¿Cuál es la corriente nominal en ingeniería eléctrica?

El Diccionario explicativo de la lengua rusa del académico Ozhegov explica el significado de la palabra "nominal", como designado, nombrado, pero que no cumple con sus funciones, nombramiento, es decir, ficticio.

Esta definición explica con bastante precisión los términos eléctricos de tensión nominal, corriente y potencia. Parecen estar ahí, definidos y definidos, pero en realidad solo sirven como guía para los electricistas. Las expresiones numéricas reales de estos parámetros en realidad difieren de los valores establecidos.

Por ejemplo, todos estamos familiarizados con una red monofásica alterna con un voltaje de 220 voltios, que se considera nominal. De hecho, su valor según GOST solo puede alcanzar el límite superior de 252 voltios. Así funciona la norma estatal.

La misma imagen se puede ver con la corriente nominal.

Principio de determinación de la corriente nominal

Como base para elegir su valor, se tomó el máximo calentamiento térmico posible de los cables eléctricos, incluido su aislamiento, que debe funcionar de manera confiable bajo carga durante un tiempo ilimitado.

A corriente nominal, se mantiene un equilibrio térmico entre:

• calentamiento de cables por efecto de la temperatura de las cargas eléctricas, descrito por la acción de la ley de Joule-Lenz;

• enfriamiento debido a la eliminación de parte del calor al medio ambiente.

En este caso, el calor Q1 no debería afectar las características mecánicas y de resistencia del metal, y Q2, el cambio en las propiedades químicas y dieléctricas de la capa aislante.

Incluso si se supera ligeramente la clasificación de corriente, después de un cierto período de tiempo será necesario eliminar el voltaje del equipo eléctrico para enfriar el metal del conductor de corriente y el aislamiento. De lo contrario, sus propiedades eléctricas se verán afectadas y se producirá una ruptura de la capa dieléctrica o una deformación del metal.

Cualquier equipo eléctrico (incluidas las fuentes de corriente, sus consumidores, los cables y sistemas de conexión, los dispositivos de protección) se calcula, diseña y fabrica para funcionar a una determinada corriente nominal.

Su valor viene indicado no solo en la documentación técnica de fábrica, sino también en las carcasas o placas de identificación de los equipos eléctricos.

La foto de arriba muestra claramente las clasificaciones de corriente de 2,5 y 10 amperios que se realizan mediante el estampado en la fabricación del enchufe eléctrico.

Para estandarizar el equipo, GOST 6827-76 introduce una serie de corrientes nominales a las que deben operar casi todas las instalaciones eléctricas.

Cómo seleccionar el dispositivo de protección para la corriente nominal

Dado que la corriente nominal determina la posibilidad de funcionamiento a largo plazo del equipo eléctrico sin ningún daño, todos los dispositivos de protección actuales están configurados para funcionar cuando se excede.

En la práctica, a menudo hay situaciones en las que, durante un breve período de tiempo, se produce una sobrecarga en el circuito de alimentación por diversas razones. En este caso, la temperatura del metal del conductor y la capa aislante no tiene tiempo de alcanzar el límite cuando se violan sus propiedades eléctricas.

Por estas razones, la zona de sobrecarga se divide en una zona separada, que está limitada no solo por el tamaño, sino también por la duración de la acción. Cuando se alcanzan los valores críticos de temperatura de la capa aislante y del metal del conductor, se debe quitar el voltaje de la instalación eléctrica para enfriarla.

Estas funciones son realizadas por protecciones de sobrecarga térmica:

• rompedores de circuito;

• liberaciones térmicas.

Perciben la carga de calor y se ajustan para apagarse con un tiempo determinado. El ajuste de las protecciones que realizan la interrupción «momentánea» de la carga es ligeramente superior a la corriente de sobrecarga. El término "instantáneo" en realidad define la acción en el período de tiempo más corto posible. Para las protecciones contra sobrecorriente más rápidas de la actualidad, la interrupción se produce en poco menos de 0,02 segundos.

La corriente de funcionamiento en el modo de potencia normal suele ser inferior al valor nominal.

En el ejemplo dado, el caso se analiza para circuitos de CA. En los circuitos de voltaje de CC, no existe una diferencia fundamental en la relación entre la corriente nominal operativa y la elección de los ajustes para la operación de protección.

Cómo se configura el interruptor automático para operar a la corriente nominal

En la protección de aparatos industriales y redes eléctricas domésticas, los más habituales son los interruptores automáticos, que combinan en su diseño:

• emisiones retardadas térmicamente;

• interrupción de corriente, cierre muy rápido del modo de emergencia.

En este caso, los interruptores automáticos se fabrican para tensión y corriente nominales. Los dispositivos de protección se seleccionan según su tamaño para trabajar en las condiciones específicas de un determinado circuito.

Para este propósito, los estándares definen 4 tipos de características de tiempo actual para diferentes diseños de máquinas. Están marcados con letras latinas A, B, C, D y están diseñados para la desconexión garantizada de faltas con un múltiplo de la corriente nominal de 1,3 a 14.

El interruptor automático de tiempo-corriente, teniendo en cuenta la temperatura ambiente, se selecciona para un determinado tipo de carga, por ejemplo:

• dispositivos semiconductores;

• sistemas de iluminación;

• circuitos con cargas mixtas y corrientes de irrupción moderadas;

• Circuitos con alta capacidad de sobrecarga.

La característica de tiempo actual puede constar de tres zonas de acción, como se muestra en la imagen, o dos (sin el medio).

La designación de la corriente nominal se encuentra en la carcasa de la máquina. La imagen muestra un interruptor que está etiquetado con una clasificación de 100 amperios.

Esto significa que funcionará (apagará) no de la corriente nominal (100 A), sino de su exceso. Suponga que si el interruptor de la máquina se establece en un múltiplo de 3,5, entonces detendrá una corriente de 100 × 3,5 = 350 amperios o más sin demora.

Cuando la liberación térmica se establece en un múltiplo de 1,25, cuando se alcanza un valor de 100 × 1,25 = 125 amperios, el disparo se producirá después de un tiempo, por ejemplo, una hora. En este caso, el circuito funcionará con sobrecarga durante este período.

Hay que tener en cuenta que otros factores relacionados con el mantenimiento del régimen de temperatura de protección también afectan al tiempo de parada de la máquina:

• condiciones ambientales;

• el grado de llenado del cuadro de distribución con equipos;

• la posibilidad de calefacción o refrigeración de fuentes externas.

¿Cómo están clasificados el cableado y el disyuntor?

Para determinar los principales parámetros eléctricos de protecciones y conductores, se debe tener en cuenta la carga que se les aplica. Para ello, se calcula en función de la potencia nominal de los aparatos relacionados con el trabajo, teniendo en cuenta el coeficiente de empleo de los mismos.

Por ejemplo, un lavavajillas, una multicocina, un horno eléctrico y un horno de microondas están conectados al grupo de salida ubicado en la cocina, que consume una potencia total en modo normal de 5660 vatios (teniendo en cuenta la frecuencia de conmutación).

El voltaje nominal de la red doméstica es de 220 voltios. Determine la corriente de carga que fluirá a través de los conductores y dispositivos de protección dividiendo la potencia por el voltaje. I = 5660/220 = 25,7 A.

A continuación, observamos una tabla con un número de corrientes nominales para equipos eléctricos, que no tiene un disyuntor para tal corriente. Pero los fabricantes producen máquinas para 25 amperios. Su valor es el más cercano a nuestros objetivos. Por lo tanto, lo elegimos como base para un dispositivo de protección para el cableado de los consumidores del grupo de tomacorrientes.

A continuación, debemos decidir el material de los cables y la sección transversal. Tomemos como base el cobre, ya que el cableado de aluminio, incluso para uso doméstico, ya no es popular debido a sus características.

Los manuales de electricista contienen tablas para seleccionar conductores de diversos materiales para la carga de corriente. Tomemos nuestro caso, teniendo en cuenta el hecho de que el cableado se realiza con un cable separado con aislamiento de PE escondido en el canalón de la pared. Se supone que los límites de temperatura corresponden a las condiciones de la habitación.

La tabla nos proporcionará información de que la sección transversal mínima permitida de un cable de cobre estándar para nuestro caso es de 4 mm cuadrados. No se puede tomar menos, pero es mejor aumentarlo.

A veces hay un problema con la elección de un grado de protección para el cableado que ya funciona. En este caso, está totalmente justificado determinar la corriente de carga de la red de consumo con un instrumento de medición eléctrica y compararla con la calculada por el método teórico anterior.

Por lo tanto, el término "corriente nominal" ayuda a los electricistas a navegar por las características técnicas de los equipos eléctricos.