Was ist der Nennstrom in der Elektrotechnik?

Das Erklärende Wörterbuch der russischen Sprache des Akademikers Ozhegov erklärt die Bedeutung des Wortes „nominal“, wie es bezeichnet, benannt, aber seine Pflichten nicht erfüllt, ernannt, also fiktiv ist.

Diese Definition erklärt die elektrischen Begriffe Nennspannung, Strom und Leistung ziemlich genau. Sie scheinen da zu sein, definiert und definiert, dienen aber eigentlich nur als Richtlinien für Elektriker. Die tatsächlichen numerischen Ausdrücke dieser Parameter weichen tatsächlich von den eingestellten Werten ab.

Wir alle kennen zum Beispiel ein einphasiges Wechselstromnetz mit einer Spannung von 220 Volt, die als Nennspannung gilt. Tatsächlich kann sein Wert laut GOST nur die Obergrenze von 252 Volt erreichen. So funktioniert der Landesstandard.

Das gleiche Bild zeigt sich beim Nennstrom.

Prinzip der Bestimmung des Nennstroms

Als Grundlage für die Wahl des Wertes wurde die maximal mögliche thermische Erwärmung elektrischer Leitungen einschließlich ihrer Isolierung herangezogen, die unter Last über einen unbegrenzten Zeitraum zuverlässig funktionieren müssen.

Bei Nennstrom wird ein thermisches Gleichgewicht aufrechterhalten zwischen:

• Erwärmung von Drähten durch den Temperatureffekt elektrischer Ladungen, beschrieben durch die Wirkung des Joule-Lenz-Gesetzes;

• Kühlung durch Abführung eines Teils der Wärme an die Umgebung.

In diesem Fall sollte die Wärme Q1 keinen Einfluss auf die mechanischen und Festigkeitseigenschaften des Metalls und Q2 auf die Änderung der chemischen und dielektrischen Eigenschaften der Isolierschicht haben.

Auch bei geringfügiger Überschreitung der Stromstärke ist es nach einer gewissen Zeit erforderlich, die elektrischen Geräte spannungsfrei zu schalten, um das Metall des Stromleiters und die Isolierung abzukühlen. Andernfalls werden ihre elektrischen Eigenschaften beeinträchtigt und es kommt zum Zusammenbruch der dielektrischen Schicht oder zur Verformung des Metalls.

Alle elektrischen Geräte (einschließlich Stromquellen, deren Verbraucher, Verbindungsleitungen und -systeme, Schutzvorrichtungen) werden für den Betrieb mit einem bestimmten Nennstrom berechnet, konstruiert und hergestellt.

Sein Wert wird nicht nur in der technischen Werksdokumentation angegeben, sondern auch auf dem Gehäuse oder den Typenschildern der elektrischen Geräte.

Das Foto oben zeigt deutlich die Nennströme von 2,5 und 10 Ampere, die durch Stanzen bei der Herstellung des elektrischen Steckers hergestellt werden.

Um die Geräte zu standardisieren, führt GOST 6827-76 eine Reihe von Nennströmen ein, mit denen fast alle Elektroinstallationen betrieben werden müssen.

So wählen Sie die Schutzeinrichtung für den Nennstrom aus

Da der Nennstrom die Möglichkeit eines dauerhaften, schadensfreien Betriebs elektrischer Geräte bestimmt, sind alle Stromschutzgeräte so ausgelegt, dass sie bei Überschreitung wirken.

In der Praxis kommt es häufig vor, dass es aus unterschiedlichen Gründen kurzzeitig zu einer Überlastung des Stromkreises kommt. In diesem Fall hat die Temperatur des Metalls des Leiters und der Isolierschicht keine Zeit, den Grenzwert zu erreichen, wenn ihre elektrischen Eigenschaften verletzt werden.

Aus diesen Gründen wird die Überlastzone in eine separate Zone unterteilt, die nicht nur durch die Größe, sondern auch durch die Dauer der Einwirkung begrenzt ist. Bei Erreichen der kritischen Temperaturwerte der Isolationsschicht und des Metalls des Leiters muss die elektrische Anlage spannungsfrei geschaltet werden, um sie abzukühlen.

Diese Funktionen werden von thermischen Überlastschutzvorrichtungen übernommen:

• Leistungsschalter;

• thermische Freisetzungen.

Sie nehmen die Wärmebelastung wahr und stellen sich darauf ein, sich mit einer bestimmten Zeit abzuschalten. Die Einstellung der Schutzvorrichtungen, die eine „kurzzeitige“ Unterbrechung der Last bewirken, ist etwas höher als der Überlaststrom. Der Begriff „augenblicklich“ definiert eigentlich die Aktion in einem möglichst kurzen Zeitraum. Bei den derzeit schnellsten Überstromschutzfunktionen erfolgt die Unterbrechung in knapp 0,02 Sekunden.

Der Betriebsstrom im normalen Leistungsmodus liegt normalerweise unter dem Nennwert.

Im gegebenen Beispiel wird der Fall für Wechselstromkreise analysiert. In Gleichspannungskreisen gibt es keinen grundsätzlichen Unterschied im Zusammenhang zwischen Betriebs-, Bemessungsstrom und der Wahl der Einstellungen für den Schutzbetrieb.

Wie der Leistungsschalter für den Betrieb bei Nennstrom konfiguriert ist

Beim Schutz von Industriegeräten und elektrischen Haushaltsnetzen sind automatische Schalter am gebräuchlichsten, die in ihrem Design Folgendes vereinen:

• thermisch verzögerte Freisetzungen;

• Stromunterbrechung, sehr schnelle Abschaltung des Notbetriebs.

In diesem Fall werden Leistungsschalter für Nennspannung und Nennstrom hergestellt. Schutzgeräte werden entsprechend ihrer Größe ausgewählt, um unter den spezifischen Bedingungen eines bestimmten Stromkreises zu funktionieren.

Zu diesem Zweck definieren die Normen 4 Arten von Strom-Zeit-Kennlinien für unterschiedliche Maschinenkonstruktionen. Sie sind mit den lateinischen Buchstaben A, B, C, D gekennzeichnet und für die garantierte Fehlerabschaltung mit einem Vielfachen des Nennstroms von 1,3 bis 14 ausgelegt.

Der Zeitstrom-Leistungsschalter wird unter Berücksichtigung der Umgebungstemperatur für eine bestimmte Lastart ausgewählt, zum Beispiel:

• Halbleiterbauelemente;

• Beleuchtungssysteme;

• Stromkreise mit Mischlast und mäßigen Einschaltströmen;

• Stromkreise mit hoher Überlastfähigkeit.

Die aktuelle Zeitcharakteristik kann aus drei Wirkungszonen bestehen, wie im Bild dargestellt, oder aus zwei (ohne die Mitte).

Die Bezeichnung des Nennstromes finden Sie auf dem Maschinengehäuse. Das Bild zeigt einen Schalter, der mit einer Nennleistung von 100 Ampere gekennzeichnet ist.

Dies bedeutet, dass es nicht mit dem Nennstrom (100 A), sondern mit seinem Überschuss arbeitet (ausschaltet). Angenommen, wenn der Unterbrecher der Maschine auf ein Vielfaches von 3,5 eingestellt ist, dann wird ein Strom von 100×3,5 = 350 Ampere oder mehr von ihm ohne Zeitverzögerung gestoppt.

Wenn die thermische Auslösung auf ein Vielfaches von 1,25 eingestellt ist und ein Wert von 100 x 1,25 = 125 Ampere erreicht ist, erfolgt die Auslösung nach einiger Zeit, beispielsweise nach einer Stunde. In diesem Fall wird die Schaltung während dieser Zeit mit Überlast betrieben.

Es ist zu beachten, dass auch andere Faktoren im Zusammenhang mit der Aufrechterhaltung des Schutztemperaturregimes die Abschaltzeit der Maschine beeinflussen:

• Umweltbedingungen;

• der Füllgrad der Schalttafel mit Geräten;

• die Möglichkeit der Heizung oder Kühlung aus externen Quellen.

Wie sind die Verkabelung und der Leistungsschalter ausgelegt?

Um die wichtigsten elektrischen Parameter von Schutzvorrichtungen und Leitern zu bestimmen, muss die auf sie wirkende Belastung berücksichtigt werden. Dazu wird sie anhand der Nennleistung der mit der Arbeit verbundenen Geräte unter Berücksichtigung ihres Einsatzkoeffizienten berechnet.

An die in der Küche befindliche Ausgangsgruppe sind beispielsweise ein Geschirrspüler, ein Multikocher, ein Elektroherd und ein Mikrowellenherd angeschlossen, die im Normalbetrieb (unter Berücksichtigung der Schaltfrequenz) eine Gesamtleistung von 5660 Watt aufnehmen.

Die Nennspannung des Haushaltsnetzes beträgt 220 Volt. Bestimmen Sie den Laststrom, der durch die Leiter und Schutzgeräte fließt, indem Sie die Leistung durch die Spannung dividieren. I = 5660/220 = 25,7 A.

Als nächstes schauen wir uns eine Tabelle mit einer Reihe von Nennströmen für elektrische Geräte an. Für einen solchen Strom gibt es keinen Schutzschalter. Aber Hersteller produzieren Maschinen für 25 Ampere. Sein Wert kommt unseren Zielen am nächsten. Daher wählen wir es als Basis für eine Schutzeinrichtung zur Verkabelung der Verbraucher der Steckdosengruppe.

Als nächstes müssen wir uns für das Material der Drähte und den Querschnitt entscheiden. Nehmen wir Kupfer als Basis, da Aluminiumleitungen aufgrund ihrer Eigenschaften selbst im Haushalt nicht mehr beliebt sind.

Elektrikerhandbücher enthalten Tabellen zur Auswahl von Leitern aus verschiedenen Materialien für die Strombelastung. Nehmen wir unseren Fall und berücksichtigen Sie die Tatsache, dass die Verkabelung mit einem separaten PE-isolierten Kabel erfolgt, das in der Wandrinne versteckt ist. Es wird davon ausgegangen, dass die Temperaturgrenzen den Raumbedingungen entsprechen.

Die Tabelle gibt uns Aufschluss darüber, dass der minimal zulässige Querschnitt eines Standard-Kupferdrahtes für unseren Fall 4 mm im Quadrat beträgt. Sie können nicht weniger einnehmen, aber es ist besser, die Menge zu erhöhen.

Manchmal gibt es ein Problem bei der Auswahl eines Schutzgrades für bereits funktionierende Leitungen. In diesem Fall ist es durchaus gerechtfertigt, den Laststrom des Verbrauchernetzes mit einem elektrischen Messgerät zu ermitteln und mit dem nach obiger theoretischer Methode berechneten Wert zu vergleichen.

Daher hilft der Begriff „Nennstrom“ Elektrikern bei der Orientierung in den technischen Eigenschaften elektrischer Geräte.