Розрахункові питання — струм короткого замикання та падіння напруги

Два типи розрахункових питань трапляються практично на кожному теоретичному чи практичному екзамені, пов'язаному з NEN 1010/3140: струм короткого замикання (потрібен для перевірки того, чи витримає розподільчий щит/автоматичний вимикач) і падіння напруги (потрібне для перевірки того, чи функціонуватиме обладнання в межах допустимого відхилення). У цій статті розглянуто обидва питання з розібраним прикладом розрахунку.

Струм короткого замикання біля джерела (Icc)

Максимальний струм короткого замикання, який трансформатор може віддати при прямому короткому замиканні на вторинних клемах:

Icc = In / %Ucc

• In — номінальний вторинний струм трансформатора.
• %Ucc — напруга короткого замикання трансформатора, у відсотках від номінальної напруги (зазвичай 4–6 % для розподільчих трансформаторів, зазначається на заводській табличці).

Розібраний приклад

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

Це значення визначає мінімальну вимикальну здатність (кА), якою повинен володіти головний автоматичний вимикач або головний розподільчий щит — автоматичний вимикач із занадто низькою вимикальною здатністю може сам вийти з ладу за такого струму короткого замикання, замість того щоб безпечно відключитися.

Ikmax проти Ikmin

Два різних струми короткого замикання важливі для двох різних цілей:

Установка, перевірена лише за Ikmax, все ж може мати недолік: у кінці довгого тонкого кабелю струм короткого замикання може виявитися замалим, щоб автоматичний вимикач відключився за потрібний час (див. §411, автоматичне вимкнення живлення).

Падіння напруги — ліміти

NEN 1010 §525 (таблиця 52.G.1) встановлює максимально допустиме падіння напруги між джерелом установки та будь-якою точкою підключення:

• 3 % для освітлювальних установок.
• 5 % для іншого застосування (розетки, двигуни, загальне навантаження).

Зверніть увагу: у старіших джерелах і емпіричних правилах іноді зазначаються вищі відсотки — для екзамену слід керуватися офіційними табличними значеннями 3 % / 5 %.

Формула розрахунку

ΔU = (2 × ρ × L × I) / A

• ρ — питомий опір міді (≈ 0,0175 Ом·мм²/м при 20 °C).
• L — довжина кабелю в метрах (в один бік).
• I — струм навантаження в амперах.
• A — переріз провідника в мм².
• Коефіцієнт 2 враховує прямий і зворотний провідник (фаза + нуль) — поширена екзаменаційна помилка — забути цей коефіцієнт.

Розібраний приклад

Група розеток, 25 м в один бік, 2,5 мм², навантаження 10 А, 230 В:

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

Це значення залишається значно нижче ліміту 5 % для іншого застосування.

Поширені помилки

1. Забути коефіцієнт 2 у формулі падіння напруги — це дає результат удвічі менший за реальне падіння напруги.
2. Плутати Icc і Ikmin — Icc (біля джерела) майже завжди є найвищим струмом в установці, Ikmin у кінці довгої групи — найнижчим; обидва значення потрібні для різних перевірок.
3. Використовувати застарілі відсотки падіння напруги (наприклад, 6 %/8 % із неофіційних емпіричних джерел) замість табличних значень 3 %/5 % із §525.
4. Плутати %Ucc із заводської таблички з коефіцієнтом навантаження — %Ucc — це фіксована характеристика трансформатора, а не відсоток від фактичного навантаження.

Дивіться також

• §531 — Витічні струмові вимикачі (RCD)
• §523 — Переріз кабелю та струмове навантаження
• §536 — Розподільчі пристрої та селективність
• Питання теоретичного екзамену