Hoe een laadcentrum, panelen en verdeelbord te dimensioneren?

Afmeting van laadcentrum, panelen, verdeelbord en consumenteneenheid volgens NEC en IEC?

Planning is de eerste en belangrijkste prioriteit voor alle elektrische bedradingsprojecten en een juiste schatting en analyse op basis van nauwkeurige berekeningen is een must bij het ontwerpen en installeren van een distributiesysteem in residentiële of commerciële toepassingen . Dit komt doordat de juiste afmetingen van het laadcentrum en de paneelplaten de huidige en toekomstige lading (indien aanwezig) veilig en soepel kunnen vervoeren en verwerken.

Op deze manier moeten laadcentra en verdeelborden de juiste afmetingen hebben volgens NEC en IEC of andere toepasselijke regionale codes (vergelijkbaar met het dimensioneren van een juiste draad en kabel, het selecteren van MCB's van het juiste formaat of het berekenen van de classificatie van stekkers en stopcontacten enz.). In de stapsgewijze handleiding van vandaag laten we zien hoe u een paneelbord met de juiste maat (laadcentrum, verdeelbord of stroomonderbrekerpaneel) selecteert volgens NEC en IEC met opgeloste voorbeelden.

Panelbord, laadcentrum en verdeelbord of consumenteneenheid

Er worden verschillende termen gebruikt voor hetzelfde, zoals laadcentrum, paneelbord, verdeelbord of consumenteneenheid. Kortom, een paneelbord of verdeelbord is een combinatie van meerdere beveiligingsapparaten zoals stroomonderbrekers die wordt gebruikt om de eclectische stroom veilig te regelen en te verdelen over de laadpunten zoals verlichtingspunten en eindcircuits.

• Termen die in de VS worden gebruikt :Paneel, laadcentrum, stroomonderbreker, servicepaneel of elektrisch hoofdpaneel.
• Termen die worden gebruikt in het VK en de EU :Verdeelkast (commercieel), Consumenteneenheid (residentieel), stroomonderbrekerdoos, hoofdpaneel enz.

We hebben dat al in detail besproken in ons vorige bericht, laten we verder gaan met de stapsgewijze zelfstudie. Het volgende voorbeeld kan ook worden gebruikt om het laadvermogen van de hoofdstroomonderbreker te bepalen en het kan worden gebruikt om de totale elektrische belasting in een huis te berekenen .

Hoe een paneelbord en laadcentrum op maat maken? 120/240V – NEC?

De gebruikelijke spanningsniveaus in de VS voor residentiële toepassingen zijn 120V en 240V enkelfasig. De drie draden (geïdentificeerd als Hot1 als zwarte kleur, Hot 2 als rode kleur en neutraal als witte kleur) van de secundaire zijde van de gesplitste transformator komen binnen in de meterkast en het hoofdservicepaneel (hoofdschakelaaronderbreker).

Op deze manier is de beschikbare spanning in een enkelfasig distributiesysteem als volgt:

• Spanning tussen Hot (Hot 1 of Hot 2) en Neutraal =120V
• Spanning tussen Hot 1 en Hot 2 =240V

De volgende afbeelding toont het algemene overzicht van een paneeldoos, het spanningsniveau tussen verschillende geleiders en het aantal stroomonderbrekers.

Opmerking 1: Het volgende voorbeeld is gebaseerd op VA (Volt x Ampère), wat bekend staat als schijnbaar vermogen. U mag het actieve of reële vermogen (in Watts) gebruiken dat gelijk is aan Schijnbaar vermogen x arbeidsfactor of VA x PF, aangezien de arbeidsfactor in woongebouwen bijna één is (1). In dit geval is het schijnbare vermogen in VA gelijk aan het werkelijke vermogen in W "Watt".

Laten we nu het volgende voorbeeld bekijken om de geschikte afmeting van het paneelbord (laadcentrum of verdeelbord) te bepalen.

Opmerking 2: Dit voorbeeld is gebaseerd op NEC, dat van toepassing is in Noord-Amerika, met name in de VS en Canada, dat volgt op NEC en CEC. Bekijk de andere voorbeelden voor IEC en VK/EU direct na dit voorbeeld.

Hier volgt een algemeen overzicht van een hoofdservicepaneel en zijn verschillende onderdelen, inclusief de ruimte voor toekomstige laadpunten en 120V- en 240V-circuits.

Voorbeeld:

Bereken de juiste afmeting van het laadcentrum of verdeelbord voor een 1500 ft ² (vierkante voet) of 139,35 m ² (vierkante meter) plattegrond van de woning met de volgende laadpunten:

• Airconditioner:240V x 25A =6000 VA =6 kVA
• Elektrisch bereik:240V x 35A =9600 VA =8,4 kVA
• Elektrische verwarming:240V x 30A =7200 VA =7,2 kVA
• Kledingdroger:240V x 15A =3600 VA =3,6 kVA
• Vaatwasser:120V x 10A =1200 VA =1,2 kVA
• Vuilnisverwijdering =120V x 8A =960VA =0,96 kVA
• Twee circuits voor kleine apparaten in de keuken voor koelkast, blinder, enz.
• Algemene verlichting, ventilatoren, badkamerapparatuur en toekomstige belasting enz.

Oplossing:

Laten we het vermogen voor verschillende huishoudelijke apparaten zoeken en berekenen op basis van een plattegrond zonder kelder en garage met behulp van NEC-codes en gerelateerde tabellen.

Algemene verlichtingsbelasting:

De minimale algemene verlichtingsbelasting, inclusief stopcontacten voor huishoudelijke apparaten, b.v. TV, tafellamp etc) voor een woning is 3 VA per ft ² (NEC-tabel 220.12).

Op deze manier is de algemene verlichtingsbelasting voor 1800 ft ² (gegeven in voorbeeld):

3 VA x 1500 ft ² =4500 VA =4,5 kVA

Kleine apparaten laden

Er moeten ten minste twee 120V, 20A circuits voor kleine apparaten zijn, d.w.z. in de keuken voor kleine apparaten zoals koffiezetapparaat en broodroosters enz. (NEC artikel 210.11(C)(1) . Deze circuits moeten een nominale waarde hebben van 1,5 kVA (NEC artikel 220.52(A). Op deze manier worden de kleine apparaten belast in het gegeven voorbeeldhuis:

2 x 1500 VA =3000 VA =3 kVA

Wascircuit

Er moet ten minste één 120V, 20A-circuit zijn voor de wasruimte (NEC artikel 210.11(C)(2). De minimale VA-classificatie van het wascircuit moet 1,5 kVA zijn (NEC artikel 220.52(B). Op deze manier is de belading in de wasruimte:

1500 VA =1,5 kVA

Op deze manier wordt de totale algemene verlichting en kleine apparaten inclusief wascircuitclassificatie:

• Algemene verlichting =4,5 kVA
• Belasting klein apparaat =3 kVA
• Wascircuit =1,5 kVA

Totaal algemene verlichting en kleine apparaten =4,5 kVA + 3 kVA + 1,5 kVA =9 kVA

Vraagfactor

Zoals we weten zijn niet alle elektrische apparaten tegelijk in bedrijf, d.w.z. (er kan er maar één worden gebruikt als elektrische verwarming of koelkast, afhankelijk van de temperatuur). Evenzo zijn alle apparatuur niet altijd continu AAN, zoals strijkijzer, boiler, verlichting, ventilatoren enz. Om deze reden wordt de eerste 3 kVA beoordeeld op 100%, terwijl de resterende belasting kan worden beoordeeld met een vraagfactor van 35% ( NEC-tabel 220.42). Op deze manier

• De eerste 3 kVA bij 100% =3 kVA
• Resterende 6 kVA (9 kVA – 3 kVA) bij 35% =2,1 kVA

Netto totaal van algemene verlichting en kleine apparaten =  3 kVA + 2,1 kVA =5,1 kVA

Grote apparaatbelastingen

Hoog vermogen, b.v. grote apparaten met continu en niet-continu bedrijf moeten anders worden behandeld. We hebben de volgende apparaten met een hoog vermogen in het bovenstaande voorbeeld:

• Airconditioner:240V x 25A =6 kVA
• Elektrisch bereik:240V x 35A =  8,4 kVA
• Elektrische verwarming:240V x 30A =  7,2 kVA
• Kledingdroger:240V x 15A =3,6 kVA

Zoals we hierboven al vermeldden, kan een airconditioner of elektrische verwarming tegelijkertijd worden gebruikt, d.w.z. er is slechts één apparaat nodig om te werken op basis van de temperatuur. In dit geval moet rekening worden gehouden met apparaten met grotere vermogens (NEC® artikel 220.82(C)). In ons voorbeeld is het vermogen van de elektrische verwarming (7,2 kVA) groter dan die van de airconditioner (6 kVA), dus we zullen dan rekening houden met de verwarming, d.w.z. 7,2 kVA

De rest van de apparaten moet een nominale waarde hebben van 100%, behalve het elektrische bereik, aangezien het voor een korte tijd wordt gebruikt, d.w.z. het is erg oncontinu in vergelijking met andere apparaten. De toegestane vraagfactor voor een elektrische verwarming van 7,2 kW is 5,76 kW (NEC-tabel 220,55). We gingen ervan uit dat de arbeidsfactor eenheid is, d.w.z. "1" waarbij schijnbaar vermogen =echt vermogen, b.v. kVA =kW. Op deze manier;

• Elektrisch bereik:=8,4 kVA
• Elektrische verwarming =  5,76 kVA
• Kledingdroger:=3,6 kVA

Netto totaal van grote apparaten =8,4 kVA + 5,76 kVA + 3,6 kVA =17,76 kVA

Diverse ladingen

De diverse belastingen in het voorbeeld zijn:

• Vaatwasser =1,2 kVA
• Vuilnisverwijdering =0,96 kVA

Netto overige belasting =1,2 kVA + 0,96 kVA = 2,16 kVA

Totale belasting

Laadpunten	kW of kVA Rating
Algemene verlichting, wasgoed en kleine lading	5.1 kVA
Netto grote apparaatbelasting	17,76 kVA
Diverse apparaatbelasting	2.16 kVA
Totale belasting	25,02 kVA

Service nodig

De gebruikelijke voedingsspanningsniveaus in de VS die aan woonhuizen worden geleverd, zijn 120V/240V. We kunnen dus het hoogste spanningsniveau gebruiken om de vereiste service (voor versterkers) te bepalen met behulp van de volgende formule.

I =P / V

Waar:

• I =Stroom in Ampère
• P =Vermogen in Watt (of kVA waarbij PF =1)
• V =spanning in volt

De waarden plaatsen;

I =25,02 kVA / 240V

I =104.25A

Dit betekent dat de vereiste service 105A is. Maar we moeten ook de toekomstige uitbreidings- en veiligheidsfactor toevoegen.

Toekomstige belasting:

Het is belangrijk om een ​​spatie van ten minste twee vertakte circuits toe te voegen voor toekomstige uitbreidingen. Er moeten minimaal 2 stroomonderbrekers van elk minimaal 10A worden toegevoegd, d.w.z. 2 x 10A = 20A

Het totale ampère =20A + 104,25A = 124,25A

Veiligheidsfactor

Het wordt aanbevolen om een ​​veiligheidsfactor van 20% toe te voegen aan de totale stroomsterkte, aangezien stroomonderbrekers en hun werking in het laadcentrum worden beïnvloed door de stijging van de temperatuur. Op deze manier is de totale stroom in de ampère:

Netto totaal ampère =20% + 124,25A = 149A

De geschikte grootte van het laadcentrum of distributiepaneel = 150 Ampère

Op basis van de bovenstaande berekeningen, de juiste maat van het laadcentrum of paneel is 150A die het dichtst bij de berekende waarde ligt.

Klik op afbeelding om te vergroten

Verwante berichten:

• Hoe bedraad ik het 120V &240V hoofdpaneel? Installatie van de zekeringkast
• Hoe bedraad ik een subpaneel? Installatie hoofdkabel voor 120V/240V
• Hoe bedraad je 277V &480V, 1-fase &3-fasen, commercieel hoofdservicepaneel?

Hoe een verdeelbord te dimensioneren? 3-fasen, 400V – IEC

In het volgende voorbeeld laten we u zien hoe u de juiste maat van een driefasige 400V-verdeelkast kunt berekenen, die vooral van toepassing is in landen die de IEC-regels volgen, b.v. VK, EU en voormalige Britse koloniën.

Voorbeeld: 

Wat is de juiste maat van een driefasige verdeelkast als de geschatte totale belasting in een woning 50 kVA is. De belasting is een combinatie van enkelfasige en driefasige systemen (400V &230V AC) inclusief airconditioning, koelkast, elektrisch fornuis, waterpompen, wasmachines en algemene verlichtingspunten enz. Houd rekening met de vermogensfactor van 0,9.

Oplossing:

Allereerst zullen we de benodigde ampères vinden met behulp van de driefasige stroomformule.

P =√3 x V  x I x Cos Ф

I =P / √3  x V x Cos Ф

De waarden plaatsen:

I =50kW x / √3  x 400V x 0,9

I =80.18A

Vraag- of diversiteitsfactor:

De algemene diversiteitsfactor is 80% van de f aangesloten belasting (zie IEC 60439 voor meer details). In dit geval,

80% x 80,18A =64,15 A .

Toekomstige uitbreiding:

De algemene vuistregel voor de veiligheidsfactor is 20%. Je kunt het dus ook toevoegen als dat nodig is.

20% x 64,15A =76,98 A

Veiligheidsfactor

Het minimale veilige bereik van de veiligheidsfactor is 20-25%. Dus we zullen het als volgt toevoegen aan de berekende waarde van de belastingsstroom:

25% x 76,98 A =96,22 A

Nu, de dichtstbijzijnde standaard beschikbare rating van MCCB is 100A voor de driefasige 400V-verdeelkast die geschikt is voor een belasting van 50 kW.

Verwante berichten:

• Hoe bedraad ik een driefasige 400V-distributiekaart? IEC &VK
• Hoe een combinatie van 3-Φ &1-Φ, 400V/230V verdeelbord te bedraden?
• Hoe een 3-fase en 1-fase gesplitste lastverdelingskaart te bedraden?

Hoe een consumenteneenheid te dimensioneren? Eenfase, 230V – IEC

Het volgende voorbeeld laat u zien hoe u de juiste maat van een enkelfasige 230V AC-verbruikseenheid of garage-eenheid en bijbehorende MCB/MCCB kunt vinden om de huishoudelijke belasting aan te kunnen.

Voorbeeld: 

Zoek de juiste maat van een eenfasige consumenteneenheid als de geschatte totale belasting in een huis 12 kVA is.

Oplossing:

Over het algemeen wordt de arbeidsfactor van woonhuizen met normale belasting beschouwd als eenheid "1". Op deze manier is de totale belasting in kVA =kW, d.w.z. het schijnbare vermogen gelijk aan het werkelijke vermogen in watt vanwege het ontbreken van een arbeidsfactor.

Nu moeten we eerst de belastingsstroom berekenen met behulp van de algemene formule van stroom in ampère voor enkelfasige circuits.

Allereerst zullen we de benodigde ampères vinden met behulp van de driefasige stroomformule.

P =  V  x I x Cos Ф

I =P / V x Cos Ф

De waarden plaatsen:

I =12 kW x / 230V x 1

I =52.17A

Vraag- of diversiteitsfactor:

De algemene diversiteitsfactor is 80% van de aangesloten belasting (u kunt het juiste % selecteren op basis van het belastingstype in IEC 60439). In dit geval,

80% x 52,17A =41,74 A

Toekomstige uitbreiding:

De algemene vuistregel voor de veiligheidsfactor is 20%. Je kunt het dus ook toevoegen als dat nodig is.

20% x 41,74A =50 A

Veiligheidsfactor

Het minimale veilige bereik van de veiligheidsfactor is 20-25%. Dus we zullen het als volgt toevoegen aan de berekende waarde van de belastingsstroom:

25% x 50 A =62,5 A

Op deze manier kunnen we de dichtstbijzijnde standaard beschikbare MCCB-waarde selecteren, namelijk 63 A voor de enkelfasige 230V-consumenteneenheid. Op basis van de berekening is deze 63A MCB of MCCB heeft de juiste maat om een ​​belasting van 12 kW in woonhuizen aan te kunnen.

Verwante berichten:

• Hoe bedraad ik een eenfasige, 230V-verbruikseenheid met aardlekschakelaar? IEC, VK &EU
• Hoe bedraad je een garage-consumentenunit?
• Hoe een 1-fase gesplitste belasting consumenteneenheid bedraden? – Aardlekschakelaar+RCBO
• Hoe bedraad ik een 230V Dual Split Load consumenteneenheid? – Aardlekschakelaar+MCB

Hieronder volgen meer gerelateerde bronnen en stapsgewijze handleidingen met opgeloste voorbeelden:

• Hoe vindt u de geschikte maat kabel en draad? – Opgeloste voorbeelden
• Hoe de spanning en ampère van schakelaar, stekker, stopcontact en stopcontact te vinden
• Hoe lees ik de gegevensclassificatie van het MCB-naambord die erop is afgedrukt?
• Hoe bedraad je een enkelvoudige boiler en thermostaat?
• Hoe de grootte van aardgeleiders, aardingskabels en aardelektroden bepalen?
• Draad- en kabelafmetingencalculator in AWG
• Rekenmachine elektrische draad en kabel (koper en aluminium)