電気工学における公称電流とは何ですか

学者オジェゴフのロシア語解説辞典では、「名目上の」という言葉の意味が説明されており、指定された、命名されたが、その義務を果たしていない、任命された、つまり架空のものである。

この定義は、定格電圧、電流、電力という電気用語を非常に正確に説明しています。それらは明確に定義されているように見えますが、実際には電気技師のガイドラインとしてのみ機能します。これらのパラメータの実際の数値表現は設定値とは異なります。

たとえば、公称電圧 220 ボルトの単相交流ネットワークについては誰もがよく知っています。実際、GOST によると、その値は上限の 252 ボルトまでしか到達できません。これが州の基準の仕組みです。

定格電流でも同じ状況が見られます。

公称電流の決定原理

その値を選択する基準として、負荷の下で無制限の時間にわたって確実に機能する必要がある、絶縁体を含む電線の可能な最大の熱加熱が採用されました。

定格電流では、次の間で熱バランスが維持されます。

• ジュールレンツの法則の作用によって説明される、電荷の温度効果によるワイヤの加熱。

• 熱の一部が環境に除去されることによる冷却。

この場合、熱 Q1 は金属の機械的特性や強度特性に影響を与えるべきではなく、Q2 は絶縁層の化学的特性や誘電特性の変化に影響を与えるべきではありません。

定格電流をわずかに超えた場合でも、一定時間が経過すると、電流導体の金属と絶縁体を冷却するために電気機器から電圧を除去する必要があります。そうしないと、電気的特性が損なわれ、誘電体層の破壊や金属の変形が発生します。

あらゆる電気機器 (電流源、その消費者、接続ワイヤとシステム、保護装置を含む) は、特定の定格電流で動作するように計算、設計、製造されます。

その値は、工場の技術文書だけでなく、電気機器のハウジングや銘板にも記載されています。

上の写真は、電気プラグの製造時にスタンピングによって作られた 2.5 アンペアと 10 アンペアの定格電流を明確に示しています。

機器を標準化するために、GOST 6827-76 では、ほぼすべての電気設備が動作しなければならない多くの定格電流を導入しています。

定格電流に対する保護装置の選び方

定格電流は、電気機器が損傷なく長期間動作する可能性を決定するため、すべての電流保護装置は、定格電流を超えた場合に動作するように構成されています。

実際には、さまざまな理由で短時間に電源回路に過負荷が発生する状況がよくあります。この場合、導体の金属と絶縁層の温度は、それらの電気的特性が侵害されても限界に達する時間がありません。

これらの理由から、過負荷ゾーンは別のゾーンに分割され、サイズだけでなくアクションの継続時間によっても制限されます。絶縁層と導体の金属が臨界温度値に達すると、電気設備からの電圧を除去して冷却する必要があります。

これらの機能は、熱過負荷保護によって実行されます。

• サーキットブレーカー;

• 熱放出。

熱負荷を感知し、一定時間でオフになるように調整します。負荷の「瞬間的」遮断を実行する保護の設定は、過負荷電流よりわずかに高くなります。 「瞬間的」という用語は、実際には可能な限り短い時間内のアクションを定義します。現在の最速の過電流保護では、中断は 0.02 秒未満で発生します。

通常電力モードでの動作電流は、通常、公称値よりも小さくなります。

与えられた例では、AC 回路のケースが分析されます。 DC 電圧回路では、動作定格電流と保護動作の設定の選択との関係に基本的な違いはありません。

サーキットブレーカーが定格電流で動作するように構成されている方法

産業用機器や家庭用電気ネットワークの保護において、最も一般的なのは自動スイッチであり、以下のような設計が組み合わされています。

• 熱による遅延放出。

• 電流の遮断、緊急モードの非常に迅速なシャットダウン。

この場合、サーキットブレーカーは定格電圧と定格電流に合わせて製造されます。保護装置は、特定の回路の特定の条件で動作するように、そのサイズに応じて選択されます。

この目的のために、この規格では、さまざまな機械設計に対して 4 種類の電流特性が定義されています。これらはラテン文字 A、B、C、D でマークされており、1.3 ～ 14 の定格電流の倍数で故障を確実に切断するように設計されています。

時間電流サーキットブレーカーは、周囲温度を考慮して、特定の種類の負荷に対して選択されます。たとえば、次のとおりです。

• 半導体デバイス。

• 照明システム。

• 混合負荷と中程度の突入電流のある回路。

• 高い過負荷容量を備えた回路。

現時点の特性は、図に示すように 3 つのアクション ゾーン、または 2 つ (中間を除く) で構成できます。

定格電流の指定は、機械のハウジングに記載されています。この写真は、100 アンペア定格のラベルが貼られたスイッチを示しています。

これは、定格電流（100 A）ではなく、その超過電流で動作（オフ）することを意味します。機械の遮断器が 3.5 の倍数に設定されている場合、100×3.5 = 350 アンペア以上の電流が遅延なく遮断されるとします。

熱放出が 1.25 の倍数に設定されている場合、値 100×1.25 = 125 アンペアに達すると、しばらくしてから (たとえば 1 時間)、トリップが発生します。この場合、この期間中、回路は過負荷で動作します。

保護温度レジームの維持に関連する他の要因もマシンのシャットダウン時間に影響を与えることに留意する必要があります。

• 環境条件;

• 配電盤の機器の充填度。

• 外部ソースからの加熱または冷却の可能性。

配線とサーキットブレーカーはどのように評価されていますか?

保護および導体の主な電気パラメータを決定するには、それらにかかる負荷を考慮する必要があります。これを行うには、使用係数を考慮して、作業に関連するデバイスの公称電力に従って計算されます。

たとえば、食器洗い機、マルチクッカー、電気オーブン、電子レンジがキッチンにある出力グループに接続されており、通常モードで合計電力を 5660 ワット消費します (スイッチング周波数を考慮)。

家庭用ネットワークの公称電圧は 220 ボルトです。電力を電圧で割ることにより、導体と保護装置に流れる負荷電流を決定します。 I = 5660/220 = 25.7 A。

次に、電気機器の定格電流の表を見てみましょうが、このような電流に対応するサーキットブレーカーはありません。しかし、メーカーは25アンペア用の機械を製造しています。その値は私たちの目標に最も近いものです。したがって、コンセントグループの消費者を配線するための保護装置の基礎としてそれを選択します。

次に、ワイヤーの材質と断面を決定する必要があります。アルミニウム配線はその特性上、家庭用であっても人気がなくなったため、銅をベースに考えてみましょう。

電気技師のマニュアルには、電流負荷用のさまざまな材料の導体を選択するための表が含まれています。壁の雨樋に隠された別のPE絶縁ケーブルを使用して配線が行われるという事実を考慮して、私たちのケースを考えてみましょう。温度制限は室内条件に対応すると想定されます。

この表は、この場合の標準銅線の最小許容断面積が 4 mm 平方であるという情報を提供します。摂取量を減らすことはできませんが、増やす方が良いでしょう。

場合によっては、すでに動作している配線の保護の程度を選択する際に問題が発生することがあります。この場合、電気測定器を使用して消費者ネットワークの負荷電流を測定し、それを上記の理論的方法で計算された負荷電流と比較することは十分に正当です。

したがって、「定格電流」という用語は、電気技師が電気機器の技術的特性を把握するのに役立ちます。