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ここで、機器の保護のテーマは家庭の電気ネットワークでよく発生しますが、保護デバイスの基本的なパラメーターを説明するとき、またはせいぜい別の例に基づいた情報はあまり真実ではありません。 したがって、入門用の電気配電盤を適切に作成する方法に関する一種の教育プログラムがあります。



各接続は本質的に個別であるため、これは、実行する必要があるものの説明としての指示ではありません。 いずれにせよ、実際の状況を考慮して相談が必要です。

エントリー

将来的には、電圧が標準で規定された制限内に留まるため、電力会社が本来の仕事をするという事実から進めます。



230/400 Vの主電源電圧から進みます（3相入力の2番目を知ることが重要です）。 ほとんどの消費者は単相ですが、例外は電気ストーブとポンプの電気モーターです。

装備品

サーキットブレーカー

今日誰もが知っているサーキットブレーカ（以下、自動機と呼びます）は、誰もが知っているものです。

アパートでは、時間-電流曲線BおよびCのマシンが使用されますが、実際には、さまざまな目的のためのマシンが多数あります。 このドキュメントの3ページ目には、違いを確認できるグラフがあります 。 垂直時間、水平-現在。



しかし、業界でも家庭でも最も頻繁に使用できるBとCのマシンに注目しましょう。



各スイッチには、国際標準に従って、2つの主要なインジケータの2つのカテゴリがあります。



カテゴリー：

• 過負荷電流
• 短絡電流

インジケータ：

• 最大トリップ電流
• 最小保証動作電流

一般に、これらの値は、周囲温度30度でタイプBまたはCの自動機械の1時間後の過負荷（熱エネルギートリガー）の場合は次のとおりです。



最大故障電流= 1.13定格電流

最小動作保証電流= 1.45定格電流



温度が高くなると、これらの数値は小さくなりますが、規格によると、障害は周囲温度50度での定格電流より小さくないはずです。 ほとんどすべてのメーカーがカタログでこれらの数字を示しており、大きく異なる場合があります。



短絡の場合、これらの値は回路ブレーカーによって異なります（いわゆる電磁トリップ、遅延なし）：



タイプB-3 *入力および5 *入力

タイプC-5 *入力および10 *入力



これは「遅延なしのトリガー」と呼ばれますが、標準では最大0.1秒でトリガーされることを保証しています。 実際、この時間は0.05〜0.07秒です。



境界電流間で何が起こるか-基準によると、シャットダウンは0.1〜15秒（Cマシンの場合）続くことがあり、保証されません。 ただし、原則として、スイッチは最小値からすぐに動作することも、最大15秒まで動作しないこともあります。 スイッチを選択するときは、これを覚えておく必要があります。

以下の例は、シーメンスの10AのBおよびCスイッチの現在の時間特性です。 比較しやすいように10Aが選択されています。 Bは黒、Cは赤です。

ヒューズ

以前-住宅用として唯一かつ非常に広く使用されていたデバイスが、現在ではあまり一般的ではありません。 電気ネットワークで最も一般的なのは、コルクとナイフのヒューズです。 今日では、ヒューズ断路器が組み合わされています。これは、遮断されると、再び電源を入れる前に設置する必要があるという点で、サーキットブレーカーとは異なります。



技術の時代にもかかわらず、非常に有用な特性を提供するデバイスの1つ。



主な利点は、短絡が発生した場合の動作が保証されることです。 主な欠点は使い捨て性です。



なぜヒューズがまだ使用されているのですか？ まず、価格。 機械部品がないため、回路ブレーカーよりもはるかに安価です。 第二に、十分に高い値の短電流の場合（10Aヒューズ-210 Aを超える場合）、動作速度は0.01秒未満、交流周期の半分未満になります（他のスイッチがそれほど速くトリップしない）。 第三に、それらは非常に単純で、選択的に構築されることが保証されます（以下の選択性について）。 この記事では、gG（以前はgL-ライン保護）で示される汎用ヒューズについて説明します。



この場合、シャットダウン時間に関して標準に準拠したヒューズを製造するメーカーは存在せず、常に意図したよりも優れていることがわかります。 しかし、誰もが独自の方法で優れています。



以下は、10 Aヒューズの標準とABBからの測定の特性の比較です。標準は0.01秒からの特性を提供することに注意してください。 黒色-規格によると、赤色-ABBが生産。

差動電流デバイス

特に濡れた部屋では、漏れ電流の可能性が常にあります。 そのため、この電流をキャプチャするデバイスが作成されました。これは、差動電流デバイスまたはUDT（IEC規格の新しいGOST変換、RCD-残留電流デバイスとも呼ばれます）と呼ばれます。 アイデアは単純です-デバイスは、位相の電流と中性線を比較します（等しい場合）-すべてが正常であり、そうでない場合、シャットダウンが実行されます。 10 mA、30 mA、100 mA、300 mA、およびAC、A、F、B、B +のさまざまなタイプの電流で、自宅で使用できるデバイスがいくつかあります。 タイプACは正弦波漏れ電流にのみ応答し、タイプAはタイプACに加えて、脈動する直流電流に応答する、などができます。 タイプBをインストールすることをお勧めします。これは、考えられるすべてのタイプの漏れに対して機能するためです。 タイプB +は、本質的にアーク保護の機能の一部を担います。 現在、最大30 mAの電流を持つUDTは、100以上の人々を保護するのに役立ちます-以前はアパートにUDT 500 mAが設置されていましたが、機器を保護します。



忘れないでください、UDTは異なる電流に対して異なる感度を持っています。 たとえば、上記の30 mAはACリークの動作の上限を意味します。実際、動作は15〜30 mAの基準に従って発生する可能性があります（ここではメーカーは上限として最大25 mAをトリップしようとします）。 脈動する直流電流を使用する場合、動作はすでに12〜42 mAになります。



なぜこれが重要なのですか？ 漏れ電流は、ほとんどの場合、たとえばコンセントや電化製品に存在します。 最大10個のコンセントの前で30 mA SPDを使用できると考えられています。そうしないと、通常モードでシャットダウンします。 または、ワイヤの長さが役割を果たします。 特に、100メートルのワイヤ（相からのワイヤ、ニュートラルワイヤ、およびアース）あたりの漏れ電流の値は次のとおりです。



1.5mm²-4.8 mA

2.5mm²-5.6 mA

4.0mm²-6.6 mA



したがって、計画する際には、ケーブルの長さと部屋の分布を考慮することが重要です。

サーキットブレーカとUDTの両方がよく使用されるため、2つのデバイスが組み合わされた差動マシンがあります。 ドイツの新しい基準によれば、2018年からは、スペースを節約し、配電盤を簡素化するために、住宅での使用が推奨されています。



覚えておくべきこと-デバイスにはチェックが必要です。 少なくとも6か月に1回は、デバイスのボタンを使用して動作を確認する必要があります。 当然、これは漏れ電流による動作のテストではありませんが、多くの人がこのことを忘れています。 漏れ電流によるトリップには、UDTの背後でオンに切り替えられ、さまざまなタイプの電流でチェックできる特別なデバイスが必要です。

サージ保護装置

落雷が発生すると、ケーブルの近くに電磁波が発生し、ネットワークに接続されているデバイスを文字通り破壊する可能性があります。 したがって、サージ保護デバイス（SPD）の使用をお勧めします。



中核は、低電圧避雷器の実装です。 アイデアは、通常の電圧で電流を流さない特別な材料を使用することであり（理論的には、実際には漏れ電流があります）、特定のレベルを超えると導体になります。 保護機能は波を反​​射することです。これは、デバイスがそれ自体の前後を保護するためです（ケーブルの約10メートルの有効距離）。



デバイスには3つのタイプがあります。



最初のタイプは、避雷器で、時には小型の避雷器が装備されています。 余分なエネルギーを排出するには、メインの接地バスに接地する必要があります。 動作の結果として、電圧は6 kVを超えてはなりません



2番目のタイプは、中程度のサージ保護です。 保護の結果として、電圧は4 kVを超えてはなりません



3番目のタイプはデバイス保護です。 保護の結果として1.5 kV未満の電圧。



最初のタイプがない場合、波エネルギーがタイプ2には高すぎるため、他のデバイスのインストールは無意味です。また、カスケードにインストールされたデバイスは相互に調整する必要があります（通常、特性に違いがあるため、あるメーカーの手段です）。



デバイスの接地出力と接地バスまたは（タイプ2および3の場合）PE間のケーブルは50 cmを超えてはなりません。



タイプ1 + 2または2 + 3など、複数のタイプのデバイスが1つに組み合わされています。

アーク保護装置

この装置の考え方は、たとえば、絶縁体が損傷すると火花が発生し、その後、地絡または短絡に発展するというものです。 これは上記のデバイスでは認識されません。 ヨーロッパでは比較的新しいデバイスであり、まだ広く流通していません。



現在、これらのデバイスは、危険な地域や、多くの子供や高齢者がいる場所での使用が推奨されています。 その他の場合、デバイスはオプションです。



私はまだ練習にそれらを適用していないので、残念ながら、それらを詳細に説明することはできません。

選択性

デバイスは上記で説明されましたが、今ではそれらを正しく接続する方法についてより詳細に説明されています。 選択性の本質-短絡/過負荷の場所に最も近い保護装置を停止する必要があります。 ほとんどの場合、これは住宅の敷地内の機器で可能ですが、場合によっては（たとえば、非常に高い短絡電流）を保証できない場合があります。

ヒューズ

ここではすべてが比較的簡単です。 定格電流比が1.6の16A以上のヒューズは選択的です。 たとえば、25Aヒューズの場合：25 * 1.6 = 40A。 40Aの場合、これは63Aヒューズですが、40 * 1.6 = 64ですが、公称行で最も近く選択されています。 あるメーカーのヒューズの比率は低いかもしれませんが、1.6はメーカーによって保証された比率です。



16 A未満のヒューズの場合、この比率は異なり、1.9の場合があります（ドイツの場合）。 つまり ヒューズ10Aでは、16Aではなく20Aが選択的です。 同時に、多くのメーカーが1.6未満の比率でヒューズを製造していますが、専ら自社の生産用であり、この場合のABBとSiemens間の互換性の保証はありません。

サーキットブレーカー

理論的には、特性が交差しない場合、スイッチは選択的と見なすことができます。 実際には、これは同じメーカーの回路ブレーカーにのみ当てはまる場合があるため、選択性テーブルを使用する必要があります。 それらは、完全な選択性、または選択性が保証される境界電流のいずれかを示します。 後者を超えると、サーキットブレーカーのいずれかがトリップする可能性があり、サーキットブレーカー間の距離が一定でない場合（1つのパネルではない）、サーキットブレーカーは供給側で動作する可能性が高くなります。



以下は、ABBスイッチのこのようなテーブルの例です。 文字Tは、完全な（「合計」）選択性、数字-キロアンペア単位の最大電流を意味します。







選択スイッチもあります。 それらは、短絡の場合に遅れて動作し、最初に下側のスイッチを動作させることを可能にします。 上記の例のように、十分に大きい電流では、より早く動作する場合があります。

ヒューズとサーキットブレーカー

ここでは、全体としての状況はより複雑であり、比較的高い電流の場合、シーメンスの機器を使用したこのようなテーブルによってのみ決定できます。







ここでは、回路のブレーカーと特性C（垂直数）をシーメンスのヒューズと比較した表の一部のみを示しています。



たとえば、シーメンスのC16Aサーキットブレーカと40Aヒューズの特性は次のようになります。







同じコンポーネントですが、ABBから







残念ながら、ソースは異なるプログラムであるため、比較のためにスケールを同じにすることはできませんでした。



当然、上記のケースで短絡電流が160〜300 Aの範囲にある場合、テーブルがなくても、サーキットブレーカが最初にトリップすることは明らかです。 しかし、テーブルなしですでに500 Aで、誰もそれを保証できません。

サーキットブレーカーの異なるメーカー

上記のすべてのケースで、独自の分析を行うことができます。 これを行うには、現在の制限とデバイスの伝送エネルギーのグラフを見つける必要があります。 それらを比較して、特定の仮定を行うことができます。 残念ながら、互換性を保証するために、回路ブレーカーには大きなマージンが必要です。 これはヒューズの利点の1つです。前述の1.6の比率は、ほとんどの状況で選択性を保証します。

選択のオプション

消費電流

家庭用のサーキットブレーカーの場合は、額面価格で、または機器メーカーの推奨に従って選択してください。 いずれにせよ、熱エネルギー応答は、スイッチが配置されている媒体の温度に依存することに注意してください。



ヒューズの場合、メーカーは、長期間にわたって定格電流の90％を超えないことをしばしば示しています。 製造業者に大きく依存しています。



スイッチとヒューズを長期間使用すると、それらが加熱し、それに応じて互いに加熱します。 そのため、スイッチの数と場所の両方を考慮した追加の補正係数があります。 テーブルデータも製造元に応じて取得する必要があります。



ちなみに、「shuko」のような普通の16A家庭用コンセントは、1時間だけ16Aの最大電流でテストされ、70°Cを超えてはならないことを誰もが知っているわけではありません。 この期間中に何が起こるか-誰も保証しません。 したがって、13A以下の長期負荷が推奨されます。 または、産業用コンセントを使用することもできます。同じ16Aがありますが、6時間と12時間の設計が可能です。



デバイスを選択するとき、一部のデバイスには突入電流があることを忘れないでください。 特に、エアコンの室内機は通常モードで0.2〜0.4 Aの小さな電流を流す場合がありますが、突入電流は18倍に達する可能性があります。

差動電流

ほとんどの場合、UDTは30 mAで十分です。 濡れた部屋では、最近10 mAを入れます。 それはすべてネットワークの長さに依存します。 シールドの電源に選択的UDTをインストールすることもできます。 それらの電流感度はより悪く（100または300 mA）、これは部下の1つが故障した場合の補助装置です。 主なことは、プロパティに応じて同じタイプまたは最悪のタイプを使用することです。タイプAが許可される前に、タイプBで選択UDT

短絡電流

短絡電流を決定する方法は？ 悲しいかな、唯一の測定。 新しい家でも、ケーブルの長さは設計のものとは異なる場合があります。最高のメーカーのケーブル抵抗でも正規分布に従う場合があり、変電所で変化が生じる可能性があるため、ネットワークオペレーターでさえおおよその値しか提供できません。 単相短絡電流を測定する特別な機器があります。 現時点でシールドまたは接続ポイントのみが存在する場合、コンセントへの短絡電流はオームの単純な法則によって計算できますが、理想的には測定を試す価値があります。



この基準は、0.4秒以内にTNシステムに対して、0.2秒以内にTTシステムに対して短絡のシャットダウンを提供します。 サーキットブレーカーの場合、この場合の関連規格は、保証された電磁応答時間（Cスイッチの場合は定格電流の10倍以上、Bスイッチの場合は5倍以上）を超える電流のシャットダウンであることに注意してください。 ただし、ヒューズの場合、この値は時間-電流特性によって決まります。

ニュートラルを無効にする必要がありますか

それはすべて、電力が供給されるシステムに依存します。

TTシステム

接地は自宅で行われ、保護導体は主電源に接続されていません。 遠く離れた場所にある変圧器には独自の接地がありますが、この場合、対称的な負荷でもその電位は建物の電位とは異なるため、ニュートラルを切断する必要があります。

TNシステム

TN-Cオプション

1本のケーブルで保護導体とニュートラル。 この場合、中性線（この場合はPEN）の切断は、保護機能を実行するため禁止されています。



TN-CSオプション

この場合、PENハウスに電力が供給されると、ワイヤはNとPEに分割されました。 Nを無効にすることは可能ですが、PENを無効にすることはできません。 電位の電位差を均等にするために、PENを建物の地面に接続できます。 変電所に近接している場合、これは当てはまらない可能性があります。



TN-Sオプション

NとPEは別々に家に持ち込まれます。 Nを無効にすることも可能です。



接地システムの詳細については、 こちらをご覧ください。

UDTインストールの詳細

当然、複数のスイッチに1つのUDTを保存してインストールするなどの要望があります。 操作の場所を見つけるのがより難しくなり、接続された機器の漏れ電流がデバイスの感度しきい値を超える可能性があることを考慮することが重要です。



議論のトピックは接続手順です-最初に何を置くか、UDTまたはサーキットブレーカー/ヒューズ？ 明確な答えはありませんが、実際にはサーキットブレーカーまたはヒューズまで実際にUDTに遭遇しましたが、複合デバイスの出現により、この質問は無視できます。

覚えておくべき重要なこと

サーキットブレーカーとヒューズは、ラインを保護する役割を果たし、コンセントに対してのみ計算されます。 後で含まれるものは、それらによって保護される必要はありません。

ワイヤーについて少し

ワイヤは、保護デバイスよりも高い電流に耐える必要があります。 現在、非常に多くの異なる種類のワイヤがあるため、選択する際には、短絡電流と長電流に関するメーカーのデータに注目する必要がありますが、さらにいくつかの点があります。



このデータには、3 Ax1.5mm²の27 AのPVC絶縁電線の許容連続電流など、美しい数値があります。少なくとも16 AのCサーキットブレーカーが必要ですが、遅くとも23.2 Aで回線を切断するようです。 しかし、この値は壁や地面に敷設するためのものです。 空気やパイプに敷設するためのデータを見ると、わずか19 Aになります。そして、隣接するワイヤの存在など、いくつかの要因があります。 たとえば、同時にロードされる他の2つのワイヤが近くにある場合、電流は13.3 Aになります。ここでは、10 AのCオートマトンでさえ使用できません。



短絡電流の値に関しては、原則として、電流が与えられ、1秒間維持されます。 他の値への変換（最大5秒）には、次の式を使用できます。

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アロジャンコフからの接地に関する一連の記事



シュナイダーエレクトリックのオンライン電気設置ガイド 。 確かに、英語版またはドイツ語版をお勧めします。それらははるかに完全です。



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