Powyższe pomiary (I - salon i II - kuchnia) mają zwiększoną rezystancję przez użycie do pomiaru przedłużacza z włącznikiem i cienkim, 6 metrowym, przewodem o maksymalnym obciążeniu 10 A.
Zmierzona rezystancja przedłużacza (pomiar zarówno DC jak i AC 100 Hz) wynosi 0,6 Ω. Gdy uwzględnię rezystancje przedłużacza to obliczenia wyglądają następująco:
945 A / 16 A = 59
228,58 V / (0,88 Ω - 0,6 Ω) = 816 A
816 A / 16 A = 51
Warto zwrócić uwagę na konsekwencje wynikające z możliwości przepływu dużego prądu zwarciowego. Przykładowo zastosowane w mojej domowej szafce elektrycznej zabezpieczenia badanych obwodów rozłączają do 6 kA prądu zwarciowego. Jeśli obliczony maksymalny prąd zwarciowy był by większy od 6 kA to musiał bym zastosować wyposażenie szafki dostosowane do rozłączania większego prądu zwarciowego np. do 10 kA.
Pomiar II bis - kuchnia:
Postanowiłem jednak przeprowadzić dodatkowy pomiar gniazdka w kuchni, bez użycia przedłużacza. Kable pomiarowe (prądowe) mają pole przekroju 2,5 mm2.
(228,02 V - 224,75 V) / 8,040 A = 0,41 Ω
228,02 V / 0,41 Ω = 556 A
556 A / 16 A =
35
***
Trzy wyniki obliczeń dla jednego gniazdka w kuchni - jak zinterpretować wyniki?
Pomiar II:
Krotność prądu nominalnego zabezpieczenia nadprądowego: 16,3. Wartość zmierzona i obliczona. Do pomiaru został jednak użyty przedłużacz, który powoduje, że wynik pomiaru jest gorszy, niż rzeczywiste parametry obwodu. Gorszy wynik zwiększa poziom bezpieczeństwa, ponieważ błąd pomiaru wpływa w tym przypadku pozytywnie.
Pomiary - dodatkowe obliczenia:
Krotność prądu nominalnego zabezpieczenia nadprądowego: 51. Wariant obliczony poprzez odjęcie od rezystancji z pierwszego wariantu zmierzonej rezystancji przedłużacza. Zmierzyłem i obliczyłem z ciekawości, ale takiego wyniku nie uwzględniał bym.
Pomiar II bis:
Krotność prądu nominalnego zabezpieczenia nadprądowego: 35. Wartość najbliższa prawdziwej impedancji obwodu - zmierzona bez wykorzystania przedłużacza, a do pomiaru zostały użyte kable pomiarowe o przekroju 2,5 mm2.
Nawet przyjmując najgorszy wynik pomiaru wynoszący 16,3 to i tak dla zabezpieczenia nadprądowego o
charakterystyce B uzyskaliśmy wartość większą od wymaganej 5-cio krotności prądu nominalnego zabezpieczenia. Sprawdzane obwody zabezpieczone są wyłącznikami nadmiarowoprądowymi Legrand S301 B16.
Wartość minimalna wynosząca 16 A * 5 = 80 A ma zapewnić zadziałanie zabezpieczenia w czasie poniżej 0,4 s (PN-HD 60364-4-41:2009). Przy zmierzonych i obliczonych wartościach uzyskaliśmy znacząco większe krotności prądu zadziałania zabezpieczenia (w wymaganym czasie). Czas zadziałania przy danym natężeniu prądu można odczytać z dwóch, poniższych wykresów:
Legrand 300, charakterystyka C
Legrand 300, charakterystyka B
Zmierzone krotności prądu znamionowego wyłącznika nadmiarowoprądowego przyłożone do osi X pozwalają odczytać z osi Y czas zadziałania wyłącznika.
***
Jaką informację daje nam oznaczenie charakterystyki wyłącznika nadmiarowoprądowego?
Charakterystyka B:
Zadziała przy przekroczeniu znamionowego prądu wyłącznika od 3 do 5 razy. Jest to najczęściej spotykana charakterystyka wyłącznika nadprądowego w gospodarstwach domowych.
Charakterystyka C:
Zadziała przy prądzie wyższym od znamionowego prądu wyłącznika od 5 do 10 razy. Znajduje zastosowanie przy urządzeniach, które mają duży prąd rozruchowy.
Charakterystyka D:
Zadziała przy przekroczeniu znamionowego prądu wyłącznika od 10 do 20 razy.
Na powyższych wykresach widać też, że wszystkie typy wyłączników nadproądowych zareagują także na niewielkie przeciążenie, o ile trwa ono dosyć długo.
Przy użytych przyrządach i otrzymanych wynikach nie ma nawet co liczyć wartości błędu pomiarowego, chociaż... sprawdźmy:
Błąd Metrahit 28S na zakresie VAC wynosi 0,2% + 30d:
Pomiar I - salon
0,2% * 226,87 V = 0,45374 V
30d = 0,3V
0,45374 V + 0,3 V = 0,75374 V
226,87 V +/- 0,75374 V
0,2% * 226,31 V = 0,45262 V
30d = 0,3 V
0,45262 V + 0,3V = 0,75262 V
226,31 V +/- 0,75262 V
Pomiar II - kuchnia
0,2% * 228,58 V = 0,45716 V
30d = 0,3 V
0,45716 V + 0,3V = 0,75716 V
228,58 V +/- 0,75716 V
0,2% * 221,65 V = 0,4433 V
30d = 0,3 V
0,4433 V + 0,3 V = 0,7433 V
221,65 V +/- 0,7433
Pomiar II bis - kuchnia
0,2% * 228,02 V = 0,45604 V
30d = 0,3 V
0,45604 V + 0,3 V = 0,75604 V
228,02 V +/- 0,75604
0,2% * 224,75 V = 0,4495 V
30d = 0,3 V
0,4495 V + 0,3V = 0,7495 V
224,75 V +/- 0,7495 V
Błąd Metrahit PRO na zakresie AAC wynosi 1,5% + 10d (>200d):
Pomiar I - salon
1,5% * 0,6657 A = 0,0099855 A
10d = 0,001 A
0,0099855 A + 0,001 A = 0,0109855 A
200d = 0,02 A
0,0109855 A < 0,02 A
0,6657 A +/- 0,02 A
Pomiar II - kuchnia
1,5% z 7,916 A = 0,11874 A
10d = 0,01 A
0,11874 A + 0,01A = 0,12874 A
200d = 0,2 A
0,12874 A < 0,2 A
7,916 A +/- 0,2 A
Pomiar II bis - kuchnia
1,5% z 8,040 = 0,1206 A
10d = 0,01 A
0,1206 A + 0,01A = 0,1306 A
200d = 0,2 A
0,1306 A < 0,2 A
8,040 A +/- 0,2 A
Dla porównania dokładność pomiaru:
Sanwa PC5000a:
V AC: zakres 500,0 V, 50-60 Hz, 0,5% + 3d
A AC: zakres 5,000 A i 10,00 A, 1,0% + 4d
Fluke 289:
V AC: zakres 500,00 V 0,3% + 25
A AC: zakres 5,0000 A, 0,8% + 20d; 10 000A, 0,8% + 5d
***
Obliczenia powinny przewidywać
najgorsze możliwe warunki, dlatego możemy, a wręcz powinniśmy, do obliczeń przyjąć najmniejsze (dopuszczone normami) napięcie w sieci: 207 V.
Ja mógł bym przyjąć napięcie 215 V, ponieważ jest to napięcie poniżej którego zadziała zainstalowany w domu wyłącznik napięciowy RN-113, ale co jeżeli nie zadziała?
Ponownie wykonam obliczenia dla gniazdka, do którego podłączony jest czajnik, ale z
uwzględnieniem błędu miernika i minimalnego (dopuszczalnego) napięcia sieci elektrycznej:
[(228,02 V + 0,756 V) - (224,75 V - 0,7495 V)] / (8,040 A - 0,2 A) = 0,61 Ω
207 V / 0,61 Ω = 339 A
339 A / 16 A =
21
***
Współczynniki korekcyjne:
W katalogu producenta wyłącznika nadprądowego należy sprawdzić współczynniki korekcyjne dla danego modułu, ponieważ ich parametry mogą sie zmieniać w zależności np. od temperatury.
Legrand w swoim katalogu podaje:
"Współczynniki korekcyjne określające wpływ ilości wyłączników nadprądowych jednobiegunowych, zamontowanych obok siebie na charakterystykę wyzwalaczy przeciążeniowych
od 2 do 3: współczynnik wynosi 1,0
od 4 do 5: współczynnik wynosi 0,8
od 6 do 9: współczynnik wynosi 0,7
więcej niż 10: współczynnik wynosi 0,6".
Oznacza to, że dopiero przemnożenie obliczonej krotności przez współczynnik korekcyjny
21 * 0,6 = 12,6
pozwoli powiedzieć, że warunek SWZ dla tego gniazda jest spełniony, gdyż wyłączenie nastąpi w określonym czasie (12,6 > 5).
Warto zestawić obliczone wyniki dla jednego pomiaru:
Pomiar II bis - kuchnia:
a) 35 - zmierzona i obliczona krotność prądu nominalnego wyłącznika
b) 21 - wartość po uwzględnieniu, które mogą wnieść mierniki, oraz po uwzględnieniu najniższego napięcia wg. norm wynoszącego 207V
c) 12,6 - wartość po uwzględnieniu współczynnika korekcyjnego
***
Można też policzyć tak:
Wariant I
1) Prąd zadziałania wyłącznika w czasie 0,4 s odczytany z powyższych tabel (charakterystyka B) wynosi 5 * 16 A = 80 A
2) Przy napięciu 207 V prąd o natężeniu 80 A przepłynie wtedy, gdy rezystancja wyniesie:
207 V / 80 A = 2,5875 Ω
3) Uwzględniając współczynnik korekcyjny otrzymamy wartość:
0,6 * 2,5875 Ω = 1,5525 Ω
4) Jeżeli policzone 0,61 Ω jest mniejsze lub równe policzonemu 1,5525 Ω to można powiedzieć, że warunek SWZ dla tego gniazda jest spełniony, gdyż wyłączenie nastąpi w określonym czasie.
*
Wariant II - z obostrzeniem:
1) Prąd zadziałania wyłącznika w czasie 0,4 s odczytany z powyższych tabel (charakterystyka B) wynosi 5 * 16 A = 80 A
2) Zmierzony prąd zwarcia dla pomiaru "II bis - kuchnia" wynosi 556 A.
3) Uwzględniamy zmiany temperatury żył kabli, zmiany napiecia w sieci elektrycznej poprzez dodanie współczynnika obostrzenia o wielkości 0,75. Szczególne znaczenie ma to przy badaniu przeprowadzanym w niskich temperaturach i małym prądem - chodzi o uwzględnienie wzrostu temperatury (i rezystancji) przewodów podczas zwarcia, gdy natężenie prądu jest duże. Należy jednak mieś świadomość, że to może być zbyt ostre obostrzenie, szczególnie gdy instalacja jest eksploatowana (i nagrzana).
556 A * 0,75 = 445 A
4) Uwzględniamy współczynnik korekcyjny dotyczący liczby aparatów zainstalowanych obok siebie (zgodnie z przytoczonymi powyżej danymi producenta wyłączników nadmiarowoprądowych):
445 A * 0,6 = 267 A
5) Ponieważ uzyskany wynik wynoszący 267 A jest większy od 80 A (punk 1) to można powiedzieć, że warunek SWZ dla tego gniazda jest spełniony, gdyż wyłączenie nastąpi w określonym czasie.
***
*****
***
PS: Przy okazji powyższych pomiarów można obliczyć z jaką mocą grzeje spirala w czajniku:
221,65 V * 7,916 A = 1754 VA
Przy cos phi = 1 moc tego czajnika wynosi 1,8 kW.
***
*****
***
Update: 2014.12.07:
Pomiar L-N i L-PE w gniazdku specjalnym.
Pomiary L-N przydatne są do celów diagnostycznych, czy obwód wykonany jest poprawnie, nie ma złych połączeń, itp. Ważniejsze jednak jest wykonanie pomiarów L-PE. Powyżej ograniczyłem się do wykonania tylko badań L-N, ponieważ prawie wszystkie obwody mam zabezpieczone wyłącznikami różnicowoprądowymi. Więc przeprowadzenie badania, gdy wykorzystuję prądy rzędu amper, nie jest możliwe w obwodzie zabezpieczonym wysokoczułym RCD 30 mA.
By przeprowadzić takie badanie powinienem pominąć RCD (zrobić mostki). Jednak wtedy badał bym obwód niekompletny i wartość takiego badania miała by sens tylko do określonych celów diagnostycznych.
W obwodach zabezpieczonych RCD albo takiego badania sie nie przeprowadza, albo (co jest właściwsze wg. mnie) używa sie do tego specjalnych mierników używających natężeń poniżej 1/2 nominalnego prądu zadziałania RCD. Zasada działania jest identyczna, tylko przyrząd posiada lepsze parametry (jak rozdzielczość, czy uśrednianie).
*
Wydzieliłem jedno gniazdko na potrzeby urządzeń o większej mocy. Jako jedyne nie jest na stałe zasilane (włączam je w razie potrzeby użycia, a do tego na stałe jest w nim zabezpieczenie przed dziećmi).
Gniazdko to zabezpieczone jest wyłącznikiem
nadmiarowoprądowym C20 i nie jest podłączone do wyłącznika różnicowoprądowego. Obciążeniem rezystancyjnym będzie czajnik wykorzystywany we wcześniejszych pomiarach.
Pomiar L-N:
Wynik bezpośredniego z pomiaru:
(226,23 V - 222,88 V) / 7,977 A = 0,42 Ω
226,23 V / 0,42 Ω = 539 A -> prąd zwarcia L-N
539 A / 20 A = 27,0 -> krotność prądu nominalnego wyłącznika nadmiarowoprądowego
Prąd zadziałania wyłącznika o charakterystyce C w czasie poniżej 0,4 s wynosi 20 A * 10 = 200 A (dziesięciokrotność prądu nominalnego wyłącznika).
Błąd Metrahit 28S na zakresie VAC wynosi 0,2% + 30d:
0,2% * 226,23 V = 0,45246 V
30d = 0,3 V
0,45246 V + 0,3 V = 0,75246 V
226,23 V +/- 0,75246 V
0,2% * 222,88 V = 0,44576 V
30d = 0,3 V
0,44576 V + 0,3 V = 0,74576 V
222,88 V +/- 0,74576 V
Błąd Metrahit Outdoor na zakresie AAC wynosi 1,5% + 10d (>200d):
1,5% * 7,977A = 0,11966 A
10d = 0,01 A
0,11966 A + 0,01 A = 0,12966A
200d = 0,2 A
0,12066 A < 0,2 A
7,977 A +/- 0,2 A
Obliczenia z uwzględnieniem błędu miernika i minimalnego (dopuszczalnego) napięcia sieci elektrycznej, oraz współczynnika korekcyjnego:
[(226,23 V + 0,75246 V) - (222,88 V - 0,74576 V)] / (7,977 A - 0,2 A) = 0,62Ω
207 V / 0,62 Ω = 334 A
334 A / 20 A =
16,7
16,7 * 0,6 = 10,02 –––> uwzględnienie współczynnika korekcyjnego
10,02 ≥ 10 –––> OK!
Pomiar L-PE:
Wynik bezpośrednio z pomiaru:
(226,15 V - 222,91 V) / 7,968 A = 0,41 Ω
226,15 V / 0,41 Ω = 552 A -> prąd zwarcia L-PE
552 A / 20 A = 27,6 -> krotność prądu nominalnego wyłącznika nadmiarowoprądowego
Błąd Metrahit 28S na zakresie VAC wynosi 0,2% + 30d:
0,2% * 226,15 V = 0,4523 V
30d = 0,3 V
0,4523 V + 0,3V = 0,7523 V
226,15 V +/- 0,7523 V
0,2% * 222,91 V = 0,44582 V
30d = 0,3 V
0,44582V + 0,3V = 0,74582 V
222,88 V +/- 0,74582 V
Błąd Metrahit Outdoor na zakresie AAC wynosi 1,5% + 10d (>200d):
1,5% * 7,968 A = 0,11952 A
10d = 0,01 A
0,11952 A + 0,01 A = 0,12952 A
200d = 0,2 A
0,12952 A < 0,2 A
7,968 A +/- 0,02 A
Obliczenia z uwzględnieniem błędu miernika i minimalnego (dopuszczalnego) napięcia sieci elektrycznej, oraz współczynnika korekcyjnego:
[(226,15 V + 0,7523 V) - (222,91 V - 0,74582 V)] / (7,968 A - 0,2 A) = 0,61 Ω
207 V / 0,61 Ω = 339 A
339 A / 20 A =
16,95
16,95 * 0,6 = 10,7 –––> uwzględnienie współczynnika korekcyjnego
10,02 ≥ 10 –––> OK!
Jak widać warunek SWZ (s.w.z - samoczynnego wyłączenia zasilania) jest spełniony, chociaż niewiele brakuje by tak się nie stało. Oznacza to, że zabezpieczenie tego gniazdka wyłącznikiem nadmiarowoprądowym C20 - do tego przekroju przewodów, o takiej długości, itp. - jest największym zabezpieczeniem, jakie można zastosować, pomijając teraz inne ograniczenia, jak np.:
- Obciążalność prądową długotrwałą.
- Przeciążalność chwilową.
- Spadek napięcia.
Ponownie warto zauważyć, że uwzględnienie wszystkich istotnych zmiennych spowodowało prawie trzykrotne pogorszenie wyników. Dla pętli L-PE mieliśmy obliczone następujące krotności prądu nominalnego zabezpieczenia:
a) 27,6 - wartość zmierzona i obliczona
b) 16,95 - uwzględnienie błędu względnego mierników i przyjęcie do obliczeń napięcia 207 V
c) 10,02 - po uwzględnieniu współczynnika korekcyjnego
***
*****
***
Zabezpieczeniem przedlicznikowym
Jest małogabarytowa wkładka bezpiecznikowa (D02 gG do gniazd E18):
Znamionowa zwarciowa zdolność wyłączania:
- AC: 50 kA (cos phi =1 )
- DC: 8 kA
Charakterystyki czasowo-prądowe wkładek D01 i D02:
Wkładki małogabarytowe D0 gG/gL: prąd znamionowy 16 A - 63A ; prąd probierczy 25,6 A - 100,8 A, czas probierczy 1 godzina, współczynnik k = 2,1.
Największe wartości prądów wyłączania małogabarytowych wkładek zwłocznych topikowych D01 i D02, gG/gL (k - krotność prądu znamionowego wkładki):
1) Imax dla
t = 0,4 s:
- 20 A, 145,5 A, k = 7,2
- 25 A, 202,5 A, k = 8,1
- 32 A, 228 A, k = 7,1
- 35 A, 275,5 A, k = 7,8
- 40 A, 348 A, k = 8,7
- 50 A, 485,5 A, k = 9,7
- 63 A, 628,8 A, k = 9,9
2) Imax dla
t = 5 s:
- 20 A, 82,2 A, k = 4,1
- 25 A, 110,5 A, k = 4,4
- 32 A, 132,5 A, k = 4,1
- 35 A, 155,5 A, k = 4,4
- 40 A, 202,0 A, k = 5,0
- 50 A, 245,5 A, k = 4,9
- 63 A, 338,3 A, k = 5,3
Jak widać przy ww. zabezpieczeniu przedlicznikowym o wartości 25 A prąd zadziałania w czasie 0,4 s wynosi od 130 A do 202 A. Wyłącznik nadprądowy B16 ma prąd zadziałania wynoszący od 48 A do 80 A - zachowana jest więc selektywność zadziałania zabezpieczeń.
Zupełnie inaczej wygląda sprawa przy zabezpieczaniu wyłącznikiem nadprądowym C20, którego prąd zadziałania wynosi od 100 A do 200 A. W przypadku zwarcia nie wiadomo, który z bezpieczników zadziała. Ten problem dotyczy u mnie gniazdka specjalnego, normalnie niezasilanego, które - jak sama nazwa wskazuje - jest używane do celów specjalnych.
***
*****
***
Update: 2014.12.15
Dzisiaj w mieszkaniu elektryk dokonał pomiarów i wyniki impedancji pętli zwarcia L-N zawierały się od 0,41Ω do 0,47Ω (w zależności od gniazdka). Analogiczne rezultaty zostały uzyskane dla pętli zwarcia L-PE. Uzyskałem więc potwierdzenie przeprowadzonych pomiarów metodą techniczną.
***
*****
***
Update: 2015.10.03
Pomiary wykonane w podłódzkiej miejscowości. Zasilanie linią napowietrzna, do transformatora jest około 210 m.
***
Create: 2014.12.03
