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.