PREVENCE ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ Příklady:
1. Hlavní zásady dimenzování a jištění vedení 2. Dimenzování napájecího vedení k motoru 3. Dimenzování jednofázového rozvodu pod omítku 4. Dimenzování vedení při zohlednění uložení a teploty okolí
Ing. Miroslav Fiala 2004
1
Hlavní zásady dimenzování a jištění vedení 1. Výpočet proudu uvažovaného v obvodu. 2. Volba jistícího přístroje k proudu uvažovaném v obvodu. 3. Volba nebo výpočet průřezů vodičů (fázových, středních a ochranných) obvodu s ohledem na jištění. 4. Výpočet zkratových proudů a ověření, zda: - vodiče i přístroje z hlediska zkratových proudů vyhovují a - je zajištěna ochrana i před minimálními zkratovými proudy 5. Ověření, zda je zajištěna ochrana před dotykem neživých částí samočinným odpojením. 6. Ověření selektivity mezi jistícími prvky. Pátý krok přitom závisí na způsobu uzemnění sítě (TN, TT, IT)
2
Příklad 1. Hlavní zásady dimenzování a jištění vedení Jak musí být voleno napájecí vedení třífázového šestipólového motoru s kotvou nakrátko o výkonu 20 kW a napětí 400 V, cosϕ = 0,87, který je dle výrobce jištěn jistícím tepelným relé R101A při proudovém nastavení 34 A, aby bylo proti přetížení chráněno stejným relé jako elektromotor. Řešení: Zvolíme napájení čtyřkilovým kabelem CYKY se třemi zatíženými žilami uloženým v kanálku na zdi. Proud pro napájení motoru:
I=
P 3 ⋅ U cos ϕ
=
20000 3 ⋅ 400 ⋅ 0,87
= 33,18 A.
Jištění motoru je zajištěno jistícím tepelným relé při proudovém nastavení 34 A. Z tab. 2. → tři zatížení Cu vodiče, způsob uložení C (v kanálku na zdi) → nejbližší vyšší zatížení vodiče 40 A a to pro průřez jádra 6 mm2. Tab. 1. → Pro způsob uložení C, je určen součinitel 0,8; při jeho respektování je obvodový proud 40 ⋅ 0,8 = 32 A. Proto volíme průřez 10 mm2 → z tab. 2 je dovolený proud 54 A → respektujeme souč. 0,8 → skutečný dovolený proud je 54 ⋅ 0,8 = 43,2 A. Nyní zkontrolujeme, zda je tento kabel chráněn proti přetížení jistícím tepelným relé R01, které chrání i motor.: Tab. 51 → τ kabelu CYKY se třemi zatíženými žilami o průřezu 10 mm2 = 680 s. Tab. 55 → součinitel přiřazení k = 0,75 (je zjištěn pro nejbližší nižší časovou oteplovací konstantu pro relé R 101 – 613 s. Ze vztahu pro proudové nastavení jistícího relé Inr ≤ K . Iz zjistíme, jaký by měl být maximální dovolený proud kabelu Iz.
I z = I nr / K =
34 = 45,3 A. 0,75
Ale proud (dovolený) kabelu 10 mm2 je 43,2 A, čili menší, než vypočtená hodnota 45,3 A, pro který jistící relé vybaví, je třeba volit tříkilový kabel CYKY o průřezu 16 mm2. Tab. 2 → dovolené zatížení 73 A → tab. 1 – součinitel 0,8 → dovolené zatížení 73 . 0,8 = 58,4 A → Tab. 51 → τ = 900 s a procento hodnotu → Tab. 55 → k = 0,85. Maximální dovolené zatížení tímto relé Iz = 58,4 / 0,85 = 68,7 A. Kabel CYKY 16 mm2 v kanálku na zdi vyhovuje.
3
Příklad 2. Dimenzování napájecího vedení k motoru Navrhněte jednofázový třívodičový obvod 16 A provedený vodiči CYMY pod omítkou a navrhněte správné jištění tohoto obvodu. Řešení: Zjistíme, zda vyhovuje vodič 3 x 1,5 mm2. Třívodičový obvod – tzn. dvě žíly zatížené, uložené ve zdivu, jedná se tedy o způsob uložení C. Dle tab. 2 → dovolený proud 18,5 A. Tab. 4. → pro dvě zatížené žíly je pro způsob uložení C volit jmenovitý proud 10 A – odporuje zadání. Zvolíme průřez o stupeň vyšší, tj. 3 x 2,5 mm2 – dle tab. 4 vyhovuje pro tento vodič jištění se jmenovitým proudem 16 A. Ovšem přesnější výsledek zjistíme z tab. 14, která pro dvě nezatížené žíly vodiče Cu 3 x 1,5 mm2 s izolací PVC. Z tabulky 47. (která uvádí přiřazení jistících prvků přímo pro vodiče CYMY uložené pod omítkou) zjistíme ještě příznivější výsledek – podle ní je možno tyto vodiče se dvěmi zatíženími žilami jistit pojistkami E 27 s charakteristikou g F1 o jmenovitém proudu 20 A a jističi IJ a IT s charakteristikou L a U (nové značení B, C, D) o jmenovitém proudu 16 A. Celkové hodnocení: Vodiče CYMY 3 x 1,5 mm2 se dvěmi zatíženými žilami uložené pod omítkou je možné bez obav jistit pojistkami a jističi IJ (Pozor ! Nutno zkontrolovat na zkratovou odolnost) a IT o jmenovitém proudu 16 A.
Příklad 3. Dimenzování jednofázového rozvodu pod omítku Určení dovoleného proudu, jestliže není třeba uplatnit žádné přepočítací součinitele. Zadání: Zvolte průřez a ochranu vedení izolací z PVC v trubkách, zapuštěných ve zdi pro třífázový proud ve vedení IB = 59 A. Řešení: Způsob uložení B – 3 vodiče s izolací PVC. Ochrana pojistkami In = 63 A (hodnota je vyšší než 59 A). Tabulka 24 udává pro tuto pojistku v hlavním sloupci 3 a sloupci 3 a sloupci P průřez vodičů 25 mm2. Ochrana malými jističi In = 63 A (hodnota je vyšší než 59 A). Tabulka 24 udává pro takový jistič ve sloupci 3 a J průřez vodičů 16 mm2. Schématické znázornění
4
Příklad 4. Dimenzování vedení při zohlednění uložení a teploty okolí Určení dovoleného proudu, jestliže se uplatňují přepočítací součinitelé. Zadání: Určete průřez vedení když: - třífázový proud použitý ve vedení je In = 77 A - způsob uložení – 6 vzájemně těsně přiléhajících kabelů CYKY 3+1 na perforované látce – podle tabulky 23 uložení č. 13 – způsob uložení E - teplota okolí 40 °. Řešení: Přepočítací součinitele: k1 = 0,87 (tab. 26) – přepočítací součinitel teploty okolí k2 = 0,73 (tab. 28) – přepočítací součinitel seskupení vodičů k = k1 . k2 = 0,64 Tabulka 24 ve sloupci 5 pro způsob uložení E a tříkilové kabely s izolací PVC udává tyto hodnoty: Ochrana pojistkami s In = 80 A
I Z' =
In 80 = = 139 A K ⋅ k 0,9 ⋅ 0,64
což je proud, kterým by mohl být vodič zatěžován, kdyby nebylo třeba brýt ohled na teplotu vedení a seskupení vodičů. V tabulce 24 ve sloupci 5 I můžeme pro nejbližší vyšší proud odečíst průřez 50 mm2. (dovolený proud je 153 A) Pro ochranu jističi s In a charakteristikami B, C nebo D platí
I Z' =
In 80 = = 125 A K ⋅ k 1 ⋅ 0,64
V tabulce 24 ke sloupci 5 I můžeme pro nejbližší vyšší proud odečíst průřez 35 mm2 (dovolený proud 126 A).
5
Schématické znázornění
6
