terme ne déclenchera pas le déclencheur thermique, mais le composant électromagnétique de l'interrupteur, responsable de la surintensité de court-circuit, peut réagir.

Cette situation est particulièrement pertinente pour les lignes dédiées auxquelles sont connectés des équipements tels que des machines à bois.Dans ce cas, vous devez calculer l'ampérage et, peut-être, il est judicieux d'utiliser une machine de classe « D ».

Prise en compte du coefficient de demande

Pour les circuits comportant une grande quantité d'équipements connectés et aucun appareil consommant la plus grande partie du courant, utilisez le facteur de demande (ks). L'intérêt de son utilisation est que tous les appareils ne fonctionneront pas en même temps, donc additionner les puissances nominales conduira à un chiffre surestimé.

Le coefficient de demande pour les groupes de consommateurs d'électricité est établi à l'article 7 du SP 256.1325800.2016. Vous pouvez également vous fier à ces indicateurs pour calculer indépendamment la puissance maximale.

Ce coefficient peut prendre une valeur égale ou inférieure à un. Calculs de puissance de conception (P._r) de chaque appareil se déroule selon la formule :

P._r = ks * S

La puissance nominale totale de tous les appareils est utilisée pour calculer les paramètres du circuit. L'utilisation du coefficient de demande est conseillée pour les bureaux et les petits locaux commerciaux avec un grand nombre d'ordinateurs, de matériel de bureau et d'autres équipements alimentés par un seul circuit.

Pour les lignes comportant un petit nombre de consommateurs, ce coefficient n'est pas utilisé sous sa forme pure. Les appareils qui sont peu susceptibles d'être allumés en même temps que des appareils plus consommateurs d'énergie sont supprimés du calcul de la puissance.

Ainsi, par exemple, il y a peu de chances de travailler dans un salon avec un fer à repasser et un aspirateur en même temps. Et pour les ateliers avec un petit effectif, seuls 2 à 4 des outils électriques les plus puissants sont pris en compte.

Calcul actuel

La machine est sélectionnée en fonction de la valeur de courant maximale autorisée dans la section du circuit. Il est nécessaire d'obtenir cet indicateur en connaissant la puissance totale des consommateurs électriques et la tension du réseau.

Selon GOST 29322-2014, à partir d'octobre 2015, la valeur de tension doit être égale à 230 V pour un réseau régulier et à 400 V pour un réseau triphasé. Cependant, dans la plupart des cas, les anciens paramètres sont toujours en vigueur : respectivement 220 et 380 V. Par conséquent, pour des calculs précis, il est nécessaire de prendre des mesures à l'aide d'un voltmètre.

Vous pouvez mesurer la tension de votre réseau domestique à l'aide d'un voltmètre ou d'un multimètre. Pour ce faire, branchez simplement ses contacts sur une prise de courant.

Un autre problème, particulièrement pertinent pour câblage électrique dans le secteur privé, est la fourniture d'une alimentation électrique avec une tension insuffisante. Les mesures sur de tels objets problématiques peuvent montrer des valeurs en dehors de la plage définie par GOST.

De plus, selon le niveau de consommation électrique de vos voisins, la valeur de la tension peut varier considérablement en peu de temps.

Cela crée un problème non seulement pour le fonctionnement des appareils, mais aussi pour calcul actuel. Lorsque la tension chute, certains appareils perdent tout simplement de l'énergie et certains dotés d'un stabilisateur d'entrée augmentent leur consommation électrique.

Il est difficile d'effectuer des calculs qualitatifs des paramètres de circuit requis dans de telles conditions. Il faudra donc soit poser des câbles de section volontairement grande (ce qui coûte cher), soit résoudre le problème en installant un stabilisateur d'entrée ou en connectant la maison à une autre ligne.

Le stabilisateur est installé à côté du tableau. Il arrive souvent que ce soit le seul moyen d'obtenir des valeurs de tension standards dans la maison

Une fois la puissance totale des appareils électriques trouvée (S) et découvert la valeur de la tension (U), calcul actuel (je) sont réalisées selon des formules qui sont une conséquence de la loi d’Ohm :

je_F = S/U_F pour réseau monophasé

je_je = S / (1,73 * U_je) pour réseau triphasé

Ici l'index "F" désigne les paramètres de phase, et "je» – linéaire.

La plupart des appareils triphasés utilisent le type de connexion « étoile », et c'est également selon ce circuit que fonctionne le transformateur, fournissant du courant au consommateur. Avec une charge symétrique, les forces linéaires et de phase seront identiques (je_je = je_F), et la tension est calculée à l'aide de la formule :

U_je = 1,73 * U_F

Nuances de sélection de la section du câble

La qualité et les paramètres des fils et câbles sont réglementés par GOST 31996-2012. Selon ce document, des spécifications sont élaborées pour les produits manufacturés, pour lesquels une certaine plage de valeurs des caractéristiques de base est autorisée. Le fabricant est tenu de fournir un tableau de correspondance entre la section des conducteurs et le courant maximum de sécurité.

Le courant maximum admissible dépend de la section des fils et de la méthode d'installation. Ils peuvent être posés de manière cachée (dans le mur) ou ouverte (dans un tuyau ou une boîte).

Il est nécessaire de sélectionner un câble de manière à assurer la circulation sûre du courant correspondant à la puissance totale calculée des appareils électriques. Selon le PUE (règles d'installation électrique), le minimum section de fil calculéeutilisé dans les locaux résidentiels doit être d'au moins 1,5 mm².

Les tailles standards ont les valeurs suivantes : 1,5 ; 2,5 ; 4 ; 6 et 10 mm².

Parfois, il y a une raison d'utiliser des fils avec une section transversale supérieure d'un cran au minimum autorisé. Dans ce cas, il est possible de connecter des appareils supplémentaires ou de remplacer ceux existants par des appareils plus puissants sans travaux coûteux et fastidieux de pose de nouveaux câbles.

Calcul des paramètres de la machine

Pour tout circuit, l'inégalité suivante doit être satisfaite :

je_n <= Je_p / 1.45

Ici je_n – le courant nominal de la machine, et je_p – courant admissible pour le câblage. Cette règle garantit un déclenchement garanti lorsque la charge admissible est dépassée pendant une longue période.

L'inégalité « In <= Ip / 1,45 » est la condition principale pour compléter le couple « machine-câble ». Le non-respect de cette règle peut entraîner un incendie dans le câblage.

La puissance nominale de la machine peut être calculée à la fois par la charge totale et par la section des fils du câblage déjà installé. Disons qu'il existe un schéma pour connecter les appareils électriques, mais que le câblage n'a pas encore été posé.

Dans ce cas, la séquence d'actions est la suivante :

1. Calcul de l'intensité totale du courant des appareils électriques connectés au réseau.
2. Sélectionnez une machine avec une dénomination non inférieure à la valeur calculée.
3. Sélection de la section des câbles en fonction du calibre de la machine.

Exemple:

1. S = 4 kW ; I = 4000 / 220 = 18 A ;
2. je_n = 20 A ;
3. je_p >=Je_n * 1,45 = 29 A ; D = 4mm².

Si le câblage a déjà été posé, la séquence d'actions est différente :

1. Détermination du courant admissible pour une section connue et méthode de câblage selon le tableau fourni par le fabricant.
2. Sélection du disjoncteur.
3. Calcul de la puissance des appareils connectés. Equiper un groupe d'appareils de manière à ce que la charge totale sur le circuit soit inférieure à la valeur nominale.

Exemple. Posons deux câbles unipolaires à découvert, D = 6 mm², Alors:

1. je_p = 46 A ;
2. je_n <= Je_p / 1,45 = 32 A ;
3. S = je_n * 220 = 7,0 kW.

Au point 2 du dernier exemple, il y a une légère approximation acceptable. Valeur exacte de I_n =Je_p / 1,45 = 31,7 A arrondi à 32 A.

Choix entre plusieurs dénominations

Parfois, une situation se présente lorsque vous pouvez sélectionner plusieurs machines avec des valeurs nominales différentes pour protéger le circuit.Par exemple, avec une puissance totale d'appareils électriques de 4 kW (18 A), un câblage avec une section de conducteur en cuivre de 4 mm a été choisi avec une réserve². Pour cette combinaison, vous pouvez installer des interrupteurs 20 et 25 A.

Si le schéma de câblage électrique suppose la présence d'une protection à plusieurs niveaux, vous devez alors sélectionner les disjoncteurs de manière à ce que la valeur du calibre le plus élevé (dans la figure de droite - 25 A) soit supérieure à celle des interrupteurs de niveaux inférieurs

L'avantage de choisir un interrupteur avec la valeur nominale la plus élevée est la possibilité de connecter des appareils supplémentaires sans modifier les éléments du circuit. Le plus souvent, c'est ce qu'ils font.

Le choix d'une machine avec un calibre inférieur est soutenu par le fait que son dégagement thermique répondra plus rapidement à un courant accru. Le fait est que certains appareils peuvent présenter un dysfonctionnement, ce qui entraînera une augmentation de la consommation d'énergie, mais pas jusqu'à un court-circuit.

Par exemple, une défaillance du roulement d'un moteur de machine à laver entraînera une forte augmentation du courant dans le bobinage. Si la machine réagit rapidement au dépassement des valeurs autorisées et s'éteint, le moteur ne grillera pas.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Conception d'un disjoncteur et sa classification. La notion de caractéristiques temps-courant et choix du calibre en fonction de la section du câble :

Calcul de la puissance des appareils et sélection d'une machine en utilisant les dispositions du PUE :

Le choix du disjoncteur doit être pris de manière responsable, puisque la sécurité du système électrique de la maison en dépend. Avec tous les nombreux paramètres d'entrée et nuances de calcul, il ne faut pas oublier que la principale fonction de protection de la machine s'applique au câblage.

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