Расчётные вопросы — ток короткого замыкания и падение напряжения

Два типа расчётных вопросов встречаются практически на каждом теоретическом или практическом экзамене, связанном с NEN 1010/3140: ток короткого замыкания (нужен для проверки того, выдержит ли распределительный щит/автоматический выключатель) и падение напряжения (нужно для проверки того, будет ли оборудование работать в допустимых пределах). В этой статье рассмотрены оба вопроса с разобранным примером расчёта.

Ток короткого замыкания у источника (Icc)

Максимальный ток короткого замыкания, который трансформатор может отдать при прямом коротком замыкании на вторичных выводах:

Icc = In / %Ucc

• In — номинальный вторичный ток трансформатора.
• %Ucc — напряжение короткого замыкания трансформатора, в процентах от номинального напряжения (обычно 4–6 % для распределительных трансформаторов, указывается на заводской табличке).

Разобранный пример

Трансформатор 1000 кВА, 400 В, Ucc = 6 %:

In = 1 000 000 / (1,732 × 400) ≈ 1 443 А
Icc = 1 443 / 0,06 ≈ 24 057 А ≈ 24 кА

Это значение определяет минимальную отключающую способность (кА), которой должен обладать главный автоматический выключатель или главный распределительный щит — автоматический выключатель со слишком низкой отключающей способностью может сам выйти из строя при таком токе короткого замыкания вместо того, чтобы безопасно отключиться.

Ikmax против Ikmin

Два разных тока короткого замыкания важны для двух разных целей:

Установка, проверенная только по Ikmax, всё же может иметь недостаток: в конце длинного тонкого кабеля ток короткого замыкания может оказаться слишком мал, чтобы автоматический выключатель отключился в требуемое время (см. §411, автоматическое отключение питания).

Падение напряжения — лимиты

NEN 1010 §525 (таблица 52.G.1) устанавливает максимально допустимое падение напряжения между источником установки и любой точкой подключения:

• 3 % для осветительных установок.
• 5 % для прочего применения (розетки, двигатели, общая нагрузка).

Обратите внимание: в старых источниках и эмпирических правилах иногда указываются более высокие проценты — для экзамена следует руководствоваться официальными табличными значениями 3 % / 5 %.

Формула расчёта

ΔU = (2 × ρ × L × I) / A

• ρ — удельное сопротивление меди (≈ 0,0175 Ом·мм²/м при 20 °C).
• L — длина кабеля в метрах (в одну сторону).
• I — ток нагрузки в амперах.
• A — сечение проводника в мм².
• Коэффициент 2 учитывает прямой и обратный проводник (фаза + ноль) — распространённая экзаменационная ошибка — забыть этот коэффициент.

Разобранный пример

Группа розеток, 25 м в одну сторону, 2,5 мм², нагрузка 10 А, 230 В:

ΔU = (2 × 0,0175 × 25 × 10) / 2,5 = 3,5 В
% = 3,5 / 230 × 100 ≈ 1,5 %

Это значение остаётся значительно ниже лимита 5 % для прочего применения.

Распространённые ошибки

1. Забыть коэффициент 2 в формуле падения напряжения — это даёт результат вдвое меньше реального падения напряжения.
2. Путать Icc и Ikmin — Icc (у источника) почти всегда является сáмым высоким током в установке, Ikmin в конце длинной группы — сáмым низким; оба значения нужны для разных проверок.
3. Использовать устаревшие проценты падения напряжения (например, 6 %/8 % из неофициальных эмпирических источников) вместо табличных значений 3 %/5 % из §525.
4. Путать %Ucc с заводской таблички с коэффициентом нагрузки — %Ucc — это фиксированная характеристика трансформатора, а не процент от фактической нагрузки.

См. также

• §531 — Устройства защитного отключения (УЗО)
• §523 — Сечение кабеля и токовая нагрузочная способность
• §536 — Распределительные устройства и селективность
• Вопросы теоретического экзамена