Instalacje elektryczne
Ustawa z dnia 12 września 2002r. o normalizacji
(Dz. U. nr 169 z 2002 r. - poz. 1386),
Ustawa z dnia 3 kwietnia 1993 r. o badaniach i
certyfikacji
(Dz. U. nr 55 z 1993 r. - poz. 250, Dz. U.
nr 95 z 1995 r. - poz. 471),
Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. “Prawo Budowlane”
(Dz. U. nr 89 z 1994 r. - poz. 414, Dz. U. nr 100 z 1996
r. - poz. 465, Dz. U. nr 106 z 1996 r. - poz. 496.
Dz. U. nr 146 z 1996 r. - poz. 680, Dz. U. nr 88 z 1997
r. - poz. 554, Dz. U. nr 111 z 1997 r. - poz. 726),
Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 r. “Prawo
Energetyczne”
(Dz. U. nr 54 z 1997 r. - poz. 348)
Projekt instalacji
elektrycznej
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia
12 kwietnia 2002r
. -
w sprawie warunków
technicznych, jakim powinny odpowiadać
budynki i ich usytuowanie.
Instalacje i urządzenia elektryczne powinny zapewniać:
1. Dostarczanie energii elektrycznej o odpowiednich
parametrach technicznych do odbiorników, stosownie
do potrzeb użytkowych.
2. Ochronę przed porażeniem prądem elektrycznym,
przepięciami
łączeniowymi
i
atmosferycznymi,
powstaniem pożaru, wybuchem i innymi szkodami.
Projekt instalacji
elektrycznej
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z
dnia 12 kwietnia 2002r
. -
w sprawie
warunków technicznych, jakim powinny
odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
3. Ochronę przed emisją drgań i hałasu powyżej
dopuszczalnego poziomu oraz przed szkodliwym
oddziaływaniem pola elektromagnetycznego.
Projekt instalacji
elektrycznej
Projekt instalacji elektrycznej
powinien zawierać: [ wg PN-IEC-
60364-1]
- informacje podstawowe
- informacje szczegółowe
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje podstawowe:
dane charakterystyczne zasilania
dane o obwodach realizujących określone
funkcje
dane o awaryjnym zasilaniu
warunki otoczenia
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje szczegółowe:
typ przewodów, sposób ich instalowania,
przekrój,
rodzaje zabezpieczeń,
wyłączenie awaryjne,
urządzenia odłączające,
wzajemne oddziaływanie instalacji
elektrycznych i nieelektrycznych,
dostęp do wyposażenia elektrycznego.
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje podstawowe
dane charakterystyczne zasilania [ wg PN-
IEC 60364-1 oraz PN-IEC 60364-3]
1. Rodzaj prądu - przemienny i/lub stały.
2. Nazwa i liczba przewodów:
przewody fazowe
L1 L2 L3
przewód neutralny N
przewód ochronny PE
przewód ochronno-neutralny PEN
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje podstawowe
2. Nazwa i liczba przewodów - układy sieci
Sieci
T
N
:
T
- bezpośrednie połączenie punktu neutralnego układu z
ziemią
N - bezpośrednie połączenie dostępnych części
przewodzących z uziemionym punktem neutralnym sieci
T
N
-
C
C
- występuje przewód PEN
T
N
-
S
S
- występują przewody N i PE
T
N
-
C
-
S
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje podstawowe
2. Nazwa i liczba przewodów - układy sieci
Sieci
T
T
:
T
- bezpośrednie połączenie punktu neutralnego układu
z ziemią
T
- bezpośrednie połączenie dostępnych części
przewodzących niezależnie od uziemienia punktu
neutralnego sieci
Sieci
I
T
I
- wszystkie części będące pod napięciem są izolowane
od ziemi lub punkt neutralny sieci jest połączony z
ziemią przez impedancję o dużej wartości
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje podstawowe
dane charakterystyczne zasilania
3. Wartości i tolerancje parametrów zasilania:
a) napięcie i tolerancje napięcia
napięcia poniżej 120V: 6, 12, 24, 48, 110
napięcia od 120V do 1kV:
sieci trójfazowo czteroprzewodowe - 230/400V,
400/690V
sieci trójfazowe trójprzewodowe - 1000V
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje podstawowe
dane charakterystyczne zasilania
3. Wartości i tolerancje parametrów zasilania:
b) częstotliwość i tolerancje częstotliwości:
50 Hz + 0,2 Hz - 0,5 Hz
c) maksymalny prąd dopuszczalny
długotrwale
dla układu trójfazowego -
I
om
= P
om
/ 3 U
N
cos
om
d) spodziewany prąd zwarcia
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje podstawowe
dane charakterystyczne zasilania
4. Ochrona przed porażeniem.
5. Wymagania szczególne dostawcy energii.
Określenie mocy obliczeniowej
- P
om
Odbiorcy bytowi
- dla pojedynczego mieszkania:
P
om
= P
1
+ M P
2
gdzie:
P
1
- moc największego odbiornika,
P
2
- moc zapotrzebowana na 1 osobę w mieszkaniu,
M - liczba osób, dla których zaprojektowano
mieszkanie.
Określenie mocy obliczeniowej
- P
om
-
Odbiorcy bytowi
- dla wewnętrznej linii zasilającej (wlz):
P
om wlz
= k
j wlz
P
om
gdzie:
k
j wlz
- współczynnik jednoczesności dla wlz
liczba mieszkań
zasilanie 1-faz.
zasilanie 3-faz.
1-3 1,00
1,00
4
0,80
0,70
5
0,80
0,60
10 0,50
0,45
15 0,45
0,45
25 0,35
0,36
Określenie mocy obliczeniowej
- P
om
-
Odbiorcy bytowi
-dla złącza o kilku wlz:
P
om złącza
= P
om wlz
+ P
a
gdzie:
P
a
- inne, oprócz wlz obciążenia zasilane ze
złącza
Określenie mocy obliczeniowej
- P
om
-
Odbiorcy komunalni
-
dla
obiektu,
w
którym
można
wydzielić
charakterystyczne grupy odbiorników:
P
om
= k
j i
P
N i
gdzie:
P
N i
- suma mocy znamionowych i-tej grupy odbiorników,
k
j i
- współczynnik jednoczesności i-tej grupy odbiorników
- dla dowolnego obiektu:
P
om
= k
z
P
N i
gdzie:
k
z
- współczynnik zapotrzebowania obiektu,
P
N i
- suma mocy znamionowych odbiorników.-dla złącza o kilku wlz:
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje podstawowe
dane o obwodach realizujących określone
funkcje
miejsce poboru mocy
spodziewane obciążenie
dzienne i roczne wahania obciążeń
wymagania
dotyczące
sterowania,
sygnalizacji
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje podstawowe
dane o zasilaniu awaryjnym
bateria akumulatorów
ogniwo galwaniczne
niezależny agregat prądotwórczy
oddzielna linia zasilająca z sieci rozdzielczej
Źródło rezerwowe powinno mieć odpowiednie:
- moc
- niezawodność
- dane znamionowe
- czas przełączania
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje podstawowe
warunki otoczenia [wg PN-IEC 60364-3]
klasyfikacja wpływów otoczenia
- oznaczenie kodem:
LITERA
LITERA
Cyfra
np.
A
A
4
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje podstawowe
warunki otoczenia [wg PN-IEC 60364-3]
klasyfikacja wpływów otoczenia
pierwsza LITERA
- ogólna kategoria
wpływu:
A
- środowisko
B
- użytkowanie
C
- konstrukcja obiektów budowlanych
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje podstawowe
warunki otoczenia [wg PN-IEC 60364-3]
klasyfikacja wpływów otoczenia
druga LITERA
- charakter wpływu zewnętrznego:
A
B
.
S
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje podstawowe
warunki otoczenia [wg PN-IEC 60364-3]
klasyfikacja wpływów otoczenia
CYFRA
- klasa w obszarze każdego wpływu
zewnętrznego
np.:
A
A
4
A
- środowisko
A
A
- środowisko, temperatura otoczenia
A
A
4
- środowisko, temperatura otoczenia od -5
o
C do
+40
o
C
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje podstawowe
warunki otoczenia [wg PN-IEC 60364-3]
Ze względu na:
- obecność wody (
A
D
)
- obecność obcych ciał stałych (
A
E
)
- zdolności użytkownika (
B
A
)
od urządzenia elektrycznego wymaga się
osłony chroniącej:
- urządzenie przed wpływem środowiska
-
użytkownika
przed
kontaktem
z
urządzeniem
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje podstawowe
Klasyfikacja osłon i stopnie ochrony [wg.
PN-92/E-08106 - zastąpiona przez PN-EN
60529:2002]
Kod
IP
(Internal Protection):
IP
cyfra cyfra + (nieobowiązująco)
litera litera
np.
IP
42
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje podstawowe
Kod
IP
(Internal Protection):
- pierwsza cyfra - od 0 do 6
- określa stopień ochrony ludzi przed
dotknięciem części pod napięciem lub
ruchomych oraz ochrony urządzenia
przed przedostaniem się ciał stałych
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje podstawowe
Kod
IP
(Internal Protection):
- druga cyfra - od 0 do 8
- określa stopień ochrony urządzenia przed
działaniem wody
np.:
IP
23
2 - obudowa chroni osoby przed dostępem palcem
do części niebezpiecznych
3 - obudowa chroni urządzenie przed szkodliwymi
skutkami wody natryskiwanej
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje podstawowe
Kod
IP
(Internal Protection):
np.:
IP
23CS
2 i 3 - jak poprzednio
C - obudowa chroni przed dostępem do części
niebezpiecznych osoby operujące narzędziem o
średnicy 2,5mm i długości nie większej niż 100mm
S - badania ochrony przed skutkami przedostającej
się wody przeprowadzono przy wszystkich
częściach urządzenia nieruchomych- druga cyfra -
od 0 do 8
Projekt instalacji elektrycznej
Informacje podstawowe
Klasy ochronności urządzeń elektrycznych
K L A S Y
k lasa 0
k lasa I
k lasa II
k lasa III
sy m b o l
cech y
- iz o lacja
p o d staw o w a
- b rak z acisk u
o c h ro nn ego
- iz o lacja
p o d staw o w a
- z acisk
o ch ro nn y do
p rz ew o du P E
lu b P E N
- iz o lacja
p o d staw o w a lub
w z m o cn io n a
- b rak z acisk u
o ch ro nn ego
- z asilan ie n ap ięciem
b ard z o n isk im w u kła-
d z ie S E L V lu b P E L V
Projekt instalacji elektrycznej
Informacje podstawowe
Klasy ochronności urządzeń elektrycznych - zakres i przykłady zastosowania
klasa 0 - w pomieszczeniach o izolowanych ścianach i podłogach (izolowane stanowiska)
- w obwodach zasilanych z transformatora separacyjnego
klasa I - w pomieszczeniach mieszkalnych i przemysłowych
np. silniki, pralki, chłodziarki, kuchenki elektryczne
klasa II - we wszystkich pomieszczeniach
np. młynki do kawy, suszarki do włosów, golarki, ręczne elektronarzędzia
klasa III - we wszystkich pomieszczeniach
np. zabawki, przenośne lampy, niektóre elektronarzędzia
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje szczegółowe
Typ przewodów i sposób ich instalowania
Wybór typu przewodów i sposobu instalowania zależy
od:
właściwości środowiska
właściwości ścian lub innych części obiektu
budowlanego przeznaczonych do układania przewodów
dostępności przewodów dla ludzi i zwierząt
oddziaływań elektromechanicznych mogących powstać
podczas zwarć
innych oddziaływań, na które mogą być narażone
przewody podczas budowy instalacji elektrycznej lub/i w
czasie jej eksploatacji
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje szczegółowe
Typy przewodów
Kable
Przewody instalacyjne
Szynoprzewody
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje szczegółowe
Typy przewodów
Kable np.
YAKY
K
- kabel
AK
- kabel aluminiowy
AKY
- kabel aluminiowy w izolacji żyły z
polichlorku winylu
YAKY
- kabel aluminiowy w izolacji żyły z
polichlorku winylu i powłoce z PCV
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje szczegółowe
Typy przewodów
Kable np.
YKX
Kable np.
YKXs
K
- kabel miedziany
KX
- kabel miedziany w izolacji żyły z polietylenu
KXs
- kabel miedziany w izolacji żyły z polietylenu
usieciowanego
YKX
- kabel miedziany w izolacji żyły z polietylenu i
powłoce z polichlorku winylu
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje szczegółowe
Typy przewodów
Przewody instalacyjne
D
- drut
L
- linka
AD
- drut aluminiowy goły
AL
- linka aluminiowa goła
DY
- drut miedziany w izolacji żyły z polichlorku winylu
YDY
- drut miedziany w izolacji żyły z polietylenu i
powłoce
z polichlorku winylu
np.
YLY 4x10mm
2
- linka miedziana czterożyłowa o
przekroju każdej żyły 10mm
2
; izolacja każdej żyły z
polichlorku winylu (PCV) i wspólna powłoka z polichlorku
winylu
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje szczegółowe
Sposoby prowadzenia przewodów - przewody
instalacyjne
pod tynkiem:
- w rurkach
- zatapiane
w tynku - przewody wtynkowe
na tynku:
- w rurach polwinitowych
- w rurach stalowych
- w listwach
na korytkach, drabinkach, wspornikach
w kanałach kablowych (podłogowych, naściennych)
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje szczegółowe
Sposoby prowadzenia przewodów - kable
bezpośrednio w ziemi
w przepustach kablowych
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje szczegółowe
Sposoby prowadzenia przewodów - oznaczenia
- linia prowadzona na ścianie lub na tynku
- linia prowadzona w tynku
- linia prowadzona pod tynkiem
- linia prowadzona pod podłogą
- linia prowadzona w podłodze
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje szczegółowe
Sposoby prowadzenia przewodów - kable
- linia prowadzona w rurze ochronnej
- linia prowadzona w listwie
- linia prowadzona w korytku kablowym
- linia prowadzona na drabince kablowej
- linia prowadzona na wspornikach
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje szczegółowe
Przekrój przewodów [ wg. PN-IEC 60364-1]
Minimalny przekrój przewodów powinien być określony
stosownie do:
dopuszczalnej maksymalnej temperatury przewodu
dopuszczalnego spadku napięcia
oddziaływań elektromechanicznych mogących
powstać w czasie zwarć
innych oddziaływań mechanicznych, na które mogą
być narażone przewody
maksymalnej impedancji ze względu na
zabezpieczenie od zwarć
Projekt instalacji
elektrycznej
Informacje szczegółowe
Przekrój przewodów [ wg. PN-IEC 60364-1]
Obciążalność prądowa długotrwała przewodów i kabli
elektroenergetycznych
Obciążalność prądowa długotrwała przewodu
(prąd długotrwale dopuszczalny) - skuteczna wartość
prądu, który przepływając w czasie nieskończenie
długim przez przewód spowoduje podwyższenie
temperatury przewodu od standardowej wartości
temperatury otoczenia
o
do wartości granicznej
dopuszczalnej długotrwale
dd
.
Projekt instalacji
elektrycznej
Obciążalność prądowa długotrwała przewodów i kabli
elektroenergetycznych
przy czym:
d
od
dd
z
k
S
k
s
I
o
dd
dd
Projekt instalacji
elektrycznej
Obciążalność prądowa długotrwała przewodów i kabli
elektroenergetycznych
gdzie:
dd
- przyrost temperatury dopuszczalny długotrwale,
s - przekrój przewodu,
S - powierzchnia zewnętrzna przewodu o jednostkowej długości,
- rezystywność materiału przewodu,
k
od
- współczynnik oddawania ciepła do otoczenia,
k
d
- współczynnik strat dodatkowych wywołany wpływem pól magnetycznych
Projekt instalacji
elektrycznej
Wyznaczenie przekroju przewodów ze względu na obciążalność prądową długotrwałą [wg. PN-IEC 60364-5-523]
1. Wybór typu przewodu
2. Wybór sposobu ułożenia przewodu
3. Wybór materiału żyły przewodu
4. Wybór liczby żył przewodu obciążonych prądem
5. Odczytanie po dokonaniu wyborów w p. 1. 4. z odpowiedniej tabeli normy najmniejszego przekroju przewodu, którego obciążalność długotrwała I
z
jest większa od prądu obciążenia I
obc
.
Projekt instalacji
elektrycznej
Wyznaczenie przekroju przewodów ze względu
na obciążalność prądową długotrwałą
Przebieg obciążenia przewodu podczas pracy ciągłej
t
P
0
Projekt instalacji
elektrycznej
Wyznaczenie przekroju przewodów ze względu
na obciążalność prądową długotrwałą
Przebieg nagrzewania przewodu podczas pracy ciągłej
t
0
T
dd
0
Projekt instalacji
elektrycznej
Wyznaczenie przekroju przewodów ze względu
na obciążalność prądową długotrwałą
Przebieg obciążenia przewodu podczas pracy dorywczej
t
P
0
t
p
t
o
Projekt instalacji
elektrycznej
Wyznaczenie przekroju przewodów ze względu
na obciążalność prądową długotrwałą
Przebieg nagrzewania przewodu podczas pracy dorywczej
dd
t
0
t
p
0
t
o
p
max
Projekt instalacji
elektrycznej
Wyznaczenie przekroju przewodów ze względu na obciążalność prądową długotrwałą
Obciążalność przewodu podczas pracy dorywczej:
gdzie:
z
d
zd
I
k
I
T
d
t
d
e
k
1
1
Projekt instalacji
elektrycznej
t
p
t
o
t
P
0
Wyznaczenie przekroju przewodów ze
względu na obciążalność prądową długotrwałą
Przebieg obciążenia przewodu podczas pracy
przerywanej
Projekt instalacji
elektrycznej
Wyznaczenie przekroju przewodów ze względu
na obciążalność prądową długotrwałą
Przebieg nagrzewania przewodu podczas pracy przerywanej
t
0
0
d min
d
max
Projekt instalacji
elektrycznej
Wyznaczenie przekroju przewodów ze względu na obciążalność prądową długotrwałą
Obciążalność przewodu podczas pracy przerywanej
gdzie:
;
z
d
zp
I
k
I
T
p
t
T
p
p
t
p
e
e
k
1
1
o
p
p
p
t
t
t
Projekt instalacji elektrycznej
Wyznaczenie przekroju przewodów ze względu
na obciążalność prądową długotrwałą [wg.
PBUE z.10] - obciążenie dowolne
Jeżeli znany jest przebieg prądu rzeczywistego, czyli:
można obliczyć prąd zastępczy:
gdzie T - czas pracy, w ciągu którego ustali się
temperatura części wiodącej prąd lub cykl pracy
t
f
i
T
dt
i
T
I
0
2
1
Projekt instalacji elektrycznej
Wyznaczenie przekroju przewodów ze
względu na obciążalność prądową
długotrwałą - współczynniki poprawkowe
Przykład obliczeniowy 1:
Dobrać przekrój kabla przy założeniach:
1. - I
obc
= 150A
2. - kabel aluminiowy 4-żyłowy niskiego napięcia,
3. - izolacja kabla - PCV,
4. - kabel ułożony bezpośrednio w ziemi,
5. - praca w temperaturze odniesienia +15
0
C,
6. - obok, w odległości 0,3m prowadzony inny kabel
Projekt instalacji elektrycznej
Wyznaczenie przekroju przewodów ze względu na
obciążalność prądową długotrwałą -
współczynniki poprawkowe
Przykład obliczeniowy 1:
ad.1, 2, 3, 4: z tablicy 52-C3 normy PN-IEC-60364-5-523 - przekrój kabla:
-
YAKY 4x120mm
2
- I
z
= 157A > 150A
ad. 5: - temperatura odniesienia inna niż standardowa - z tablicy 52-D2
normy PN-IEC 60364-5-523 - współczynnik poprawkowy – k
1
= 1,05
ad. 6: - sąsiedztwo innego przewodu - z tablicy 52-E3 normy PN-IEC
60364-5-523 - współczynnik poprawkowy – k
2
= 0,9
korekta przekroju -
ponownie z tablicy 52-C3 normy PN-IEC 60364-5-523 - skorygowany
przekrój kabla:
-
YAKY 4x150mm
2
- I
z
= 178A
A
k
I
I
i
popri
obc
z
7
,
158
90
,
0
05
,
1
150
Projekt instalacji elektrycznej
Wyznaczenie przekroju przewodów ze względu
na obciążalność prądową długotrwałą -
współczynniki poprawkowe
Przykład obliczeniowy 2:
Dobrać przekrój przewodu instalacyjnego przy
założeniach:
1. - I
obc
= 48A
2. - przewód miedziany 4-żyłowy niskiego napięcia,
3. - izolacja przewodu - PCV,
4. - przewód ułożony na tynku,
5. - praca w temperaturze odniesienia +35
0
C,
6. - w sąsiedztwie w odległości mniejszej niż średnica
przewodu prowadzone są dwa inne przewody
Projekt instalacji elektrycznej
Wyznaczenie przekroju przewodów ze względu na
obciążalność prądową długotrwałą -
współczynniki poprawkowe
Przykład obliczeniowy:
ad.1, 2, 3, 4: z tablicy 52-C3 normy PN-IEC 60364-5-523 (kolumna 6 –
metoda C) - przekrój przewodu:
-
YDY
(lub
YLY
)
4x10mm
2
- I
z
= 57A > 48A
ad. 5: - temperatura odniesienia inna niż standardowa - z tablicy 52-D1
normy PN-IEC 60364-5-523 (kolumna 6) - współczynnik poprawkowy -
k
1
= 0,94
ad. 6: - sąsiedztwo innych przewodów - z tablicy 52-E1 normy PN-IEC
60364-5-523 – pozycja 2 - współczynnik poprawkowy – k
2
= 0,79
korekta przekroju -
ponownie z tablicy 52-C3 - skorygowany przekrój przewodu:
-
YLY 4x16mm
2
- I
z
= 76A > 64,6A
A
k
I
I
i
popri
obc
z
6
,
64
79
,
0
94
,
0
48
Projekt instalacji elektrycznej
Model linii niskiego napięcia (w tym przewodu
instalacyjnego):
Spadek napięcia w linii
.
.
U
1
U
2
I
L
Z
L
.
.
I
2
Odb.
Z
L
= R
L
+ j X
L
lub Z
L
= R
L
Projekt instalacji elektrycznej
Spadek napięcia w linii
Wykres wskazowy napięć i prądów dla linii o modelu
Z
L
=
R
L
+ j X
L
przy obciążeniu o charakterze indukcyjnym:
Im
Re
U
1
U
2
I
L
I
L
R
L
jI
L
X
L
I
L
Z
L
U
Projekt instalacji elektrycznej
Spadek napięcia dla linii o modelu Z
L
= R
L
+ j X
L
:
U = Re {I
L
Z
L
} = Re { (I
’
+ j I
’’
) (R
L
+ j X
L
) =
= I
’
R
L
– I
’’
X
L
[V]
Spadek napięcia dla linii o modelu Z
L
= R
L
:
U = Re {I
L
Z
L
} = Re { (I
’
+ j I
’’
) R
L
=
= I
’
R
L
[V]
Spadek napięcia w linii
Projekt instalacji elektrycznej
Spadek napięcia dla linii obliczony w %
Spadek napięcia w linii
3 U
=
U
%
100
U
n
Projekt instalacji elektrycznej
Dopuszczalny spadek napięcia [wg PBUE
z. 9]
Wewnętrzne linie zasilające
Instalacje odbiorcze
Rodzaj instalacji
Zasilane ze
wspólnej sieci
Zasilane ze
stacji
transformator
o-wych w
obiekcie
budowlanym
Zasilane z
wewnętrznyc
h linii
zasilających
Zasilane
bezpośrednio
z sieci
elektroenerg
e-tycznej 1
kV
Zasilane
bezpośrednio z
głównych
rozdzielni stacji
transformatoro
wych
Instalacje o U
n
42V,
wspólne dla
odbiorników
oświetleniowych i
grzejnych
2
3
2
4
7
Instalacje o U
n
42V,
nie zasilające
odbiorników
oświetleniowych
3
4
3
6
9
1)
Spadki napięć w instalacjach odbiorczych mogą przekraczać podane wartości, lecz suma
spadków napięć w instalacjach odbiorczych i liniach wewnętrznych nie powinna przekraczać
sumy spadków napięć podanych w tablicy.
Projekt instalacji elektrycznej
Dobór przekroju przewodów na
dopuszczalny spadek napięcia
Dla przewodu o przekroju dobranym wg kryterium
nagrzewania prądem roboczym i po sprawdzeniu czy
dobrane zabezpieczenia nie wymagają powiększenia
przekroju należy obliczyć procentowy spadek
napięcia i sprawdzić, czy:
U
%
U
dop
Projekt instalacji
elektrycznej
Najmniejsze przekroje żył przewodów dopuszczalne ze względu na
wytrzymałość mechaniczną
Dobór przekroju przewodów na
wytrzymałość mechaniczną
Lp.
Rodzaj przewodów i sposób ułożenia
Najmniejszy przekrój żył
1)
[mm
2
]
miedzianej
aluminiowej
1
Przewody gołe ułożone w pomieszczeniach
4
6
2
Przewody gołe ułożone na zewnątrz
pomieszczeń
6
16
3
Przewody izolowane bez powłoki lub
pancerza
ułożone po wierzchu na zewnątrz
pomieszczeń
6
10
4
Przewody izolowane w obwodach
sygnalizacyjnych,
sterowniczych i pomiarowych
0,5
1
5
Przewody izolowane nie wymienione w
lp. 3 i 4
(1)
1,5
(1,5)
2,5
1)
Ustalenia nie dotyczą przewodów ochronnych i szynowych
Projekt instalacji
elektrycznej
Zabezpieczenia przewodów
Przewody robocze instalacji elektroenergetycznych
powinny być zabezpieczone przed skutkami zwarć i
przeciążeń przez urządzenie zabezpieczające, które
samoczynnie wyłączy zasilanie.
PN-IEC 60364-4-43. Instalacje elektryczne w obiektach
budowlanych. Ochrona zapewniająca bezpieczeństwo.
Ochrona przed prądem przetężeniowym.
PN-IEC 60364-4-473. Instalacje elektryczne w
obiektach budowlanych. Ochrona zapewniająca
bezpieczeństwo. Środki ochrony przed prądem
przetężeniowym.
Projekt instalacji elektrycznej
Zabezpieczenia przeciążeniowe – urządzenia
zabezpieczające tylko przed skutkami prądu
przeciążeniowego
Zabezpieczenia zwarciowe – urządzenia
zabezpieczające tylko przed skutkami prądu
zwarciowego
Zabezpieczenia przeciążeniowo-zwarciowe -
urządzenia zabezpieczające jednocześnie przed
skutkami prądu przeciążeniowego i zwarciowego
Zabezpieczenia przewodów
– rodzaje urządzeń zabezpieczających
Projekt instalacji elektrycznej
Zabezpieczenia przeciążeniowe
Wyłączniki wyposażone w wyzwalacze przeciążeniowe
Bezpieczniki topikowe ogólnego przeznaczenia z
pełnozakresową charakterystyką wyłączania
Zabezpieczenia zwarciowe
Wyłączniki wyposażone w wyzwalacze zwarciowe
Bezpieczniki topikowe ogólnego przeznaczenia z
pełnozakresową charakterystyką wyłączania
Wkładki topikowe dobezpieczeniowe ( z
niepełnozakresową charakterystyką wyłączania)
Rodzaje urządzeń zabezpieczających
Projekt instalacji elektrycznej
Zabezpieczenia przeciążeniowo - zwarciowe
Wyłączniki wyposażone w wyzwalacze przeciążeniowe i
wyzwalacze zwarciowe
Wyłączniki współpracujące z bezpiecznikami
topikowymi
Wyłączniki wyposażone w wyzwalacze przeciążeniowe i
dobezpieczeniowe wkładki topikowe
Bezpieczniki topikowe ogólnego przeznaczenia z
pełnozakresową charakterystyką wyłączania
Rodzaje urządzeń zabezpieczających
Projekt instalacji
elektrycznej
Są to łączniki bezstykowe jednorazowego działania.
Przerwanie obwodu następuje samoczynnie po
przekroczeniu określonej wartości prądu w czasie
zależnym od prądu i typu bezpiecznika.
Elementem wykonawczym jest element topikowy –
drut lub paski miedziane.
Element topikowy umieszczony jest wewnątrz
korpusu ceramicznego wypełnionego piaskiem
kwarcowym
Bezpieczniki topikowe
Projekt instalacji
elektrycznej
W czasie przepływu prądu przez bezpiecznik element topikowy
nagrzewa się a jego temperatura jest zależna od wartości prądu.
Bezpieczniki topikowe - działanie
Prąd
przeciążeniowy
Prąd
zwarciowy
[
o
C]
[
o
C]
miejsce
przeciążeniowe
Projekt instalacji elektrycznej
1.
Napięcie znamionowe – bezpiecznik musi być tak
dobrany aby napięcie sieci nie przekraczało 110%
napięcia znamionowego bezpiecznika
2.
Prąd znamionowy – I
n
– wartość prądu, który
wkładka może przewodzić ciągle bez uszkodzenia
3.
Prąd niezadziałania – I
1
(probierczy dolny – I
nf
) –
największa wartość prądu, który wkładka topikowa
jest w stanie przewodzić bez stopienia się w
określonym (umownym) czasie
4.
Prąd zadziałania – I
2
(probierczy górny – I
f
) –
najmniejsza wartość prądu, która powoduje
zadziałanie wkładki w określonym czasie
Bezpieczniki topikowe - parametry
Projekt instalacji elektrycznej
5.
Charakterystyka
czasowo-prądowa –
krzywa przedstawiająca
średnie czasy
przedłukowe (między
początkiem wystąpienia
prądu mogącego
przetopić topik a chwilą
zapłonu łuku) lub czasy
wyłączania (suma czasu
przedłukowego i
łukowego) w zależności
od spodziewanego prądu
( Charakterystyka prezentowana jest w
skalach logarytmicznych)
Charakterystyka pasmowa
bezpiecznika
Bezpieczniki topikowe - parametry
I
2
I
1
I
n
t
t
u
0,0
1
I
[A]
I
4
I
5
np..50A
4s
0,2
s
Projekt instalacji elektrycznej
6.
Charakterystyka
I
2
t – krzywa
przedstawiająca
zależność
Bezpieczniki topikowe - parametry
d
t
0
t
1
t
i
2
I
2
=
t
i
2
d
t
[A
2
s
]
I
k
[kA]
Charakterystyka
wyłączania
Charakterystyka
przedłukowa
Projekt instalacji
elektrycznej
7.
Charakterystyka
prądu
ograniczonego –
krzywa
przedstawiająca
zależność prądu
ograniczonego od
spodziewanego
Bezpieczniki topikowe - parametry
i
[kA
]
I
k
[kA
]
i
p
25A
100A
Charakterystyka prądu
ograniczonego
400A
4 kA
11k
A
9kA
2,5k
A
Projekt instalacji
elektrycznej
8.
Zdolność wyłączania wkładki
bezpiecznikowej – największa wartość
skuteczna spodziewanego prądu
zwarciowego, którą wkładka topikowa jest w
stanie przerwać przy określonym napięciu.
Prądy wyłączalne dla bezpieczników
instalacyjnych wynoszą od 8 do 100 kA.
Bezpieczniki przemysłowe mają prąd
wyłączalny rzędu 100 lub 120 kA.
Bezpieczniki topikowe - parametry
Projekt instalacji elektrycznej
Według PN-91/E-06160/10 (odpowiednik IEC-60269-1):
1.
Zdolność bezpiecznika do ochrony urządzeń od skutków przetężeń
określa pierwsza z dwóch liter:
g
- wkładka topikowa o pełnozakresowej zdolności wyłączania zdolna
do wyłączania obwodu w zakresie prądów od minimalnego
powodującego stopienie topika do znamionowej zdolności
wyłączania
a
- wkładka topikowa o niepełnozakresowej zdolności wyłączania
zdolna do wyłączania obwodu w zakresie prądów od pewnej
krotności prądu znamionowego do znamionowej zdolności
wyłączania. Bezpiecznik taki nie wyłącza zwykle małych prądów
przeciążeniowych i stosowany jest tylko jako zabezpieczenie
zwarciowe (najczęściej dobezpieczenie układu, który od przeciążeń
chroniony jest innym łącznikiem)
Bezpieczniki topikowe - oznaczenia
Projekt instalacji
elektrycznej
2.
Przeznaczenie bezpiecznika do zabezpieczenia określonych
obwodów i urządzeń oznaczane jest drugą literą:
L
– do przewodów i kabli
M
– do silników
R
– do elementów energoelektronicznych
B
– do urządzeń elektroenergetycznych górniczych
Tr
– do transformatorów
G
– ogólnego przeznaczenia
przykład:
NH WT-01/gG – bezpiecznik przemysłowy (mocowany w gnieździe
za pomocą styków nożowych lub połączeniem śrubowym) o
wkładce topikowej zwłocznej ogólnego przeznaczenia
Bezpieczniki topikowe - oznaczenia
Projekt instalacji
elektrycznej
Według PN-87/E-93100/01 ( IEC 60269-3) i PN-85/E-06171:
Można stosować oznaczenia charakteryzujące sposób
działania wkładek instalacyjnych:
Bi-Wts
- wkładka o działaniu szybkim,
Bi-Wtz
- wkładka o działaniu zwłocznym
Btp
- wkładka o działaniu bardzo szybkim do zabezpieczeń
urządzeń energoelektronicznych
Przykłady:
1.
D III Bi-Wts 35A
(charakterystyka szybka gF) - typ wkładki,
oznaczenie wkładki, typ charakterystyki
2.
D IV H Bi-Wtz 80A
(charakterystyka zwłoczna gL)
Bezpieczniki topikowe - oznaczenia
Projekt instalacji elektrycznej
Umowne czasy prób oraz prądy probiercze wkładek topikowych
bezpieczników
Bezpieczniki topikowe - parametry
Typ
Zakres prądu
znamionowego
Umowny czas
prób
Prąd probierczy (krotność pradu znam.)
wkładki
A
h
I
nf
I
f
4
1
1,5
2,1
6 - 16
1
1,5
1,9
gG
20 – 63
1
1,25
1,6
80 – 160
2
1,25
1,6
200 – 400
3
1,25
1,6
> 400
4
1,25
1,6
4
1
1,5
2,1
6 – 10
1
1,5
1,9
16 – 25
1
1,4
1,75
gL
32 – 63
1
1,3
1,6
80 – 160
2
1,3
1,6
200 – 400
3
1,3
1,6
400
4
1,3
1,6
aM
Wszystkie wartości prądu
60 s
4,0
6,3
Projekt instalacji
elektrycznej
Normy:
Wyłączniki samoczynne przeznaczone do ochrony
przewodów i kabli od skutków przetężeń:
PN-90/E-06150/20. Aparatura rozdzielcza i
sterownicza niskonapięciowa. Wyłączniki.
PN-90/E-93002. Wyłączniki nadprądowe do instalacji
domowych i podobnych.
PN-90/E-93003. Wyłączniki samoczynne do
zabezpieczania urządzeń elektrycznych.
Wyłączniki nadmiarowe
Projekt instalacji elektrycznej
Działanie wyłączników i ich charakterystyki czasowo
- prądowe wynikają z reakcji na przepływ prądu
nadmiarowego dwóch wyzwalaczy:
członu przeciążeniowego (termobimetalowego) – o
charakterystyce czasowo – prądowej zależnej
członu zwarciowego (elektromagnetycznego) – o
charakterystyce czasowo – prądowej niezależnej
Wyłączniki nadmiarowe - działanie
Projekt instalacji elektrycznej
Charakterystyka
wyzwalacza
przeciążeniowego
Wyłączniki nadmiarowe - działanie
t
I
I
nt
I
t
I
nt
- umowny
prąd
niezadziałania
– taka wartość
prądu, która może przepływać
przez wyłącznik w określonym
(umownym) czasie nie powodując
jego działania
I
t
- umowny
prąd zadziałania
–
taka wartość prądu, która
przepływając przez wyłącznik
spowoduje jego zadziałanie przed
upływem określonego
(umownego) czasu.
Czas umowny (
t
u
):
1 h – dla wyłączników o I
n
63 A
2 h – dla wyłączników o I
n
> 63 A
t
u
Projekt instalacji elektrycznej
Charakterystyka
wyzwalacza zwarciowego
Wyłączniki nadmiarowe - działanie
t
I
I
bezzwł
Prąd zadziałania
bezzwłocznego –
I
bezzwl
-
minimalna wartość prądu, która
powoduje samoczynne
zadziałanie wyłącznika bez
celowej zwłoki.
Projekt instalacji
elektrycznej
Powinny działać zgodnie z
pasmem znormalizowanej
charakterystyki czasowo-
prądowej.
Przewiduje się 3 główne
typy charakterystyki
czasowo-prądowej:
B
,
C
,
D
wyróżnione w
zależności od wartości
prądu zadziałania
bezzwłocznego.
Charakterystyki wyłączników
instalacyjnych
Wyłączniki instalacyjne
B
C
D
t
[s]
I/I
n
1,1
3
1,4
5
3
5
10
20
Projekt instalacji elektrycznej
Urządzenie zabezpieczające od przeciążeń powinno
być tak dobrane, aby przerwanie przepływu prądu
przeciążeniowego nastąpiło zanim pojawi się
niebezpieczeństwo uszkodzenia izolacji przewodów,
połączeń, zacisków lub otoczenia na skutek
nadmiernego wzrostu temperatury.
Zabezpieczenie zwarciowe powinno być tak dobrane,
aby przerwanie przepływu prądu zwarciowego
nastąpiło zanim wystąpi niebezpieczeństwo uszkodzeń
cieplnych i mechanicznych w przewodach lub ich
połączeniach.
Dobór zabezpieczeń
Projekt instalacji elektrycznej
Należy wybrać urządzenie zabezpieczające o
najmniejszym prądzie znamionowym, którego
charakterystyki działania spełniają poniższe warunki:
I
B
I
n
I
z
I
2
1,45 I
z
gdzie:
I
B
– przewidywany prąd obciążenia przewodu
I
n
– prąd znamionowy (lub nastawiony) urządzenia
zabezpieczającego
I
z
– obciążalność długotrwała przewodu
I
2
– prąd zadziałania urządzenia zabezpieczającego
Dobór zabezpieczeń przeciążeniowych
Projekt instalacji elektrycznej
Każde urządzenie zabezpieczające przed skutkami prądu
zwarciowego powinno spełniać poniższe warunki:
1.
Zabezpieczenie zwarciowe powinno mieć zdolność do
przerywania prądu zwarciowego o wartości nie mniejszej
od wartości spodziewanego prądu zwarciowego w
miejscu zainstalowania danego urządzenia:
I
nw
I
ws
gdzie:
I
nw
– prąd znamionowy wyłączalny urządzenia
zabezpieczającego (znamionowa zdolność zwarciowa)
I
ws
– spodziewana wartość prądu wyłączeniowego
obwodu (praktycznie w instalacjach – prąd zwarciowy
początkowy)
Dobór zabezpieczeń zwarciowych
Projekt instalacji elektrycznej
2.
Czas przepływu prądu zwarciowego powinien być
taki, aby temperatura przewodów nie przekroczyła
granicznej wartości dopuszczalnej przy zwarciu:
k
2
S
2
I
2
t
gdzie:
k – współczynnik liczbowy w [A
2
s/mm],
odpowiadający jednosekundowej dopuszczalnej
gęstości prądu podczas zwarcia,
S – przekrój przewodu w [mm
2
],
I – prąd zwarciowy początkowy w [A],
t – czas trwania prądu zwarciowego w [s].
Wartość I
2
t zabezpieczenia należy odczytać z
charakterystyki i
2
dt.
Dobór zabezpieczeń zwarciowych
Projekt instalacji elektrycznej
Wartości współczynników k w [A
2
s/mm] dla przewodów:
Z żyłami miedzianymi w izolacji z gumy, butylenu,
polietylenu usieciowanego lub etylenu-propylenu
k
= 135
Z żyłami miedzianymi w izolacji z PVC i dla połączeń
przewodów miedzianych lutowanych cyną
k = 115
Z żyłami aluminiowymi w izolacji z gumy, butylenu,
polietylenu usieciowanego lub etylenu-propylenu
k
= 87
Z żyłami aluminiowymi w izolacji z PVC
k = 74
Dobór zabezpieczeń zwarciowych
Projekt instalacji elektrycznej
3.
Znamionowy prąd urządzenia zabezpieczającego
przed skutkami zwarcia może być większy od
obciążalności prądowej długotrwałej przewodu
I
n
I
z
Dobór zabezpieczeń zwarciowych
Projekt instalacji elektrycznej
Dane: - prąd obciążenia – I
B
= 50 A
- wybrano przewód YLY 5 x 10 mm
2
o obciążalności
I
z
= 50 A (metoda B1 tab. 52-C3)
- spodziewany prąd zwarciowy I = 2 kA
A.
Stosujemy bezpiecznik jako zabezpieczenie od zwarć i przeciążeń.
Dobór zabezpieczenia przeciążeniowego
:
1. I
B
I
n
I
z
I
n
= 50 A
2. I
2
1,45 I
z
Dla bezpieczników o charakterystykach gL lub gG i I
n
= 50 A
I
2
= 1.6 x 50 = 80 A
1,45 x I
z
= 73,95 A
Warunek 2. nie jest spełniony.
Należy zmienić przekrój przewodu
.
Wybieramy
YLY 5 x 16 mm
2
o obciążalności I
z
= 68 A. Wówczas
1,45 x I
z
= 95,2 A.
Dobór zabezpieczeń zwarciowych -
przykład
Projekt instalacji elektrycznej
A.
Stosujemy bezpiecznik jako zabezpieczenie od zwarć i
przeciążeń.
Dobór zabezpieczenia zwarciowego:
Dla wybranego bezpiecznika sprawdzamy warunek zwarciowy:
k
2
S
2
I
2
t
1) Dla bezpiecznika przemysłowego typu NH o charakterystyce gL
lub gG
i I
n
= 50 A (WTN – 01 50 A) odczytujemy z katalogu bezpieczników
wartość maksymalną całki Joule’a
I
2
t = 10500 A
2
s
2) Dla zastosowanego przewodu typu YLY 5 x 16 mm
2
obliczamy:
K
2
S
2
= 115
2
16
2
= 3385600 A
2
s
Wybrany bezpiecznik prawidłowo chroni przewód od zwarć
.
Dobór zabezpieczeń zwarciowych -
przykład
Projekt instalacji elektrycznej
Dane: - prąd obciążenia – I
B
= 50 A
- wybrano przewód YLY 5 x 10 mm
2
o obciążalności
I
z
= 50 A
- spodziewany prąd zwarciowy I = 2 kA
B.
Stosujemy wyłącznik instalacyjny jako zabezpieczenie od
zwarć i przeciążeń.
Dobór zabezpieczenia przeciążeniowego:
1. I
B
I
n
I
z
I
n
= 50 A
2. I
2
1,45 I
z
Dla wyłączników instalacyjnych o I
n
= 50 A
I
2
= 1,45 x 50 = 72,5 A
1,45 x I
z
= 73,95 A
Warunek 2. jest spełniony. Przewód
YLY 5 x 10 mm
2
jest
odpowiednio chroniony od przeciążeń.
Dobór zabezpieczeń zwarciowych -
przykład
Projekt instalacji elektrycznej
B.
Stosujemy wyłącznik instalacyjny jako zabezpieczenie od
zwarć i przeciążeń
Dobór zabezpieczenia zwarciowego:
Dla wybranego wyłącznika instalacyjnego sprawdzamy
warunek zwarciowy:
k
2
S
2
I
2
t
1) Dla wyłącznika instalacyjnego np.. typu S 190 B 50 A
odczytujemy z katalogu wyłączników wartość całki Joule’a
I
2
t = 9000 A
2
s
2) Dla zastosowanego przewodu typu YLY 5 x 10 mm
2
obliczamy:
K
2
S
2
= 115
2
10
2
= 1322500 A
2
s
Wybrany wyłącznik prawidłowo chroni przewód od zwarć
.
Dobór zabezpieczeń zwarciowych -
przykład
Projekt instalacji elektrycznej
Jako ochrona od zwarć i
przeciążeń zastosowany
bezpiecznik WTN –01 50A
wymaga
powiększenia
przekroju
przewodu. Trzeba wybrać
przewód
YLY 5 x 16 mm
2
Jako ochrona od zwarć i
przeciążeń zastosowany
wyłącznik instalacyjny S 190 B
50 A prawidłowo chroni
dobrany przewód
YLY 5 x 10
mm
2
Dobór zabezpieczeń zwarciowych -
porównanie
Dla danych: - prąd obciążenia – I
B
= 50 A
- wybrano przewód YLY 5 x 10 mm
2
o
obciążalności
I
z
= 50 A
- spodziewany prąd zwarciowy I = 2 kA
Projekt instalacji
elektrycznej
Selektywność zabezpieczeń
A
B
C
Z
1
Z
2
Z
3
Z
4
a
b
Projekt instalacji
elektrycznej
Selektywność zabezpieczeń
Dwa zabezpieczenia są selektywne, jeżeli ich charakterystyki
czasowo-prądowe nie mają punktów wspólnych
t
I
t
I
selektywne
nieselektywne
Projekt instalacji
elektrycznej
1. Selektywność prądowa
Selektywność zabezpieczeń
t
I
p
I
bz2
I
bz1
Strefa selektywności
przy zwarciach
W2 W1
Granica selektywności przy
zwarciach
W
1
W
2
Projekt instalacji
elektrycznej
2. Selektywność czasowa
Selektywność zabezpieczeń
W
1
W
2
2
1
W1 z wyzwalaczem o zwłoce
czasowej z nastawami 1-2
t
I
p
I
bz2
I
bz1
W2 W1
Granica zwarciowej
obciążalności cieplnej
instalacji i/lub
wyłącznika
Projekt instalacji
elektrycznej
3. Selektywność pseudoczasowa
Selektywność zabezpieczeń
W
1
W
2
W1 – wyłącznik szybki
W2 – wyłącznik szybki,
ograniczający
t
I
p
I
bz2
I
bz1
W2 W1
Projekt instalacji
elektrycznej
4. Selektywność logiczna
Selektywność zabezpieczeń
W
1
W
2
Przekaźn
ik
logiczny
Przekaźn
ik
logiczny
Komenda
blokady
Projekt instalacji
elektrycznej
Charakterystyka wyłączania wyłącznika ograniczającego
Selektywność zabezpieczeń
I
2
t
[A
2
s]
I
p
[kA]
10
In
100
4
0
m
s 2
0
m
s 1
0
m
s
5
m
s
2,5m
s
A
B
C
D
E
F
Projekt instalacji
elektrycznej
Układ zasilania instalacji w budynku mieszkalnym
Selektywność zabezpieczeń
F1
F2
wlz
W
I
p
F2
I
p
– spodziewany
prąd zwarciowy
t
0
I
I
p
W
F2
F
1
Zabezpieczenia działają
selektywnie
t
0
I
I
p
W
Zabezpieczenia działają
nieselektywnie
Projekt instalacji
elektrycznej
Dobór selektywnie działających bezpieczników
Selektywność zabezpieczeń
I
p
F1
F2
50 A
35 A
25 A
I
2
t
I
p
2 kA
Projekt instalacji elektrycznej
Dobór selektywnie działających: bezpiecznika i wyłącznika
instalacyjnego
Selektywność zabezpieczeń
W
I
p
F1
W3
2
100A
80A
63A
50A
35A
25A
I
nb
I
2
t
I
p
W1
6
2 kA 4 kA
Charakterystyki przedłukowe bezpieczników oraz wyłączania
wyłączników instalacyjnych
Projekt instalacji elektrycznej
Układ selektywnego wyłącznika nadprądowego S 90
Wyłącznik selektywny S 90
R
M
N
L
B1
B2
R
M
K3
K1
K2
S
L
I 5 x I
n
Główny tor
prądowy
Równoległy tor
prądowy
Obwód
pomiarowy
Projekt instalacji elektrycznej
Charakterystyki selektywnego wyłącznika
nadprądowego S 90
Wyłącznik selektywny S 90
1,13
1,
45
x I
n
t
6,5 10
10
-2
Charakterystyka
C
sel
1, 3
1,05
x I
n
t
6,5 10
10
-2
Charakterystyka
C
lim
Projekt instalacji elektrycznej
Oświetleniowe – od zwarć
Grzejne – od zwarć
Silniki – od:
zwarć
przeciążeń
obniżenia napięcia
skutków powrotu napięcia
zaniku fazy
Zabezpieczenia odbiorników
Projekt instalacji elektrycznej
Instalacja zasilająca silnik powinna być tak
dobrana aby w warunkach normalnej pracy
zapewnić zasilanie silnika napięciem
znamionowym
Zabezpieczenia silników
Wielkość
Zmiana wartości przy odchyleniu
napięcia o
- 10%
+ 10%
Moment obrotowy maksymalny oraz
rozruchowy
Prędkość obrotowa
Sprawność
Współczynnik mocy
Prąd stojana
Przyrost temperatury uzwojenia stojana
- 19 %
- 1,5 %
-
- 2 %
-
+ 0,01
-
+ 11 %
-
+ ( 6 7 ) %
+ 21%
+ 1%
+ ( 0,5 1 ) %
- 0,03
- 7 %
- ( 3 4 ) %
Projekt instalacji elektrycznej
Stanem pracy silnika, który zmienia warunki napięciowe na zaciskach silnika
jest rozruch. Pobierany podczas rozruchu prąd jest większy od prądu
znamionowego:
około 2 razy dla silników pierścieniowych
około 5 8 razy dla silników klatkowych
Prąd rozruchowy silników klatkowych może i dla silników o dużych mocach
znamionowych (powyżej 5,5 kW) powinien być zmniejszany przez stosowanie
specjalnych układów rozruchowych. Oprócz najprostszego układu
przełączającego „trójkąt – gwiazda” można stosować układy elektroniczne
„łagodnego startu”.
Stosowanie rozrusznika „trójkąt-gwiazda”, przy początkowym połączeniu
uzwojeń w gwiazdę, powoduje, że prąd w przewodach zasilających silnik
zmniejsza się trzykrotnie.
Zabezpieczenia silników
Projekt instalacji elektrycznej
Przeciążenia w silnikach mogą być powodowane:
Nadmiernym zwiększeniem się momentu hamującego (np. na skutek
uszkodzenia maszyny napędzanej),
Niepełnofazową pracą
Obniżeniem napięcia zasilającego,
Pogorszeniem warunków chłodzenia na skutek podwyższenia się
temperatury otoczenia ponad wartość obliczeniową w wyniku np.
zabrudzenia obudowy,
Zbyt częstymi załączeniami lub nadmiernym wydłużeniem czasu
rozruchu
Krótkotrwały wzrost prądu ponad wartość znamionową silnika nie
oznacza
konieczności wyłączenia silnika.
Zabezpieczenia silników
Projekt instalacji elektrycznej
Miarą dopuszczalnej przeciążalności silnika jest
cieplna charakterystyka czasowo-prądowa.
Zabezpieczenia silników
I
1,
5
1,
1
1,
0
1,
3
1,
2
1,
4
x Ins
t
dop
Projekt instalacji elektrycznej
Jako zabezpieczenia przeciążeniowe silników stosuje się:
wyłączniki z wyzwalaczami termobimetalowymi
styczniki z wyzwalaczami termobimetalowymi
Charakterystyki czasowo-prądowe tych wyzwalaczy mają kształt
zbliżony do charakterystyk cieplnych silnika, aby więc
zabezpieczenie było skuteczne jego charakterystyka musi leżeć
poniżej charakterystyki silnika.
Taki warunek jest spełniony przy nastawieniu zabezpieczenia
przeciążeniowego na prąd:
I
n
= ( 1,0 1,1 ) I
nM
gdzie:
I
nM
– prąd znamionowy silnika.
Praktycznie wyzwalacze przeciążeniowe nastawia się na prąd
znamionowy silnika - I
nM
.
Zabezpieczenia przeciążeniowe
silników
Projekt instalacji elektrycznej
Wyłączniki silnikowe produkcji krajowej:
M 600 – FAEL
M 250 – FAEL
Mbs 25 – Elester
mają wyzwalacze termiczne, których prąd
niezadziałania
wynosi 1,05 I
n
a prąd zadziałania – 1,2 I
n
, więc
nastawienie
wyzwalacza : I
nast
= I
nM
powoduje, że może wystąpić
długotrwałe przeciążenie silnika o 5 20%
Zabezpieczenia przeciążeniowe
silników
Projekt instalacji elektrycznej
Zabezpieczenia silnika przed
skutkami zwarć to:
bezpiecznik o
pełnozakresowej lub
niepełnozakresowej
charakterystyce działania
wyłącznik z wyzwalaczem
zwarciowym
Charakterystyka czasowo-
prądowa zabezpieczenia
zwarciowego silnika musi
leżeć między
charakterystyką
rozruchową
a
cieplną
silnika.
Zasada wyboru zabezpieczenia
zwarciowego
Zabezpieczenia zwarciowe
silników
t
I
I
nM
I
r
Z1
Z2
Projekt instalacji
elektrycznej
Wybiera się bezpiecznik o najmniejszym prądzie
znamionowym, którego charakterystyka nie przecina się z
charakterystyką rozruchową silnika oraz ma wystarczającą
zdolność zwarciową:
I
nb
I
nM
I
nb
I
rM
/
gdzie I
rM
= k
r
I
nM
- prąd rozruchowy silnika
Można dobierać wkładki bezpiecznikowe wg tablic
podawanych przez producentów zabezpieczeń w zależności
od mocy chronionego silnika, bez wykonywania obliczeń.
Dobór bezpiecznika do ochrony
silnika od zwarć
Projekt instalacji
elektrycznej
Wartość współczynnika zależy od typu stosowanej
wkładki bezpiecznikowej oraz od czasu rozruchu
silnika.
Dobór bezpiecznika do ochrony
silnika od zwarć
Rodzaj rozruchu
Typ wkładki
szybka – Wts,F,gG
zwłoczna – Wtz, aM
lekki – M
h
0,5 M
n
średni – 0,5 M
n
M
h
M
n
ciężki – M
h
M
n
2,0 2,5
1,8 2,0
1,5 1,6
2,5 3,0
2,0 2,5
1,5 1,6
Projekt instalacji
elektrycznej
Aby wyłącznik nie działał zbędnie przy przepływie dużego
prądu, który nie jest efektem zwarcia, np. przy rozruchu,
hamowaniu przeciwprądem, wymaga się, aby prąd
wyzwalacza zwarciowego (elektromagnetycznego)
spełniał warunek:
I
wm
1,2 I
rM
gdzie: I
rM
– prąd rozruchowy silnika
W większości wyłączników silnikowych nie ma możliwości
nastawiania prądów wyzwalaczy elektromagnetycznych.
Dobór wyłącznika do ochrony silnika
od zwarć
Projekt instalacji
elektrycznej
Zabezpieczenie podnapięciowe silnika stanowi ochronę przed znacznym
obniżeniem napięcia (co przy niezmienionym momencie hamującym grozi
przegrzaniem) oraz przed skutkami powrotu napięcia.
W przypadku zaniku napięcia silniki zmniejszają prędkość. Po powrocie
napięcia odbywa się samorozruch, który może być niekorzystny,
ponieważ:
suma prądów rozruchowych może spowodować zbędne działanie
zabezpieczeń linii zasilających,
nagłe samoczynne uruchomienie silnika może stanowić zagrożenie dla
obsługi,
mogą uszkodzić się silniki nie przystosowane do samorozruchu.
Rolę zabezpieczeń podnapięciowych pełnią:
stycznik a w nim cewka sterująca,
wyłącznik wyposażony w cewkę zanikową lub przekaźnik
podnapięciowy o działaniu bezzwłocznym.
Wartość nastawiona na zabezpieczeniu podnapięciowym to 0,5 0,7 U
n
Zabezpieczenie podnapięciowe
silnika
Projekt instalacji
elektrycznej
Niepełnofazowa praca silnika jest możliwa, ale wywoła
asymetrię prądów wirnika i stojana i doprowadzi do
takich samych uszkodzeń jak przy przeciążeniu.
Zabezpieczenie od zaniku fazy stanowi przekaźnik
zaniku fazy reagujący na brak napięcia fazy i
pobudzający stycznik lub wyłącznik silnika.
Zabezpieczenie silnika od zaniku fazy
Projekt instalacji elektrycznej
Oprócz zabezpieczeń silnik (jak każdy odbiornik) wymaga urządzenia,
za pomocą którego można go załączyć i wyłączyć.
Urządzeniem takim może być:
wyłącznik silnikowy
stycznik
Stycznik przeznaczony jest do manewrowania z dużą częstością łączeń
( nawet do 1200 łączeń na godzinę), o dużej trwałości mechanicznej (do
kilku milionów cykli), umożliwia też zdalne załączanie i wyłączanie.
Wyposażenie stycznika w przekaźniki i czujniki reagujące na różne
wielkości fizyczne np. prąd, temperaturę, napięcie, pozwala na
stworzenie układu rozruchowego przeznaczonego dla odbiornika
zgodnie z kategorią opisującą charakter łączeń (PN-90/E-06150/10).
Stycznik nie może stanowić zabezpieczenia zwarciowego silnika.
Załączanie silnika i manewrowanie
Projekt instalacji elektrycznej
Zestaw rozruchowy ze stycznikiem wykorzystujący kilka urządzeń do
pracy manewrowej i ochrony silnika wymaga koordynacji charakterystyk
czasowo-prądowych. Typ koordynacji określa w jaki sposób urządzenie
rozruchowe silnika zachowuje się przy wystąpieniu zwarcia (PN-92/E-
06150/41 – styczniki i rozruszniki do silników). Każdy typ koordynacji
daje gwarancję, że prąd zwarciowy zostanie wyłączony bez zagrożenia dla
ludzi i instalacji. Różne są tylko skutki przepływu prądu dla rozrusznika:
Typ 1 – dopuszczalne jest uszkodzenie lub zniszczenie stycznika i
przekaźnika przeciążeniowego. Układ taki nie zapewnia ciągłości zasilania
– może być stosowany do urządzeń, od których nie zależą podstawowe
funkcje procesu technologicznego.
Typ 2 – dopuszczalne jest sczepienie styków stycznika pod warunkiem, że
można je łatwo rozdzielić.
Koordynacja pełna (tylko w normie międzynarodowej IEC 947-6-2) – nie
dopuszcza się do jakichkolwiek uszkodzeń elementów łączeniowych i
zabezpieczających
Załączanie silnika i manewrowanie
Projekt instalacji elektrycznej
Układy zabezpieczeń silników
Zabezpieczenia silnika
WT –wyzwalacz
przeciążeniowy
PT – przekaźnik
przeciążeniowy
B - bezpiecznik
M
M
M
2
3
1
WT
WT
PT
B
B
Projekt instalacji elektrycznej
Silnik M1
Charakterystyki czasowo-prądowe
Układy zabezpieczeń silników
M
1
WT
t
I
nM
I
r
WT
I
W
T
I
p
I
Projekt instalacji elektrycznej
Silnik M2
Charakterystyki czasowo-prądowe
Układy zabezpieczeń silników
M
t
I
nM
I
r
PT
I
B
M
B
PT
2
M
Projekt instalacji elektrycznej
Silnik M3
Charakterystyki czasowo-prądowe
Układy zabezpieczeń silników
t
I
nM
I
r
WT
I
W
T
I
p
I
I
N
W
B
M
3
WT
B
Projekt instalacji elektrycznej
Układ linii odbiorczej zasilającej kilka silników
Obwód odbiorczy zasilający kilka
silników
I
nM3
I
nM2
RO
M1
M3
M2
I
nM1
I
obc
I
obc
= k
1
I
nMi
k
1
=1 dla i=1 3; k
1
=0,9 0,95 dla i=4 6;
k
1
=0,8 0,9 dla i=7 10
Projekt instalacji elektrycznej
Dobór bezpiecznika chroniącego linię odbiorczą:
1. I
nb
I
obc
2. I
nb
I
płynącego w przewodzie w czasie rozruchu
Prąd płynący w linii podczas rozruchu ma wartość
zależną od trybu rozruchu:
Rozruch silników jednoczesny
2. I
nb
I
rMi
Rozruch silników kolejny (największy silnik
uruchamiany na końcu)
2. I
nb
I
obc
I
nMmax
+ I
rMmax
Obwód odbiorczy zasilający kilka
silników
Projekt instalacji elektrycznej
3. I
2
1,45 I
z
gdzie: I
z
– obciążalność długotrwała przewodu
I
2
– prąd zadziałania urządzenia zabezpieczającego
4. I
nw
I
ws
gdzie: I
nw
– prąd znamionowy wyłączalny urządzenia
zabezpieczającego
I
ws
– spodziewana wartość prądu
zwarciowego (początkowego)
5. k
2
S
2
I
2
t
gdzie: k – współczynnik liczbowy w [A
2
s/mm,
S – przekrój przewodu w [mm
2
],
I – prąd zwarciowy początkowy w [A],
t – czas trwania prądu zwarciowego w [s].
6. Sprawdzenie czy wybrane zabezpieczenie
jest selektywne do zabezpieczeń silników
Obwód odbiorczy zasilający kilka
silników
Projekt instalacji
elektrycznej
1. Średnie natężenie oświetlenia na płaszczyźnie:
E
śr
=
uż
S
gdzie:
E
śr
- średnie natężenie oświetlenia na rozważanej płaszczyźnie,
uż
- użyteczny strumień świetlny na płaszczyźnie,
S - pole powierzchni.
2. Strumień użyteczny
uż
=
źr
n m
oś
u
gdzie:
źr
- znamionowy strumień źródła światła,
n - ilość źródeł światła w oprawie,
m- liczba opraw,
oś
- sprawność oświetlenia,
u - współczynnik utrzymania.
Odbiorniki oświetleniowe -
obliczanie natężenia oświetlenia
metodą sprawności
Projekt instalacji
elektrycznej
Sprawność oświetlenia -
opisuje procentowy strumień świetlny lampy padający na
płaszczyznę roboczą i zależy od:
- rozsyłu światła,
- sprawności oprawy,
- współczynników odbicia sufitu, ścian, podłogi,
- wskaźnika pomieszczenia.
Wskaźnik pomieszczenia
–
K =
gdzie: a - długość pomieszczenia
b - szerokość pomieszczenia
h - odstęp między oprawą i płaszczyzną roboczą
Odbiorniki oświetleniowe -
obliczanie natężenia oświetlenia
metodą sprawności
ab
h(a+b)
Projekt instalacji elektrycznej
Kod odbiciowy pomieszczenia
Wg. normy PN-84/E02033 w pomieszczeniach
przewidzianych do pracy średnie współczynniki
odbicia powinny wynosić:
- sufitu - co najmniej 70%
- ścian, łącznie z oknami - od 30 do 80%,
- podłogi, łącznie z urządzeniami - od 20 do
40%.
Odbiorniki oświetleniowe -
obliczanie natężenia oświetlenia
metodą sprawności
Projekt instalacji elektrycznej
Tabela sprawności oświetlenia
Współczynniki odbicia
Sufitu
80
70
50
30
0
Ścian
50
50
50
50
30
30
10
30
10
0
Podłogi
30
10
30
10
30
10
10
10
10
0
Wskaźnik K
Sprawność oświetlenia
0,60
0,26
0,24
0,27
0,26
0,23
0,23
0,20
0,22
0,20
0,19
0,80
0,32
0,30
0,33
0,31
0,28
0,27
0,25
0,27
0,25
0,24
1,00
0,36
0,33
0,37
0,34
0,33
0,31
0,29
0,30
0,28
0,27
1,25
0,41
0,38
0,41
0,38
0,37
0,34
0,32
0,34
0,32
0,31
1,50
0,44
0,40
0,44
0,40
0,40
0,37
0,35
0,36
0,35
0,34
2,00
0,49
0,43
0,48
0,44
0,45
0,41
0,39
0,40
0,39
0,37
2,50
0,52
0,46
0,51
0,46
0,48
0,43
0,42
0,42
0,41
0,40
3,00
0,54
0,47
0,53
0,47
0,50
0,45
0,43
0,44
0,43
0,42
4,00
0,56
0,49
0,55
0,49
0,53
0,47
0,46
0,46
0,45
0,44
5,00
0,58
0,50
0,57
0,50
0,55
0,48
0,47
0,47
0,46
0,45
Projekt instalacji elektrycznej
Współczynnik utrzymania - u
- określa jaki
uzyska się średni poziom natężenia oświetlenia po
pewnym okresie eksploatacji.
PN-84/E02033 podaje współczynnik zapasu, który
jest odwrotnością współczynnika utrzymania.
Współczynnik zapasu
Odbiorniki oświetleniowe -
obliczanie natężenia oświetlenia
metodą sprawności
Dostęp do opraw
Stopień osadzania się brudu
łatwy
trudny
Silne osadzanie się brudu
1,5
2
Średnie osadzanie się brudu
1,4
1,7
Słabe osadzanie się brudu
1,3
1,4
Projekt instalacji elektrycznej
Odbiorniki oświetleniowe -
obliczanie natężenia oświetlenia
metodą sprawności
Liczba opraw
wymagana dla zapewnienia
odpowiedniego
poziomu
natężenia
oświetlenia
(podane w normie PN-84/E-02033) w pomieszczeniu:
E
śr
• S
źr
• n •
os
• u
m =
Przykład:
W pomieszczeniu o wymiarach a=10m, b=20m, h
p
=4m
obliczyć liczbę opraw niezbędną do utrzymania średniego
natężenia oświetlenia 300 lx .
Zastosować oprawę dwuświetlówkową o strumieniu lampy
źr
= 1000 lm.
Projekt instalacji elektrycznej
Obliczamy
wskaźnik pomieszczenia
:
K =
h = h
p
– 0,8 – 0,5 = 4 –0,8 –0,5 = 2,7 m
Odbiorniki oświetleniowe -
obliczanie natężenia oświetlenia
metodą sprawności
ab
h(a+b)
Poziom płaszczyzny roboczej
od podłogi
Poziom zawieszenia
oprawy od sufitu
K = 2,5
Projekt instalacji elektrycznej
Przyjmując współczynniki odbicia:
Sufitu - 0,7
Ścian - 0,5
Podłogi - 0,3
Z podanej tabeli odczytujemy
sprawność oświetlenia -
oś
= 0,51
Współczynnik zapasu
przyjmujemy równy
1,4
.
Niezbędna liczba opraw:
Odbiorniki oświetleniowe -
obliczanie natężenia oświetlenia
metodą sprawności
E
śr
• S
źr
• n •
os
• u
m =
300 • 200
1000 • 2• 0,51 • 1/1,4
=
= 82
M3
M2
3
3
3
M1
Zadanie projektowe
Zadanie projektowe
Wykonać projekt nowej instalacji siły i oświetlenia dla pomieszczenia
produkcyjnego w oparciu o dane:
1.
Zasilanie
Instalacja zasilana jest z wolnostojącej rozdzielnicy głównej (RG)
380/220 V znajdującej się w stacji transformatorowo- rozdzielczej:
- górne znamionowe napięcie zasilające U
GN
=
15,75 kV
- dolne znamionowe napięcie zasilające U
DN
=
0,4 kV
- moc zwarciowa po stronie górnego napięcia
S
ZW
=
100
MVA
- obciążenie maksymalne stacji zasilającej P
MAX
= 260 KW
- odległość ściany hali produkcyjnej od RGnn
l =
30 m
Zadanie projektowe
2.
Charakterystyka pomieszczenia produkcyjnego
*
powierzchnia a x b = 6 x 4 m
*
wysokość
h = 4,5 m
*
atmosfera pomieszczenia - normalna
*
wymagany poziom natężenia oświetlenia E
śr
= 300
lx
*
współczynnik odbicia ścian ρ
sc
= 0,7
*
współczynnik odbicia sufitu
ρ
su
= 0,5
*
współczynnik odbicia podłogi
ρ
po
= 0,3
Zadanie projektowe
3.
Charakterystyka obciążenia oddziału
produkcyjnego
- współczynnik zapotrzebowania k
Z
= 0,8
- współczynnik mocy obliczeniowy
cosφ
=
0,8
- odbiorniki – silniki indukcyjne zwarte (prędkość
obrotowa – 1000 obr/min)
Obliczenia techniczne
1.
Zestawienie danych silników
Zadanie projektowe
Lp.
Typ
Ilość
szt.
P
n
U
n
I
n
n
cos
k
r
Zabezpiecze
nie
przeciążeni
owe
Zabezpiecze
nie
zwarciowe
kW
V
A
%
-
-
1
SzJe 36b
1
1,5
400
3,8
78,
5
0,7
7
5,7
M250 4
2
SzJe 46b
1
4,0
400
8,7
83,
5
0,8
4
5,7
M250 10
3
SzJe 66b
1
13,
0
400
26
88,
8
0,8
6
4,8
BGSLA 16I
BiWtz 35/63
Zadanie projektowe
2. Ustalenie mocy obliczeniowej i dobór kabla
zasilającego
2.1. Ustalenie prądu obliczeniowego dla odbiorników
siłowych
1. Moc zainstalowana:
P
i
= 1,5 + 4 + 13 = 18,5 kW
2. Moc obliczeniowa:
P
obl
= k
z
x P
i
= 0,8 x 18,5 = 14,8 kW
3. Prąd obliczeniowy
A
U
P
I
obl
n
obl
obl
7
,
26
8
,
0
400
3
10
8
,
14
cos
3
3
Zadanie projektowe
4. Prąd obliczeniowy dla obwodów gniazd trójfazowych
Jeden obwód gniazd 16-amperowych. Maksymalny prąd I
g
= 16 A
5. Prąd obliczeniowy dla odbiorników oświetleniowych
Dane przyjęte do obliczeń:
Wymiary pomieszczenia: długość –
a = 6 m
szerokość –
b = 4 m
powierzchnia –
S = 24 m
2
wysokość - h = 4,5 m
Średnie natężenie oświetlenia na płaszczyźnie roboczej: E
śr
= 300
lx
Wybrane źródło światła: świetlówki firmy Philips TL – D58W/827 o
parametrach:
Znamionowy strumień: Φ
źr
= 5200 lm
Pobierana moc: P
źr
= 72 W
Zadanie projektowe
Świetlówki są osadzone w oprawach TCW 196/259D firmy Philips (2 sztuki).
Odległość zawieszenia opraw od sufitu – 0,5 m
Przyjęte współczynniki odbicia pomieszczenia: ρ
su
= 0,7; ρ
sc
= 0,5; ρ
pd
= 0.3.
Współczynnik utrzymania
Wskaźnik pomieszczenia:
Sprawność oświetlenia: η
oś
= 0,33
72
,
0
4
,
1
1
1
k
u
75
,
0
4
6
2
,
3
4
6
b
a
h
b
a
K
ro
m
h
h
h
h
os
r
p
ro
2
,
3
5
,
0
8
,
0
5
,
4
Zadanie projektowe
b) Liczba opraw:
c) Moc źródeł światła:
P
oś
= m x n x P
źr
= 3 x 2 x 72 = 432 W
d) Prąd oświetlenia:
Przyjmując równomierne rozmieszczenie opraw na fazach, prąd
obliczeniowy dla odbiorników oświetleniowych dla jednej fazy:
I
obl oś
= 1/3 x 2 = 0,66 A
3
9
,
2
33
,
0
2
72
,
0
5200
24
300
oś
źr
śr
n
u
S
E
m
A
U
P
I
os
nf
oś
oś
2
98
.
0
220
432
cos
Zadanie projektowe
6. Dobór kabla zasilającego
I
obl
= I
obl siln
+ I
obl oś
+ I
g-
= 26,7 +16 + 0,66 = 43,4 A
Kabel aluminiowy w izolacji PVC ułożony pojedynczo,
bezpośrednio w ziemi ( PN-IEC 60364-5-523 tablica 52-C3)
– przekrój 16 mm
2
– I
z
= 52 A
Kabel
YAKY 4 x 16mm
2
Zadanie projektowe
3. Dobór zabezpieczenia kabla zasilającego
Bezpiecznik jako ochrona od zwarć i przeciążeń.
- dla przeciążeń: I
B
I
n
I
z
oraz I
2
= 1,6 I
n
1,45 I
ż
43,4 ≤ 50 ≤ 52
1,6 x 50 = 80 1,45 x 52 = 75,4
Należy wybrać kabel o większym przekroju:
YAKY 4x25mm
2
(I
z
= 66A)
1,6 x 50 = 80 < 1,45 x 66 = 95,7
Zadanie projektowe
dla zwarć:
k
2
S
2
≥ I
2
t
k = 74 As
1/2
/mm
2
S = 25 mm
2
Maksymalna wartość całki Joule’a I
2
t dla prądu zwarciowego
I = 11,7 kA, z charakterystyki bezpiecznika WT/NH 1 50 A:
10500 A
2
s
k
2
S
2
= 3 422 500 >10 500
Zadanie projektowe
4. Określenie warunków zwarciowych na szynach RGnn i
RO
Dane transformatora:
TAOb, S
n
= 400 kVA; U
n
= 15,75/0,4 kV; ΔP
cu
= 4650 W; Δu
z
= 4,5%
Impedancja transformatora:
0047
,
0
10
400
400
4650
6
2
2
2
2
n
n
cu
T
S
U
P
R
018
,
0
10
400
400
045
,
0
3
2
2
n
n
z
T
S
U
u
X
Zadanie projektowe
Reaktancja sieci zasilającej:
Impedancja kabla zasilającego:
Początkowy prąd zwarciowy przy zwarciu na szynach RGnn:
0017
.
0
10
100
400
1
,
1
1
,
1
6
2
2
za
n
s
S
U
X
034
,
0
25
35
30
S
l
R
K
0027
,
0
10
30
09
,
0
/
09
,
0
3
l
km
X
K
kA
X
X
R
U
c
I
T
s
T
n
p
7
,
11
018
,
0
0017
,
0
0047
,
0
3
400
1
3
2
2
2
2
Zadanie projektowe
Udarowy prąd zwarciowy:
Początkowy prąd zwarciowy przy zwarciu na szynach RO:
p
u
I
k
i
2
kA
i
u
8
,
29
7
,
11
8
,
1
2
kA
X
X
X
R
R
U
c
I
K
T
s
K
T
n
p
2
,
5
0027
,
0
018
,
0
0017
,
0
034
,
0
0047
,
0
3
400
1
3
2
2
2
2
Zadanie projektowe
5. Dobór zabezpieczeń silników
Silnik o mocy 13 kW wyposażony jest w zestaw rozruchowy typu
BGSLA z przełącznikiem gwiazda-trójkąt i z wyzwalaczem
termicznym dobranym i nastawionym na prąd znamionowy silnika.
Jako zabezpieczenie od zwarć stosowane są bezpieczniki typu aM.
Dla pozostałych silników jako zabezpieczenie od przeciążeń oraz
łącznik manewrowy wybrane zostały wyłączniki silnikowe typu
M250 wyposażone w wyzwalacze termiczne nastawione na prąd
znamionowy
silnika
oraz
wyzwalacze
elektromagnetyczne
nastawione fabrycznie.
Zadanie projektowe
Przykład doboru zabezpieczeń silników:
silnik o mocy P = 1,5 kW
Dane silnika: P
n
= 1,5 kW; I
n
= 3,8 A; k
r
= 5,7; I
r
= 21,7 A.
Wybieramy wyłącznik
M250 4
o zakresie wyzwalacza termicznego (2,5 – 4), który
należy nastawić na prąd
I
nast
= I
nM
= 3,8 A.
silnik o mocy P =13 kW
Dane silnika: P
n
= 13 kW; I
n
= 26 A; k
r
=4,8; I
r
= 124,8 A.
Wybieramy zestaw rozruchowy
BGSLA-16I
wyposażony w przełącznik gwiazda-trójkąt
oraz stycznik z wyzwalaczem termicznym o zakresie (18 – 27), który należy nastawić
na prąd:
I
nast
= I
nM
= 26 A
Zadanie projektowe
Przykład doboru zabezpieczeń silników:
silnik o mocy P =13 kW c.d.
Zabezpieczenie od zwarć – bezpiecznik o niepełnozakresowej charakterystyce działania
(aM) dobrany wg następujących kryteriów:
I
n
≥ I
nM
oraz I
n
≥ I
r
/ α
gdzie: α = 3 dla rozruchu silnika lekkiego i występującego rzadko
czyli:
I
n
≥ 26 A oraz I
n
≥ 124,8 / 3 x 3 = 13,86 A
Wybieramy bezpiecznik
BiWtz 35/63 A
zastosowany w każdym przewodzie fazowym.
Zabezpieczenia silników zestawione w tabeli.
Zadanie projektowe
6. Dobór obwodów odbiorczych
Przykłady obliczeń:
Obwód nr 1 (silniki)
Dane: silniki nr 1 i 2 o mocy ΣP
n
= 1,5 + 4 = 5,5 kW
I
B
= I
nM
= 12,5 A
Prąd w czasie rozruchu:
Wybór przewodu:
PN-IEC 60364-5-523, metoda prowadzenia przewodu C,
przewód w izolacji z PVC, obciążone 3 żyły miedziane, tab. 52-
C3, kolumna 6 –
YDY 4x 1,5 mm
2
(I
z
= 17,5 A > I
B
= 12,5 A).
Norma
PN-IEC
60364-5-523
uwzględnia
wytrzymałość
mechaniczną przekroju – nie stosuje się przewodów o
przekrojach mniejszych niż 1,5 mm
2
Cu i 2,5 mm
2
Al.
33
,
20
3
7
,
8
7
,
5
8
,
3
2
1
2
1
nM
r
nM
rM
nM
r
I
k
I
I
I
I
Zadanie projektowe
Ponieważ obwód zasila dwa silniki, jako zabezpieczenie
obwodu od zwarć i przeciążeń wybieramy bezpiecznik
selektywny do zabezpieczenia większego silnika czyli
wyłącznika M250 10.
Kryteria doboru bezpiecznika w obwodzie odbiorczym:
Z
n
B
I
I
I
rozruchu
n
I
I
Z
I
I
45
,
1
2
max
2
min
2
wyl
bezp
t
I
t
I
5
,
17
5
,
12
n
I
3
,
20
n
I
5
,
17
45
,
1
6
,
1
2
n
I
I
1.
2.
3.
4.
Zadanie projektowe
Ze względu na warunek nr 2 należy wybrać bezpiecznik o I
n
=
25 A. Wówczas konieczna jest zmiana przekroju przewodu aby
I
Z
25 A. Wybieramy przewód YDY 4 x 4 mm
2
o I
Z
= 32 A.
1. 12,5 25 32
2. 25 20,3
3. I
2
= 1,6 x 25 = 40 A 1,45 x 32 = 46,4 A
Spodziewany prąd zwarciowy na końcu linii zasilającej silniki:
kA
X
X
X
X
R
R
R
U
c
I
obw
K
T
s
obw
K
T
n
p
3
,
3
0005
,
0
0027
,
0
018
,
0
0017
,
0
027
,
0
034
,
0
0047
,
0
3
400
1
3
2
2
2
1
2
1
Zadanie projektowe
027
,
0
4
55
6
1
s
l
R
obw
0005
,
0
10
6
09
,
0
3
1
l
X
X
k
obw
Sprawdzamy selektywność zabezpieczeń:
- dla bezpiecznika I
2
t
min
= 1200 A
2
s
- dla wyłącznika silnikowego M250 4 I
2
t
max
1100
A
2
s
Zabezpieczenia działają selektywnie.
Bezpiecznik
BiWtz 25A
zainstalowany w każdej fazie na
początku
obwodu
odbiorczego
nr
1
może
stanowić
zabezpieczenie linii od zwarć i przeciążeń.
Zadanie projektowe
Obwód nr 2
Dane: silnik nr 3 o mocy P
n
= 13 kW
I
B
= I
nM
= 26 A
Prąd w czasie rozruchu:
I
r
= I
rM
= k
r
x I
nM
= 4,8 x 26 = 124,8 A
Wybór przewodu:
PN-IEC 60364-5-523, metoda prowadzenia przewodu C, przewód w izolacji
z PVC, obciążone 3 żyły miedziane, tab. 52-C3, kolumna 6 –
YDY 4x 4
mm
2
(I
z
= 32 A > I
B
= 26 A).
Ponieważ obwód zasila jeden silnik, sprawdzamy czy wybrany jako
dobezpieczenie silnika bezpiecznik
BiWtz 35A
może stanowić
zabezpieczenie od zwarć i przeciążeń linii (będzie wówczas zainstalowany
na początku obwodu, a nie przy silniku; nie może być również
bezpiecznikiem o charakterystyce aM a gG).
Zadanie projektowe
Dla bezpiecznika o prądzie znamionowym 35 A należy
powiększyć przekrój przewodu.
Dla przewodu
YDY 4x6 mm
2
( I
z
= 41A)
sprawdzamy:
I
B
≤ I
n
≤ I
z
I
n
≥ I
r
/ α
oraz I
2
= 1,6 x I
n
≤ 1,45 x I
z
26 < 35 < 41
35 > 124,8/3x3 = 124,8/9 = 13,8
1,6 x 35 = 56 < 1,45 x 41 = 59,45
Dane obwodów w tabeli:
Zadanie projektowe
Nr
obw
.
Nr
silników
Σ
P
nM
[kW
]
I
B
[A]
Typ
przewodu
I
z
[A]
Zabezpiecz
enie
przewodu
1
1, 2
5,5
11,
5
YDY 4x4 mm
2
32
BiWtz 25/25
2
3
13
26 YDY 4x6 mm
2
41
BiWtz 35/63
3
gniazda
16
YDY 4x2,5
mm
2
24
BiWtz 16/25
4
Zasilanie
Roś
2
YDY 3x1,5
mm
2
19,5
BiWtz 16/25
Dane obwodów:
Zadanie projektowe
Numer
y
obwodó
w
Przekrój
przewod
u
[mm
2
]
k
2
x S
2
[A
2
s]
Prąd
znamionowy
bezpiecznika
[A]
I
2
t
[A
2
s]
1
4
21160
0
25
4200
2
6
47610
0
35
11000
3
2,5
82656
16
1300
4
1,5
29756
16
1300
7. Sprawdzenie zabezpieczeń obwodów odbiorczych w
warunkach zwarciowych.
Dla spodziewanego na szynach RO pradu zwarciowego
I
p
=
9,7 kA
:
Zadanie projektowe
8. Selektywność zabezpieczeń.
RO
3xWT/NH1
50
BiWtz 16
3 xBiWtz
16
3 xBiWtz
35
3 xBiWtz
25
obw. nr 4
obw. nr 3
obw. nr 2
obw. nr 1
RGnn
Zadanie projektowe
Całki Joule’a zastosowanych w obwodach bezpieczników dla
spodziewanego na szynach RO prądu zwarciowego początkowego
I
p
=
5,2 kA
:
WT/NH1
50
BiWtz 25
BiWtz 35
BiWtz16
I
2
t
max
[A
2
s]
4000
10600
1200
I
2
t
min
[A
2
s]
5700
Brak selektywności między zabezpieczeniem linii zasilającej RO i
zabezpieczeniem obwodu nr 2. Bezpiecznikiem selektywnie
działającym do
BiWtz 35
jest
WT/NH1 80A
i na taki należy
wymienić bezpiecznik w linii zasilającej RO.
Zadanie projektowe
Spowoduje to kolejną korektę przekroju kabla zasilającego RO:
Bezpiecznik
WT/NH1 80A
jako ochrona od zwarć i przeciążeń.
-
dla przeciążeń:
I
B
≤ I
n
≤ I
z
oraz I
2
= 1,6 x I
n
≤ 1,45 x I
z
43,4 ≤ 80 ≤ 86
1,6 x 80 = 128 1,45 x 52 = 75,4
Należy wybrać kabel o większym przekroju:
YAKY 4x50mm
2
(I
z
=
94A)
1,6 x 80 = 128< 1,45 x 94= 136
lub:
YKY 4x35mm
2
(I
z
= 103A) – 1,45 x 103 = 149
Zadanie projektowe
-
dla zwarć
:
k
2
S
2
≥ I
2
t
YAKY 4x50mm
2
: k = 74 As
1/2
/mm
2
YKY 4x35mm
2
:
k
= 115 As
1/2
/mm
2
S = 50 mm
2
S = 30 m
2
Maksymalna wartość całki Joule’a I
2
t dla prądu zwarciowego
I = 11,7 kA, z charakterystyki bezpiecznika
WT/NH 1 80 A
:
35000 A
2
s
YAKY 4x50mm
2
: k
2
S
2
= 13 690 000 > 35 000
YKY 4x35mm
2
: k
2
S
2
= 16 200 625 > 35 000
Zadanie projektowe
9. Dobór aparatury w polu rozdzielnicy głównej nn
9.1 Zabezpieczenie od zwarć i przeciążeń
Bezpiecznik
WT/NH 1 80 A
Prąd zwarciowy bezpiecznika I
zw
= 120 kA.
Prąd ograniczony bezpiecznika dla prądu zwarciowego
początkowego I
p
= 11,7 kA
–
i
og
= 5,3 kA
.
Zadanie projektowe
9.2 Łącznik (rozłącznik)
Kryteria doboru: I
nŁ
≥ I
B
i
dynŁ
≥ min ( i
u
, i
og
)
Wybieramy rozłącznik typu
Vistop 63
, dla którego:
I
nŁ
= 63A > I
B
= 43,4 A
i
dynŁ
= 15kA > min ( 29,8; 5,3 )
Zadanie projektowe
9.3. Przekładnik prądowy
Kryteria doboru: I
nP
≥ I
B
I
szczP
≥ min ( i
u
, i
og
)
Wybieramy przekładnik prądowy typu
ISMOc KTM
1115.711.233.130
o danych:
- przekładnia – 100/5 A
- moc znamionowa – S
n
= 5 W
- klasa dokładności – 1
- liczba przetężeniowa – n < 10
- prąd szczytowy – i
szcz
= 15 kA > i
og
= 5,3 kA
Zadanie projektowe
10. Ochrona przeciwporażeniowa dodatkowa
Jako środek ochrony przeciwporażeniowej dodatkowej zastosowano samoczynne wyłączenie
zasilania (N-IEC 60364-4-41).
Sprawdzenie skuteczności ochrony dla obwodów nr 1 i 2:
2,5 m
30 m
6,5
m
M3
3
2
1
BGSLA
16I
M1
M2
M250 4
M250 10
RO
3xWT/NH1 80
3 xBiWtz 35
3 xBiWtz 25
obw. nr 2
obw. nr 1
RGn
n
Zadanie projektowe
Obliczamy prąd zwarcia jednofazowego w p. 1 (lub 2) – sposób
uproszczony
gdzie Z
zast
– impedancja a w uproszczeniu rezystancja pętli zwarcia:
R
T
= 0,0047
R
K
= 0,015 dla YKY 4 x 35mm
2
R
K
= 0,017 dla YAKY 4 x 50mm
2
zast
nf
Z
U
I
95
,
0
)
2
(
1
1
2
2
obw
K
T
zast
zast
R
R
R
R
Z
Zadanie projektowe
4
55
5
,
6
2
015
,
0
2
0047
,
0
2
2
1
obw
K
T
zast
zast
R
R
R
R
Z
094
,
0
zast
R
kA
I
2
,
2
094
,
0
220
95
.
0
)
2
(
1
t
M250
0,001s
t
BiWtz
0,04s
Sprawdzamy jaki jest czas działania zabezpieczenia
zwarciowego M250 4 oraz bezpiecznika BiWtz 25 dla prądu
2,2kA:
Zadanie projektowe
Obliczamy prąd zwarcia jednofazowego w p. 3 – sposób
uproszczony
zast
nf
Z
U
I
95
,
0
)
3
(
1
gdzie Z
zast
– impedancja a w uproszczeniu rezystancja pętli
zwarcia:
035
,
0
015
,
0
2
0047
,
0
2
K
T
zast
zast
R
R
R
Z
kA
I
8
,
5
035
,
0
220
95
,
0
)
3
(
1
Czas działania bezpiecznika WT/NH1 80 dla prądu 5,8kA:
t
WT/NH
0,01 s
Zerowanie ocenia się jako skuteczne jeśli wyłączanie przy
zwarciu jednofazowym następuje z czasem nie dłuższym niż 0,4
s.
Document Outline