Proč vaše rozváděče 400A vypínají při 350A: Skrytá pravda o jmenovitých proudech
Představte si: Specifikovali jste rozvodnou desku s hlavním jističem 400A pro průmyslové zařízení. Výpočty zatížení ukazují maximální odběr 340A – s velkou rezervou. Nicméně tři měsíce po uvedení do provozu systém opakovaně vypíná při trvalém provozu pouhých 350A. Klient je rozzuřený, výroba zastavena a vy se snažíte zjistit, co se pokazilo.
Viníkem je? Zásadní nepochopení toho, jak norma IEC 61439 definuje jmenovité proudy. Na rozdíl od tradičního uvažování o “jmenovitém proudu jističe” – kde jistič 400A se rovná kapacitě 400A – moderní norma považuje rozváděče za integrovaný tepelný systém. Tři kritické parametry řídí skutečnou kapacitu: InA (jmenovitý proud sestavy), Inc (jmenovitý proud obvodu) a RDF (jmenovitý součinitel různorodosti).
Tato příručka dekóduje tato propojená jmenovitá zatížení, aby se zabránilo nákladným chybám ve specifikacích. Vzhledem k tomu, že norma IEC 61439 nahradila normu IEC 60439 v roce 2009 (s přechodnými obdobími končícími do roku 2014), staly se tyto parametry povinnými pro rozváděčové sestavy vyhovující normám. Přesto přetrvává zmatek, zejména kolem RDF – faktoru tepelného snížení výkonu, který je často zaměňován s elektrickou různorodostí.
Ať už jste výrobce rozváděčů, konzultační inženýr nebo distributor, pochopení InA, Inc a RDF již není volitelné. Je to rozdíl mezi systémem, který funguje spolehlivě, a systémem, který selže v terénu.
Pochopení filozofie jmenovitých proudů podle IEC 61439
Změna paradigmatu: Od komponentů k systémům
IEC 61439 zásadně změnila způsob, jakým hodnotíme kapacitu rozváděčů. Předchozí norma, IEC 60439, se zaměřovala na jmenovité hodnoty jednotlivých komponent – pokud byl váš hlavní jistič dimenzován na 400A a vaše přípojnice na 630A, sestava byla považována za adekvátní. Nová norma si uvědomuje krutou realitu: tepelné interakce mezi komponentami snižují skutečnou kapacitu pod hodnoty na typovém štítku.
Tento posun odráží desetiletí selhání v terénu, kdy se “správně dimenzované” rozváděče přehřívaly při trvalém zatížení. Problém? Teplo generované jedním jističem ovlivňuje sousední zařízení. Hustě osazený panel s deseti 63A MCB pracujícími současně vytváří tepelné prostředí, které se drasticky liší od jednoho jističe v izolaci.
Přístup černé skříňky: Čtyři kritická rozhraní
IEC 61439-1:2020 považuje rozváděče za “černou skříňku” se čtyřmi rozhraními, která musí být jasně definována:
- Rozhraní elektrických obvodů: Charakteristiky vstupního napájení (napětí, frekvence, úrovně poruch) a požadavky na výstupní zatížení
- Rozhraní instalačních podmínek: Teplota okolí, nadmořská výška, stupeň znečištění, vlhkost, větrání
- Rozhraní provozu a údržby: Kdo obsluhuje zařízení (kvalifikované osoby vs. běžné osoby), požadavky na přístupnost
- Rozhraní charakteristik sestavy: Fyzické uspořádání, konfigurace přípojnic, metody zakončení kabelů –zde se určují InA, Inc a RDF
Výrobce musí ověřit, zda kompletní sestava splňuje limity nárůstu teploty (IEC 61439-1, článek 10.10) ve své specifické fyzické konfiguraci. Toto ověření nelze extrapolovat z datových listů jednotlivých komponent.
Srovnání starého a nového myšlení
| Aspekt | IEC 60439 (starší přístup) | IEC 61439 (současná norma) |
|---|---|---|
| Zaměření na jmenovité hodnoty | Jmenovité hodnoty jednotlivých komponent (jistič, přípojnice, svorky) | Tepelný výkon kompletní sestavy |
| Metoda ověření | Typová zkouška sestavy (TTA) nebo částečně typově zkoušená sestava (PTTA) | Ověření návrhu zkouškou, výpočtem nebo ověřeným návrhem |
| Předpoklad trvalého zatížení | Komponenty mohou nést jmenovitou hodnotu | Vyžaduje RDF pro zohlednění tepelných interakcí |
| Jmenovitý proud přípojnic | Pouze na základě průřezu vodiče | Na základě fyzického uspořádání, montáže a sousedních zdrojů tepla v daném specifickém uspořádání |
| Symbol jmenovitého proudu | In (jmenovitý proud) | InA (sestava), Inc (obvod), s modifikátorem RDF |
| Odpovědnost | Rozmazaná mezi OEM a výrobcem rozváděčů | Jasné přidělení: původní výrobce ověřuje návrh, montér se řídí zdokumentovanými postupy |
Proč na tom záleží: Podle staré normy mohl výrobce rozváděčů sestavit zařízení z katalogových komponent a předpokládat shodu. IEC 61439 vyžaduje zdokumentovaný důkaz , že specifická konfigurace sestavy byla ověřena z hlediska tepelného výkonu. To není akademické – je to rozdíl mezi systémem dimenzovaným pro trvalý provoz a systémem, který se přehřívá.
InA – Jmenovitý proud sestavy: Páteř distribuční kapacity
Definice a stanovení (IEC 61439-1:2020, článek 5.3.1)
InA je celkový proud, který může hlavní přípojnice distribuovat v daném uspořádání sestavy, aniž by byly překročeny limity nárůstu teploty specifikované v článku 9.2. Kriticky je InA definován jako menší ze dvou hodnot:
(a) Součet jmenovitých proudů všech vstupních obvodů provozovaných paralelně, nebo
(b) Proudová zatížitelnost hlavní přípojnice v daném specifickém fyzickém uspořádání
Tento přístup s dvojím limitem zachycuje běžnou chybu: předpoklad, že pokud vaše vstupní jističe celkem činí 800A (např. dva vstupy 400A), vaše InA je automaticky 800A. Není pravda – pokud uspořádání přípojnic dokáže distribuovat pouze 650A před překročením nárůstu teploty 70 °C na svorkách, InA = 650A.
Proč fyzické uspořádání určuje InA
Proudová zatížitelnost přípojnic není jen o průřezu mědi. IEC 61439-1 ověřuje nárůst teploty v nejteplejším bodě sestavy—typicky tam, kde:
- Přípojnice dělají 90° ohyby (vytváří lokalizované vířivé proudy)
- Vstupní kabely jsou zakončeny (odpor na kabelových oky)
- Odchozí zařízení jsou těsně seskupena (kumulativní tepelné záření)
- Ventilace je omezena (vnitřní cirkulace vzduchu)
Měděná přípojnice 100×10mm má teoretickou kapacitu ~850A ve volném vzduchu. Stejná přípojnice v rozvaděči s krytím IP54 s kabelovými vývodkami, obklopená zatíženými jističi, namontovaná vertikálně při okolní teplotě 45°C, může distribuovat pouze 500A bez překročení teplotních limitů.
Kritický mylný názor: InA ≠ Jmenovitý proud hlavního jističe. Hlavní jistič 630A nezaručuje InA = 630A. Pokud uspořádání přípojnic omezuje distribuci na 500A, pak InA = 500A a sestava musí být odpovídajícím způsobem snížena.
Příklad výpočtu InA: Scénář s duálním napájením
Uvažujme typický průmyslový rozvaděč se dvěma vstupními napájecími zdroji pro redundanci napájení:
| Parametr | Vstup 1 | Vstup 2 | Kapacita přípojnic |
|---|---|---|---|
| Jmenovitý proud jističe (In) | 630A | 630A | Jmenovitý vodič 1 000A |
| Inc (Jmenovitý proud vstupního obvodu) | 600A | 600A | – |
| Součet Inc (Paralelní provoz) | – | – | 1 200 A |
| Distribuční kapacita přípojnic (ověřeno testem nárůstu teploty v tomto konkrétním krytu/uspořádání) | – | – | 800A |
| InA (Jmenovitý proud sestavy) | – | – | 800A ✓ |
Výsledek: Navzdory dvěma 600A vstupním obvodům (součet = 1 200A) může fyzické uspořádání přípojnic v této sestavě distribuovat pouze 800A. Proto, InA = 800A. Typový štítek sestavy musí toto omezení deklarovat.
Požadavky na ověření nárůstu teploty
IEC 61439-1, Tabulka 8 specifikuje maximální limity nárůstu teploty (nad okolní teplotu) pro různé komponenty:
- Holé přípojnice (měď): Nárůst o 70K (70°C nad okolní teplotu)
- Šroubové spoje přípojnic: Nárůst o 65K
- Svorky MCB/MCCB: Nárůst o 70K
- Kabelové koncovky: Nárůst o 70K
- Přístupné vnější povrchy (kov): Nárůst o 30K
- Rukojeti/úchyty: Nárůst o 15K
Tyto limity předpokládají okolní teplotu 35°C. Při okolní teplotě 45°C je přípojnice dosahující 115°C (nárůst o 70K) na absolutní hranici. Jakékoli další zatížení nebo narušená ventilace způsobí selhání.
Kdy se InA stává kritickým
- Solární FV mikrogenerace: Když střešní solární panely napájejí zpět do rozvodné desky, předpis 551.7.2 (BS 7671) vyžaduje: InA ≥ In + Ig(s) kde In = jmenovitý proud pojistky napájení, Ig(s) = jmenovitý výstupní proud generátoru. Napájení 100A se solárním výstupem 16A vyžaduje minimálně InA ≥ 116A.
- Instalace nabíjení EV: Více Nabíječky EV 7kW-22kW vytvářejí trvalé zatížení překračující typické předpoklady diverzity, což vyžaduje ověřenou kapacitu InA.
- Datová centra: Serverové zátěže běží na 90-95% kapacity 24/7, což vyžaduje rozvaděče s InA = skutečné připojené zatížení (žádný kredit za diverzitu).
Poznámka k návrhu VIOX: Vždy ověřte, zda InA odpovídá vašemu profilu zatížení. Vyžádejte si zprávu výrobce o testu nárůstu teploty, která ukazuje konkrétní testovanou konfiguraci sestavy – nikoli obecné tabulky přípojnic.
Inc – Jmenovitý proud obvodu: Nad rámec typových štítků jističů
Definice a aplikace (IEC 61439-1:2020, článek 5.3.2)
Inc je jmenovitý proud konkrétního obvodu v sestavě, s ohledem na tepelné interakce se sousedními obvody a fyzické uspořádání sestavy. To se zásadně liší od jmenovitého proudu zařízení (In).
MCB má typový štítek (In) – například 63A. Tento jmenovitý proud je stanoven testováním jističe izolovaně za standardních podmínek (viz specifikace IEC 60898-1). Ale když je ten samý 63A MCB namontován v hustě osazeném rozvaděči, obklopeném jinými zatíženými zařízeními, jmenovitý proud obvodu Inc může být výrazně nižší—možná pouze 50A trvale.
Jmenovitý proud zařízení (In) vs. Jmenovitý proud obvodu (Inc)
| Stav | Jmenovitý proud přístroje (In) | Jmenovitý proud obvodu (Inc) | Derating faktor |
|---|---|---|---|
| Jeden jistič MCB na volném vzduchu, okolní teplota 30 °C | 63A | 63A | 1.0 |
| Stejný jistič MCB v uzavřeném panelu, 35 °C, se 3 sousedními zatíženými jističi MCB | 63A | ~55A | 0.87 |
| Stejný jistič MCB v těsně zabaleném krytu IP54, 40 °C, 8 sousedních zatížených jističů MCB | 63A | ~47A | 0.75 |
| Stejný jistič MCB s kabelovou koncovkou přidávající ztrátu 5 W, špatné větrání | 63A | ~44A | 0.70 |
Klíčový poznatek: Zařízení se nemění – 63A jistič MCB má stále jmenovitý proud 63A sám o sobě. Ale schopnost obvodu odvádět teplo v dané konkrétní instalaci určuje Inc. To je to, co ověřuje norma IEC 61439.
Faktory ovlivňující určení Inc
- Hustota montáže: Jističe MCB namontované vedle sebe bez mezer vedou teplo mezi sousedními zařízeními. Výrobci testují specifické konfigurace – například “10 jističů MCB v řadě, střídavě zatížené/nezatížené” pro určení nejhoršího případu Inc.
- Ztráty na kabelových koncovkách: Každé šroubové nebo svorkové připojení přidává odpor. Špatně utažené oko přidává 2-3 W tepla na pól při 50 A. Vynásobte to 20 odchozími obvody a přidali jste tepelnou zátěž 100 W+, která ovlivňuje Inc pro všechny obvody.
- Větrání krytu: Kryty IP21 s otevřeným dnem přirozeně odvádějí teplo. Kryty IP54 s těsněním zachycují teplo. Polykarbonátové boxy IP65 na přímém slunci vytvářejí extrémní vnitřní teploty. Inc s tím musí počítat.
- Blízkost přípojnic: Obvody namontované blízko přípojnic s vysokým proudem (napájecí přívody) jsou vystaveny sálavému teplu ze samotných přípojnic, což snižuje jejich Inc pod hodnotu zařízení namontovaných vzdáleně.
- Nadmořská výška a okolní podmínky: Viz náš průvodce o elektrickém snížení výkonu pro teplotu, nadmořskou výšku a faktory seskupování pro podrobné výpočty.
Příklad z reálného světa: 63A jistič MCB v zaplněném panelu
Průmyslový ovládací panel obsahuje:
- 12× 63A jističů MCB pro napájení motorů
- Namontováno v jedné řadě na DIN lištu
- Krytí IP54 v okolní teplotě 40 °C (strojovna)
- Špatné přirozené větrání (žádné ventilátory)
Ověření výrobcem: Testování nárůstu teploty ukazuje, že při současném zatížení všech 12 obvodů na 63 A překračují teploty na svorkách 110 °C (okolní teplota 40 °C + limit nárůstu 70 K). Pro splnění normy IEC 61439-1 výrobce prohlašuje:
- Jmenovitý proud přístroje (In): 63A na jistič MCB
- Jmenovitý proud obvodu (Inc): 47A na obvod v této konfiguraci
- Požadovaný RDF: 0,75 (vysvětleno v další části)
Praktický dopad: Každý motorový obvod musí být omezen na trvalé zatížení 47 A, nebo musí být panel rekonfigurován s mezerami/větráním pro dosažení vyšších hodnot Inc.
Pro srovnání se staršími normami viz náš článek o kategoriích využití IEC 60947-3 která upravuje samotná zařízení, nikoli sestavu.
RDF – Jmenovitý koeficient různorodosti: Kritický tepelný multiplikátor
Definice a účel (IEC 61439-1:2020, článek 5.3.3)
RDF (Jmenovitý koeficient různorodosti) je jednotková hodnota Inc, na kterou mohou být všechny odchozí obvody (nebo skupina obvodů) trvale a současně zatíženy, s ohledem na vzájemné tepelné vlivy. Je přiřazen výrobcem sestavy na základě ověření nárůstu teploty.
Zásadní rozdíl: RDF NENÍ koeficient elektrické různorodosti (jako v BS 7671 nebo NEC článek 220). Tyto normy odhadují skutečné vzorce využití zátěže (“ne všechny zátěže běží současně”). RDF je faktor tepelného snížení výkonu který omezuje zatížení obvodu, aby se zabránilo přehřátí když všechny obvody běží současně.
Hodnoty RDF a jejich význam
| Hodnota RDF | Interpretace | Typické aplikace |
|---|---|---|
| 1.0 | Všechny obvody mohou trvale přenášet plné Inc současně | Solární FV systémy, datová centra, průmyslové výrobní linky s nepřetržitým provozem, kritická infrastruktura |
| 0.8 | Každý obvod omezen na 80 % Inc pro trvalé současné zatížení | Komerční budovy se smíšeným zatížením, dobře větrané panely, mírná hustota zatížení |
| 0.68 | Každý obvod omezen na 68 % Inc pro trvalé současné zatížení | Domovní rozvaděče, těsně zabalené kryty, vysoké okolní teploty |
| 0.6 | Každý obvod omezen na 60 % Inc pro trvalé současné zatížení | Extrémně husté panely, špatné větrání, zvýšené okolní podmínky, scénáře dodatečné montáže |
Příklad: Rozvaděč má odchozí obvod s Inc = 50 A a RDF = 0,68. Maximální trvalé současné zatížení povolené pro tento obvod je:
IB (provozní proud) = Inc × RDF = 50 A × 0,68 = 34 A
Pokud potřebujete trvale zatížit daný obvod proudem 45 A, máte dvě možnosti:
- Specifikujte rozvaděč s vyšším RDF (např. 0,9 → 50 A × 0,9 = 45 A ✓)
- Požádejte o konfiguraci, kde má daný obvod vyšší jmenovitý proud Inc (např. Inc = 63 A → 63 A × 0,68 = 43 A, stále nedostatečné; je potřeba Inc = 67 A nebo RDF = 0,9)
Jak výrobci určují RDF pomocí testování
IEC 61439-1 Článek 10.10 vyžaduje ověření oteplení pomocí:
Metoda 1 – Plné testování: Zatěžte sestavu jmenovitými podmínkami (InA na přívodech, odchozí obvody na Inc × RDF) po dostatečnou dobu, aby se dosáhlo tepelné rovnováhy. Změřte teploty v kritických bodech. Pokud všechny zůstanou pod limity (Tabulka 8), je RDF ověřeno.
Metoda 2 – Výpočet (povoleno do InA ≤ 1 600 A): Použijte tepelné modelování podle IEC 61439-1 Příloha D, s ohledem na:
- Ztrátový výkon každé komponenty (z údajů výrobce)
- Koeficienty přestupu tepla (konvekce, radiace, vedení)
- Tepelné vlastnosti skříně (materiál, povrch, ventilační otvory)
Metoda 3 – Ověřená konstrukce: Prokažte, že sestava je odvozena z dříve testované podobné konstrukce s dokumentovanými úpravami, které nezhoršují tepelný výkon.
Většina výrobců používá Metodu 1 pro vlajkové produktové řady a poté odvozuje varianty pomocí Metody 3. Zákaznické rozvaděče často vyžadují výpočty Metodou 2.
Příklad aplikace RDF: Rozvodnice s 8 obvody
Rozvodnice v komerční budově obsahuje:
| Obvod | Zařízení (In) | Jmenovitý proud Inc | RDF | Maximální trvalé zatížení (IB) | Skutečné zatížení |
|---|---|---|---|---|---|
| Přívod | 100A MCCB | 100A | – | – | Součet odchozích |
| Obvod 1 | 32A MCB | 32A | 0.7 | 22,4A | 20A (Osvětlení) |
| Obvod 2 | 32A MCB | 32A | 0.7 | 22,4A | 18A (Osvětlení) |
| Obvod 3 | 40A RCBO | 40A | 0.7 | 28A | 25A (VZT) |
| Obvod 4 | 40A RCBO | 40A | 0.7 | 28A | 27A (VZT) |
| Obvod 5 | 20A MCB | 20A | 0.7 | 14 A | 12A (Zásuvky) |
| Obvod 6 | 20A MCB | 20A | 0.7 | 14 A | 11A (Zásuvky) |
| Obvod 7 | 63A MCB | 50A* | 0.7 | 35A | 32A (Kuchyně) |
| Obvod 8 | 63A MCB | 50A* | 0.7 | 35A | 30A (Kuchyně) |
*Obvody 7 a 8 mají Inc < In kvůli montážní poloze v blízkosti zdroje tepla
Ověřování: Celkové skutečné zatížení = 175 A. S RDF = 0,7 zvládne rozvaděč součet (Inc × RDF) = maximálně 199,2 A. Rozvaděč je dostatečně dimenzován, ale pokud by obvod 7 nebo 8 musel běžet na plných 63 A, překročili byste tepelné limity (63 A > 35 A povoleno).
Kritické aplikace vyžadující RDF = 1,0
- Solární slučovací boxy pro fotovoltaické systémy: FV pole produkují maximální výkon po dobu 4-6 hodin denně během slunečního svitu. Proudy v řetězcích tečou současně na jmenovitém výkonu. Jakékoli RDF < 1,0 způsobuje obtěžující vypínání nadproudem nebo dlouhodobou degradaci přípojnic. Viz náš průvodce návrhem solárních slučovacích boxů.
- Datová centra a serverovny: IT zátěže pracují 24/7 na 90-95 % jmenovitého výkonu. I krátké tepelné výkyvy riskují poškození zařízení. RDF se musí rovnat 1,0 a tepelné výpočty by měly zahrnovat scénáře nejhoršího případu.
- Průmyslové kontinuální procesy: Chemické závody, úpravny vody, nepřetržitá výroba – jakýkoli proces, kde zastavení = drahé prostoje, vyžaduje spínací zařízení s RDF = 1,0.
- Nabíjecí stanice pro elektromobily: Více Nabíječky úrovně 2 běžící současně po dobu hodin vyžadují plnou tepelnou kapacitu. Typické spotřebitelské rozvaděče s RDF = 0,7 v těchto aplikacích rychle selhávají.
Běžné chyby, kterých se inženýři dopouštějí s RDF
Chyba 1: Záměna RDF s elektrickou diverzitou/koeficienty soudobosti z NEC nebo BS 7671. Tyto nejsou stejné.. Elektrická diverzita snižuje celkový připojený výkon na základě vzorců použití (ne všechny zátěže běží současně). RDF omezuje zatížení jednotlivých obvodů i když všechny zátěže běží současně kvůli tepelným omezením.
Chyba 2: Aplikace RDF na krátkodobé zátěže. IEC 61439-1 definuje “kontinuální” jako zátěže pracující >30 minut. Pro krátké pracovní cykly (např. spouštění motoru, náběhové proudy) se RDF obvykle nepoužívá – tepelná hmota zabraňuje nárůstu teploty při krátkých událostech.
Chyba 3: Předpoklad, že RDF platí stejně pro všechny obvody. Výrobci mohou přiřadit různé hodnoty RDF různým sekcím nebo skupinám v rámci rozvaděče. Vždy zkontrolujte specifickou hodnotu RDF daného obvodu.
Chyba 4: Ignorování RDF během úprav rozvaděče. Přidání obvodů do stávajícího rozvaděče mění tepelné zatížení. Pokud byl původní RDF 0,8 na základě “5 zatížených obvodů”, přidání dalších 3 zatížených obvodů může snížit efektivní RDF na 0,65, pokud se nezlepší ventilace.
Pro související úvahy o dimenzování ochranných prvků si prostudujte našeho průvodce o jmenovitých hodnotách jističů: ICU, ICS, ICW, ICM.
Vzájemný vztah: Jak InA, Inc a RDF spolupracují
Základní rovnice ověření
Rozvaděč vyhovující normě IEC 61439 musí splňovat:
Σ (Inc × RDF) ≤ InA
Kde:
- Σ (Inc × RDF) = součet všech zatížení výstupních obvodů (upravený pro současný provoz)
- InA = jmenovitý proud rozvaděče (kapacita distribuce přípojnic)
Tato rovnice zajišťuje, že celkové tepelné zatížení rozvaděče, zohledňující nepřetržitý současný provoz všech obvodů při jejich tepelně snížené kapacitě, nepřekročí to, co může systém přípojnic distribuovat bez přehřátí.
Sekvence ověření návrhu
- Určete požadavky na zatížení: Vypočítejte skutečné provozní proudy (IB) pro všechny obvody
- Vyberte ochranné prvky obvodu: Zvolte MCB/RCBO s In ≥ IB (standardní dimenzování nadproudové ochrany)
- Ověřte konfiguraci rozvaděče: Výrobce určí Inc pro každý obvod na základě fyzického uspořádání
- Aplikujte RDF: Výrobce přiřadí RDF na základě ověření nárůstu teploty
- Zkontrolujte shodu: Pro každý obvod ověřte IB ≤ (Inc × RDF)
- Ověřte kapacitu InA: Zajistěte Σ(Inc × RDF) ≤ InA
Pokud krok 5 nebo 6 selže, možnosti jsou:
- Zvětšete velikost/ventilaci rozvaděče pro zlepšení RDF
- Snižte zatížení obvodu (IB)
- Změňte konfiguraci uspořádání pro zvýšení Inc
- Vylepšete přípojnice pro zvýšení InA
Případová studie: Rozvodná deska zařízení se smíšeným zatížením
Scénář: Průmyslové zařízení s kancelářskou částí, výrobní halou a střešní solární fotovoltaikou. Jedna hlavní rozvodná deska.
| Obvod | Typ zatížení | IB (A) | Zařízení In (A) | Inc (A) | RDF | Inc×RDF (A) | Vyhovuje? |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Přívod | Přívod z veřejné sítě | – | 250A MCCB | 250A | – | – | – |
| C1 | Kancelářské HVAC | 32 | 40A MCB | 40A | 0.8 | 32A | ✓ (32A ≤ 32A) |
| C2 | Kancelářské osvětlení | 18 | 25A MCB | 25A | 0.8 | 20A | ✓ (18A ≤ 20A) |
| C3 | Kancelářské zásuvky | 22 | 32A MCB | 32A | 0.8 | 25.6A | ✓ (22A ≤ 25.6A) |
| C4 | Výrobní linka 1 | 48 | 63A MCB | 55A* | 0.8 | 44A | ❌ (48A > 44A) |
| C5 | Výrobní linka 2 | 45 | 63A MCB | 55A* | 0.8 | 44A | ✓ (45A ≤ 44A) |
| C6 | Svařovací zařízení | 38 | 50A MCB | 50A | 0.8 | 40A | ✓ (38A ≤ 40A) |
| C7 | Kompresor | 52 | 63A MCB | 60A | 0.8 | 48A | ❌ (52A > 48A) |
| C8 | Zpětné napájení ze solárních panelů | 20 | 25A MCB | 25A | 1.0 | 25A | ✓ (20A ≤ 25A) |
*Inc sníženo z důvodu montážní polohy v sekci s vysokou hustotou
Analýza:
- InA deklarováno: 250A (omezeno distribucí přípojnic v této konfiguraci)
- Σ(Inc × RDF): 32 + 20 + 25.6 + 44 + 44 + 40 + 48 + 25 = 278.6A → Překračuje InA!
Problémy:
- Obvod C4 překračuje svůj tepelný limit (zatížení 48A > povolené 44A)
- Obvod C7 překračuje svůj tepelný limit (zatížení 52A > povolené 48A)
- Celkové tepelné zatížení (278.6A) překračuje kapacitu sestavy (250A InA)
Řešení:
- Rekonfigurujte C4 & C7: Přesuňte tyto obvody s vysokým zatížením do sekce s lepším větráním, čímž se jejich Inc zvýší na 63A a 65A → Inc×RDF se stane 50.4A a 52A ✓
- Upgradujte InA: Nainstalujte větší přípojnice nebo vylepšete chlazení pro dosažení InA = 300A (vyžaduje nový tepelný výpočet)
- Rozdělení distribuce: Použijte podružný rozvaděč pro výrobní zatížení, čímž se sníží zatížení hlavního rozvaděče
- Ověřte požadavek solárních panelů: Poznámka C8 má RDF = 1.0 (nelze tepelně snížit) protože solární energie se vyrábí nepřetržitě během dne. Viz BS 7671 Předpis 551.7.2 a náš instalační příručka pro mikrogeneraci pro požadavky.
Úvahy o budoucím rozšíření
Varování: Rozvaděč pracující dnes na 90% InA nemá žádnou tepelnou rezervu pro rozšíření. Při specifikaci nových instalací:
- Specifikujte InA na 125-150% počátečního zatížení pro 10letou možnost rozšíření
- Vyžádejte si od výrobce dokumentaci kapacity náhradních obvodů (kolik dalších obvodů, než se RDF zhorší)
- Pro kritická zařízení vyžádejte si zprávu o tepelném modelování zobrazující teplotní rezervy
Osvědčený postup VIOX: Navrhujeme rozvaděče s InA dimenzovaným pro skutečné připojené zatížení plus 30% rezervy a ověřujeme RDF pro nejhorší případ současného zatížení. Všechny tepelné výpočty a zkušební protokoly jsou poskytovány s dodací dokumentací, což zajišťuje, že instalační technici mají kompletní informace pro budoucí úpravy.
Praktická aplikační příručka pro specifikaci rozvaděčů IEC 61439
Kontrolní seznam specifikací krok za krokem
Fáze 1: Analýza zatížení
- Vypočítejte návrhový proud (IB) pro každý obvod pomocí skutečných dat o zatížení
- Identifikujte trvalé zatížení (provoz >30 min) vs. krátkodobé zatížení
- Určete okolní teplotu v místě instalace (kritické pro snížení výkonu)
- Posuďte podmínky větrání (přirozené, nucené, omezené)
- Dokumentujte budoucí požadavky na rozšíření
Fáze 2: Počáteční výběr zařízení
- Vyberte nadproudová ochranná zařízení s In ≥ IB
- Vyberte typ sestavy: PSC (IEC 61439-2) pro průmyslové použití nebo DBO (IEC 61439-3) pro obsluhu laickou osobou
- Specifikujte požadované InA na základě: max(součet vstupních obvodů, Σ(IB s diverzitou))
- Zvážit rozvaděč vs. spínací přístroj rozdíly
Fáze 3: Požadavky na ověření
- Vyžádejte si od výrobce hodnoty Inc pro každý obvod v navrhované konfiguraci
- Vyžádejte si deklarovanou hodnotu(y) RDF pro sestavu nebo skupiny obvodů
- Ověřte: IB ≤ (Inc × RDF) pro všechny obvody s trvalým provozem
- Ověřte: Σ(Inc × RDF) ≤ InA pro kompletní sestavu
- Vyžádejte si zprávu o zkoušce oteplení nebo výpočet (IEC 61439-1, článek 10.10)
Fáze 4: Kontrola dokumentace
- Zkontrolujte, zda označení na typovém štítku zahrnuje InA, plán Inc a RDF
- Zkontrolujte dokumenty o ověření návrhu (zkušební protokoly, výpočty nebo ověřené návrhové reference)
- Zkontrolujte shodu s příslušnými částmi řady IEC 61439 (část 1, 2 nebo 3)
- Ověřte faktory korekce nadmořské výšky/teploty, pokud jsou potřeba (viz příručka pro snížení výkonu)
Správné čtení datových listů výrobce
Na co se zaměřit:
- InA Deklarace: Musí být jasně uvedena, ne skryta v drobném písmu. Dávejte pozor na datové listy, které uvádějí pouze “jmenovitý proud přípojnice” bez InA sestavy.
- Inc Rozvrh: Profesionální výrobci poskytují tabulku Inc pro každý obvod zvlášť, ne pouze obecné jmenovité hodnoty zařízení. Pokud datový list uvádí pouze “10× 63A MCB,” vyžadujte skutečné hodnoty Inc pro tyto konkrétní pozice.
- Hodnota RDF a Použitelnost: Měla by uvádět RDF a objasnit, zda se vztahuje na všechny obvody, specifické skupiny nebo sekce. Prohlášení jako “RDF = 0,8 pro standardní zatížení” jsou vágní – vyžadujte konkrétní údaje.
- Ověření Zvýšení Teploty: Vyžádejte si odkaz na číslo protokolu o zkoušce nebo výpočetní soubor. Podle IEC 61439-1 musí tato dokumentace existovat.
- Jmenovitá Teplota Okolí: Standard je 35 °C. Pokud vaše pracoviště tuto teplotu překračuje, je nutné snížení jmenovitého proudu. Požádejte o sestavy s jmenovitou teplotou 40 °C nebo 45 °C (snižuje InA/Inc o ~10-15 %).
Varovné Signály ve Specifikacích
🚩 Datový list ukazuje InA = jistič hlavního přívodu In: Naznačuje, že sestava nebyla řádně ověřena. InA by měla být stanovena tepelnou analýzou, nikoli jednoduše zkopírována z jmenovitého proudu jističe přívodu.
🚩 Není uvedeno RDF, nebo “RDF = 1,0” bez odůvodnění: Buď neúplná dokumentace, nebo výrobce neprovedl ověření. Vyžádejte si protokoly o zkouškách.
🚩 Obecné hodnoty Inc bez odkazu na konfiguraci sestavy: Inc závisí na fyzickém uspořádání. Datový list uvádějící “63A MCB = Inc 63A” pro všechny pozice ve všech velikostech panelů je v rozporu s normou.
🚩 “Na základě IEC 60439” nebo “Splňuje starší normy”: IEC 60439 byla nahrazena. Zařízení musí splňovat řadu IEC 61439 (přechodné období skončilo v roce 2014).
🚩 Není k dispozici dokumentace o zvýšení teploty: Podle článku 10.10 je ověření povinné. Pokud výrobce nemůže toto poskytnout, sestava není v souladu s normou.
Kdy Vyžádat Tepelné Výpočty
Vždy vyžádejte tepelné výpočty, když:
- Vlastní uspořádání panelu se odchyluje od standardních návrhů výrobce
- Teplota okolí překračuje 35 °C
- Skříň má omezené větrání (IP54+, uzavřené prostředí)
- Vysoká hustota zatížení obvodů (>60 % obsazených dostupných prostorů)
- Aplikace s nepřetržitým provozem (datová centra, zpracovatelský průmysl, solární FV)
- Nadmořská výška >1 000 m (snížená účinnost chlazení)
Požadavky na Dokumentaci IEC 61439
Sestavy v souladu s normou musí obsahovat:
- Štítek (IEC 61439-1, článek 11.1):
- Jméno/ochranná známka výrobce
- Typové označení nebo identifikace
- Shoda s IEC 61439-X (relevantní část)
- InA (jmenovitý proud sestavy)
- Jmenovité napětí (Ue)
- Jmenovitá frekvence
- Stupeň ochrany (IP krytí)
- Podmíněný zkratový proud (pokud je použitelný)
- Technická Dokumentace (IEC 61439-1, článek 11.2):
- Jednopólové schéma
- Rozvrh identifikace obvodů s hodnotami Inc
- Prohlášení o RDF
- Protokol o ověření zvýšení teploty nebo odkaz
- Ověření zkratu
- Pokyny pro údržbu a provoz
- Záznamy o Ověření: Pro ověření návrhu zkouškami, výpočty nebo osvědčeným návrhem musí být formální záznamy uchovávány a k dispozici pro kontrolu.
Běžné Chyby ve Specifikacích a Opravy
| Chyba | Následek | Správný postup |
|---|---|---|
| Specifikace “400A panel” bez uvedení InA, Inc nebo RDF | Výrobce dodává nejlevnější řešení v souladu s normou; může mít InA = 320A s RDF = 0,7 | Specifikujte: “InA ≥ 400A, RDF ≥ 0,8 pro všechny výstupní obvody, rozvrh Inc podle seznamu zatížení” |
| Použití jmenovitých hodnot zařízení (In) pro výpočty zatížení | Přetížení – skutečné Inc může být nižší | Vyžádejte si rozvrh Inc, ověřte IB ≤ (Inc × RDF) |
| Ignorování okolních podmínek | Přehřívání v terénu v létě nebo v prostředí s vysokou teplotou | Specifikujte teplotu okolí, vyžádejte si faktory snížení jmenovitého proudu |
| Přidávání obvodů po dodání bez opětovného ověření | Tepelné přetížení, ztráta záruky | Zapojte výrobce pro ověření modifikace |
| Předpoklad, že RDF z jednoho panelu platí pro jiný | Různá uspořádání mají různé hodnoty RDF | Vyžádejte si RDF specifické pro vaši konfiguraci |
Technická podpora VIOX: Náš inženýrský tým poskytuje předprodejní tepelné analýzy pro zakázkové projekty. Předložte plány zatížení a instalační podmínky a my vám doručíme ověření Inc/RDF předtím, než se zavážete k nákupu. U standardních produktů jsou s dodávkou zahrnuty komplexní zkušební protokoly.
Závěr: Tři čísla, která definují skutečnou kapacitu
Rozdíl mezi rozváděčem, který spolehlivě funguje 20 let, a rozváděčem, který selže během několika měsíců, často spočívá v pochopení InA, Inc a RDF. Tyto tři vzájemně propojené parametry – nařízené normou IEC 61439, ale stále široce nepochopené – definují tepelnou realitu nepřetržitého rozvodu energie.
Klíčové poznatky:
- InA je celková distribuční kapacita rozváděče, omezená tepelným výkonem přípojnic v daném specifickém fyzickém uspořádání – nikoli jmenovitým proudem hlavního jističe
- Inc je jmenovitý proud každého obvodu s ohledem na montážní polohu, sousední zdroje tepla a tepelné interakce – nikoli jmenovitý proud zařízení
- RDF je koeficient tepelného snížení jmenovitého proudu pro trvalé současné zatížení – nikoli elektrický koeficient rozmanitosti z instalačních předpisů
Při specifikaci nebo nákupu rozváděče požadujte tyto tři hodnoty s podpůrnou dokumentací. Ověřte základní rovnici: Σ(Inc × RDF) ≤ InA. Vyžádejte si protokoly o zkouškách oteplení nebo výpočty. Nepřijímejte vágní datové listy nebo neověřená tvrzení.
Pochopení InA, Inc a RDF zabraňuje:
- Poruchám v terénu způsobeným tepelným přetížením
- Nákladným úpravám, když zatížení neodpovídá očekáváním
- Nesouladu s normou IEC 61439 během inspekcí
- Sporům o záruku kvůli “nedostatečnému jmenovitému proudu”
- Výpadkům výroby způsobeným rušivým vypínáním
Závazek společnosti VIOX: Každý rozváděč VIOX je dodáván s kompletní dokumentací shody s normou IEC 61439 – označení InA na štítku, plány obvodů Inc, deklarované hodnoty RDF a záznamy o ověření oteplení. Naši inženýři s vámi spolupracují během specifikace, aby zajistili, že tepelné rezervy odpovídají vaší aplikaci, nejen splňují minimální standardy.
Jak se energetické systémy vyvíjejí směrem k vyšším koeficientům využití (solární fotovoltaika, nabíjení elektromobilů, nepřetržitá datová infrastruktura), tepelný management je stále kritičtější. Budoucnost zahrnuje inteligentní monitorování – digitální dvojčata, která předpovídají tepelné rezervy v reálném čase a upozorňují operátory dříve, než nastanou problémy. Základem však zůstávají tyto tři základní jmenovité hodnoty: InA, Inc a RDF.
Specifikujte je jasně. Důkladně je ověřte. Vaše elektrická infrastruktura na tom závisí.
Často kladené otázky (FAQ)
Co se stane, když překročím jmenovitý proud InA?
Překročení InA způsobuje, že hlavní přípojnice pracují nad svými limity oteplení (typicky 70 K nad okolní teplotou). V krátkodobém horizontu to urychluje stárnutí izolace, uvolňuje šroubové spoje v důsledku cyklů tepelné roztažnosti a zvyšuje kontaktní odpor. Dlouhodobé následky zahrnují oxidaci přípojnic, zuhelnatělou izolaci a případný přeskok nebo požár. Nejdůležitější je, že, nadproudové ochranné prvky nemusí vypnout— 250A hlavní jistič nechrání proti tepelnému přetížení při trvalém zatížení 260A. Rozváděč je navržen jako systém; překročení InA ohrožuje celkovou tepelnou rovnováhu.
Mohu použít obvod na plný Inc, pokud RDF < 1.0?
Žádný. RDF specificky omezuje trvalé současné zatížení na Inc × RDF. Pokud Inc = 50 A a RDF = 0,7, maximální povolené trvalé zatížení je 35 A. Provoz při 50 A porušuje teplotní limity IEC 61439, i když jistič nevypnul. Krátkodobá zatížení (< 30 minut zapnuto s dostatečným časem vypnutí pro chlazení) se mohou blížit plnému Inc, ale trvalý provoz musí respektovat RDF. Pokud vaše aplikace vyžaduje plné Inc trvalé zatížení, specifikujte rozváděč s RDF = 1,0 nebo si vyžádejte konfiguraci s vyšším Inc pro daný specifický obvod.
Jak určím redukční faktor (RDF) pro konkrétní konfiguraci mého rozvaděče?
RDF musí být poskytnuto výrobcem rozváděče, nikoli vypočítáno instalačním technikem nebo projektantem. Je určeno prostřednictvím:
- Zkoušky oteplení podle IEC 61439-1, článek 10.10
- Tepelného výpočtu pomocí validovaných modelů (příloha D)
- Odvození z osvědčeného návrhu s doloženou podobností
Při vyžádání nabídek specifikujte: “Poskytněte deklarovanou hodnotu RDF s podpůrným protokolem o zkoušce nebo referencí na výpočet.” Pokud výrobce nemůže poskytnout dokumentaci RDF, rozváděč není v souladu s normou IEC 61439. U zakázkových panelů odchylujících se od standardních katalogových návrhů si vyžádejte formální tepelnou analýzu – VIOX poskytuje tuto službu ve fázi specifikace pro projekty nad 100 A InA.
Platí RDF pro krátkodobá zatížení (< 30 minut)?
Obecně ne. RDF se zabývá tepelnou rovnováhou při trvalém zatížení (> 30 minut, kdy se teplota stabilizuje). Krátkodobá zatížení, jako je spouštění motoru, svařovací impulsy nebo krátkodobá přetížení, těží z tepelné hmoty – rozváděč nedosáhne ustálené teploty. Pokud se však krátkodobá zatížení rychle cyklují (např. 20 minut ZAPNUTO / 10 minut VYPNUTO opakovaně), rozváděč se nikdy plně neochladí a RDF se efektivně uplatní. Pro aplikace s pracovním cyklem se poraďte s výrobcem s vaším specifickým profilem zatížení. IEC 61439-1 nepředepisuje přesná pravidla pro pracovní cyklus – tepelné ověření určuje limity.
Jaký je rozdíl mezi RDF a koeficienty rozmanitosti v elektrických předpisech (BS 7671, NEC)?
Koeficienty elektrické rozmanitosti (BS 7671 Příloha A, NEC Článek 220) odhadují skutečné využití zatížení: “Ne všechny obvody pracují současně.” Snižují celkové připojené zatížení pro dimenzování napájecích kabelů a transformátorů na základě statistických vzorců využití. Příklad: Pět 30A obvodů v rezidenční kuchyni může mít koeficient rozmanitosti 0,4, za předpokladu pouze 40% průměrného využití.
RDF (jmenovitý koeficient rozmanitosti) je tepelný limit pro trvalý provoz: “I když všechny obvody běží současně, nahromadění tepla omezuje každý obvod na Inc × RDF.” Je to fyzické omezení, nikoli statistický odhad. Můžete použít elektrickou rozmanitost ke snížení dimenzování napájení, ale vy nemůžete překročit tepelné limity definované RDF.
Příklad zmatku: Inženýr použije rozmanitost 0,7 ke snížení dimenzování napájení (správně), pak předpokládá, že každý obvod může běžet na 100% Inc, protože “zatížení nebudou všechna běžet současně” (nesprávně). I když statisticky všechna zatížení neběží současně, když běží, každé musí zůstat v tepelných limitech Inc × RDF.
Může být InA vyšší než jmenovitý proud hlavního jističe?
Ano, InA může překročit jmenovitý proud hlavního jističe In. InA je určeno tepelnou kapacitou přípojnic ve specifickém uspořádání, zatímco hlavní jistič In je vybrán pro nadproudovou/zkratovou ochranu na základě charakteristik napájení a koordinace.
Příklad: Rozváděč má InA = 800 A (ověřeno tepelnou zkouškou přípojnic). Úroveň poruchy napájecího transformátoru a požadavky na koordinaci diktují 630A hlavní jistič (In = 630 A). Rozváděč může distribuovat 800 A tepelně, ale nadproudová ochrana omezuje napájení na 630 A. To je v souladu s předpisy.
Naopak, InA může být nižší než jmenovitý proud hlavního jističe – častější scénář způsobující zmatek v terénu. 400A hlavní jistič nezaručuje InA = 400 A, pokud uspořádání přípojnic omezuje distribuci na 320 A.
Jak okolní teplota ovlivňuje tyto jmenovité hodnoty?
Standardní jmenovité hodnoty IEC 61439-1 předpokládají okolní teplotu 35 °C (podle tabulky 8). Provoz při vyšších teplotách snižuje proudovou kapacitu, protože komponenty začínají blíže teplotním limitům. Typické snížení jmenovitého proudu:
- Okolní teplota 40 °C: Snižte InA/Inc o ~10 %
- Okolní teplota 45 °C: Snižte o ~15-20 %
- Okolní teplota 50 °C: Snižte o ~25-30 %
Toto jsou pouze přibližné hodnoty – přesné snížení jmenovitého proudu závisí na konstrukci sestavy. Vždy si vyžádejte teplotní korekční křivky od výrobce. Pro instalace s okolní teplotou nad 40 °C (strojovny, tropické klima, venkovní skříně na slunci) to specifikujte předem. Společnost VIOX může poskytnout sestavy dimenzované pro zvýšené okolní teploty nebo použít korekční faktory na standardní provedení.
Nadmořská výška také ovlivňuje chlazení (snížená hustota vzduchu). Nad 1 000 m se používá další snížení jmenovitého proudu – viz náš komplexní průvodce snížením jmenovitého proudu pro podrobné výpočty.
