Quel est le courant nominal en génie électrique

Le dictionnaire explicatif de la langue russe de l'académicien Ozhegov explique le sens du mot «nominal», tel que désigné, nommé, mais ne remplissant pas ses fonctions, nomination, c'est-à-dire fictive.

Cette définition explique assez précisément les termes électriques de tension nominale, de courant et de puissance. Ils semblent être là, définis et définis, mais ne servent vraiment que de lignes directrices pour les électriciens. Les expressions numériques réelles de ces paramètres diffèrent en fait des valeurs définies.

Par exemple, nous connaissons tous un réseau monophasé alternatif avec une tension de 220 volts, considérée comme nominale. En fait, sa valeur selon GOST ne peut atteindre que la limite supérieure de 252 volts. C'est ainsi que fonctionne la norme d'État.

La même image peut être vue avec le courant nominal.

Principe de détermination du courant nominal

Comme base pour choisir sa valeur, le chauffage thermique maximal possible des fils électriques, y compris leur isolation, qui doit fonctionner de manière fiable sous charge pendant une durée illimitée, a été pris.

A courant nominal, un équilibre thermique est maintenu entre :

• échauffement des fils sous l'effet de la température des charges électriques, décrit par l'action de la loi Joule-Lenz ;

• refroidissement dû à l'évacuation d'une partie de la chaleur vers l'environnement.

Dans ce cas, la chaleur Q1 ne doit pas affecter les caractéristiques mécaniques et de résistance du métal, et Q2 — sur la modification des propriétés chimiques et diélectriques de la couche isolante.

Même si le courant nominal est légèrement dépassé, après un certain temps, il sera nécessaire de couper la tension de l'équipement électrique afin de refroidir le métal du conducteur de courant et l'isolant. Sinon, leurs propriétés électriques seront altérées et une rupture de la couche diélectrique ou une déformation du métal se produira.

Tout équipement électrique (y compris les sources de courant, ses consommateurs, les fils et systèmes de connexion, les dispositifs de protection) est calculé, conçu et fabriqué pour fonctionner à un certain courant nominal.

Sa valeur est indiquée non seulement dans la documentation technique de l'usine, mais également sur le boîtier ou les plaques signalétiques de l'équipement électrique.

La photo ci-dessus montre clairement les courants nominaux de 2,5 et 10 ampères qui sont réalisés par estampage lors de la fabrication de la prise électrique.

Afin de normaliser l'équipement, GOST 6827-76 introduit un certain nombre de courants nominaux auxquels presque toutes les installations électriques doivent fonctionner.

Comment sélectionner le dispositif de protection pour le courant nominal

Étant donné que le courant nominal détermine la possibilité d'un fonctionnement à long terme de l'équipement électrique sans aucun dommage, tous les dispositifs de protection actuels sont configurés pour fonctionner lorsqu'il est dépassé.

En pratique, il existe souvent des situations où, pendant une courte période, une surcharge se produit dans le circuit de puissance pour diverses raisons. Dans ce cas, la température du métal du conducteur et de la couche isolante n'a pas le temps d'atteindre la limite lorsque leurs propriétés électriques sont violées.

Pour ces raisons, la zone de surcharge est divisée en une zone distincte, qui est limitée non seulement par la taille, mais également par la durée de l'action. Lorsque les valeurs critiques de température de la couche isolante et du métal du conducteur sont atteintes, la tension de l'installation électrique doit être retirée pour la refroidir.

Ces fonctions sont assurées par des protections contre les surcharges thermiques :

• disjoncteurs;

• rejets thermiques.

Ils perçoivent la charge thermique et s'adaptent pour s'éteindre avec un certain temps. Le réglage des protections qui effectuent une interruption « momentanée » de la charge est légèrement supérieur au courant de surcharge. Le terme "instantané" définit en fait l'action dans la période de temps la plus courte possible. Pour les protections contre les surintensités les plus rapides d'aujourd'hui, l'interruption se produit en un peu moins de 0,02 seconde.

Le courant de fonctionnement en mode puissance normale est généralement inférieur à la valeur nominale.

Dans l'exemple donné, le cas est analysé pour des circuits alternatifs. Dans les circuits à tension continue, il n'y a pas de différence fondamentale dans la relation entre le courant nominal de fonctionnement et le choix des réglages pour l'opération de protection.

Comment le disjoncteur est configuré pour fonctionner au courant nominal

Dans la protection des appareils industriels et des réseaux électriques domestiques, les plus courants sont les interrupteurs automatiques, qui associent dans leur conception :

• les rejets thermiquement retardés ;

• coupure de courant, arrêt très rapide du mode urgence.

Dans ce cas, les disjoncteurs sont fabriqués pour la tension et le courant nominaux. Les dispositifs de protection sont sélectionnés en fonction de leur taille pour fonctionner dans les conditions spécifiques d'un certain circuit.

A cet effet, les normes définissent 4 types de caractéristiques courant-temps pour différentes conceptions de machines. Ils sont marqués des lettres latines A, B, C, D et sont conçus pour garantir la déconnexion des défauts avec un multiple du courant nominal de 1,3 à 14.

Le disjoncteur temporisé, tenant compte de la température ambiante, est sélectionné pour un certain type de charge, par exemple :

• dispositifs à semi-conducteurs ;

• systèmes d'éclairage;

• circuits avec charges mixtes et courants d'appel modérés ;

• circuits à haute capacité de surcharge.

La caractéristique courant-temps peut être composée de trois zones d'action, comme indiqué sur l'image, ou de deux (sans le milieu).

La désignation du courant nominal se trouve sur le boîtier de la machine. L'image montre un interrupteur qui est étiqueté avec une cote de 100 ampères.

Cela signifie qu'il fonctionnera (s'éteindra) non pas à partir du courant nominal (100 A), mais à partir de son excès. Supposons que si l'interrupteur de la machine est réglé sur un multiple de 3,5, alors un courant de 100 × 3,5 = 350 ampères ou plus sera arrêté par celui-ci sans délai.

Lorsque le déclencheur thermique est réglé sur un multiple de 1,25, puis lorsqu'une valeur de 100×1,25 = 125 ampères est atteinte, le déclenchement se produira au bout d'un certain temps, par exemple une heure. Dans ce cas, le circuit fonctionnera en surcharge pendant cette période.

Il convient de garder à l'esprit que d'autres facteurs liés au maintien du régime de température de protection affectent également le temps d'arrêt de la machine :

• Conditions environnementales;

• le degré de remplissage du tableau avec l'équipement ;

• la possibilité de chauffer ou de refroidir à partir de sources externes.

Comment le câblage et le disjoncteur sont-ils évalués ?

Pour déterminer les principaux paramètres électriques des protections et des conducteurs, il faut tenir compte de la charge qui leur est appliquée. Pour ce faire, il est calculé en fonction de la puissance nominale des appareils liés au travail, en tenant compte du coefficient de leur emploi.

Par exemple, un lave-vaisselle, un multicuiseur, un four électrique et un four à micro-ondes sont connectés au groupe de sortie situé dans la cuisine, qui consomme une puissance totale en mode normal de 5660 watts (en tenant compte de la fréquence de découpage).

La tension nominale du réseau domestique est de 220 volts. Déterminez le courant de charge qui traversera les conducteurs et les dispositifs de protection en divisant la puissance par la tension. Je = 5660/220 = 25,7 A.

Ensuite, nous regardons un tableau avec un certain nombre de courants nominaux pour les équipements électriques.Il n'a pas de disjoncteur pour un tel courant. Mais les fabricants produisent des machines pour 25 ampères. Sa valeur est la plus proche de nos objectifs. Par conséquent, nous le choisissons comme base d'un dispositif de protection pour le câblage des consommateurs du groupe de prises.

Ensuite, nous devons décider du matériau des fils et de la section. Prenons le cuivre comme base, car le câblage en aluminium, même à usage domestique, n'est plus populaire en raison de ses caractéristiques.

Les manuels de l'électricien contiennent des tableaux pour sélectionner les conducteurs de divers matériaux pour la charge de courant. Prenons notre cas en tenant compte du fait que le câblage se fait avec un câble séparé isolé PE dissimulé dans la gouttière. Les limites de température sont supposées correspondre aux conditions ambiantes.

Le tableau nous fournira des informations indiquant que la section minimale autorisée d'un fil de cuivre standard pour notre cas est de 4 mm carré. Vous ne pouvez pas en prendre moins, mais il vaut mieux l'augmenter.

Parfois, il y a un problème avec le choix d'un degré de protection pour un câblage déjà fonctionnel. Dans ce cas, il est pleinement justifié de déterminer le courant de charge du réseau consommateur avec un instrument de mesure électrique et de le comparer à celui calculé par la méthode théorique ci-dessus.

Ainsi, le terme "courant nominal" aide les électriciens à naviguer dans les caractéristiques techniques des équipements électriques.