Чтобы защитить электрические сети, а также подключенное к ним оборудование от токов, которые превышают допустимые номинальные значения, используются автоматические выключатели (АВ), которые, благодаря встроенным в них тепловым и электромагнитным расцепителям, размыкают цепь и обесточивают линию. Срабатывание автоматического выключателя может быть обусловлено токами перегрузки, которые возникают из-за того, что суммарная мощность подключенной нагрузки превышает допустимые значения или токами короткого замыкания.
Время, которое необходимо чтобы обесточить электрическую цепь может занимать от нескольких долей секунды до нескольких минут и зависит от номинального тока автоматического выключателя, его время токовых характеристик (ВТХ), а также типа сработавшего расцепителя.
Токовременная характеристика автоматического выключателя характеризует зависимость промежутка времени, которое требуется для срабатывания устройства, от кратности фактического тока, протекающего через АВ к номинальному току выключателя.
Автоматические выключатели выпускаются нескольких классов. Наиболее часто используются устройства таких классов:
- B – обесточивают сеть, когда фактическая величина тока превышает номинальный ток АВ в 3-5 раз;
- C – срабатывает при превышении номинального тока в 5-10 раз;
- D — отключает подачу электроэнергии, если кратность фактического и номинального тока колеблется от 10 до 20.
Токовременные характеристики указываются на корпусе устройства вместе с номинальным током.
Автоматический выключатель класса С
Автоматический выключатель класса B
Защита электрических цепей и подключенной к ни нагрузки от токов большой величины, вызванных коротким замыканием осуществляется при помощи электромагнитного расцепителя. Вне зависимости от класса, к которому относится устройство, время, нужное чтобы обесточить цепь исчисляется долями секунды.
Срабатывание АВ из-за возникновения перегрузок в сети происходит благодаря тепловому расцепителю (биметаллической пластине) и занимает более длительный промежуток времени.
Для каждого автоматического выключателя, вне зависимости от класса, существуют такие характеристики, как «условный ток нерасцепления» и «условный ток расцепления».
«Условный ток нерасцепления» превышает номинальное значение тока АВ в 1,13 раз.
и таком значении фактического тока устройство не обесточит цепь в течении одного часа для автоматических выключателей с номинальным током до 63A и в течении двух часов для АВ с номинальным током превышающим 63A.
«Условный ток расцепления» превышает номинальное значение тока АВ в 1,45 раза. При таком значении фактического тока устройство обесточит цепь в течении одного часа для автоматических выключателей с номинальным током до 63A и в течении двух часов для АВ с номинальным током превышающим 63A.
Существуют специальные графики, по которым можно определить время отключения автоматических выключателей в зависимости от кратности превышения фактического тока над номинальным для устройств каждого класса.
Также на скорость отключения в большой степени влияет состояние автоматического выключателя. Для каждого устройства существует понятие «холодное» состояние, присущее выключателям через которые нагрузка была только что включена и «горячее» состояние, для АВ находившихся в работе некоторый промежуток времени.
На графике ВТХ нижняя кривая соответствует горячему» состоянию автоматического выключателя, а верхняя – «холодному» состоянию. Соответственно для АВ находящемуся в эксплуатации потребуется меньше времени для обесточивания сети, чем устройству, к которому только что подключили нагрузку.
Источник: cable.ru
Характеристика K
Автоматические ыключатели с характеристикой K отличается большим разбросом между максимальным током срабатывания соленоида в цепях переменного и постоянного тока. Минимальный ток перегрузки, при котором может сработать электромагнитный расцепитель, для данных выключателей составляет 8 номинальных токов, а гарантированный ток срабатывания для цепей переменного тока равен двенадцати номинальных токов и для постоянного тока 18 номинальных токов.
Время срабатывания электромагнитного расцепителя составляет до 0,02 секунды. Тепловой расцепитель автоматического выключателя с кривой-К может сработать при токе, превышающем номинальный всего в 1,05 раз.
Кривая данного типа определяется кратностью сработки электромагнитного защитного элемента, превышающей 10 расчетных токов;
Применяют для подключения чисто индуктивной нагрузки.
Верхняя часть графика показывает зависимость времени отключения теплового расцепителя (биметаллической пластины) от тока перегрузки. Нижняя область графика показывает скорость срабатывания при коротком замыкании.
Разделение на зоны AC и DC (переменный и постоянный ток соответственно) — обусловлено большим нагревом автомата на постоянном токе, чем на переменном.
Характеристика Z
В тех случаях, когда необходимо подключать электронные устройства применяются автоматы с характеристиками отключения Z
Именно кривая-Z в характеристиках автоматов служит защите электронных приборов и кратна сработке электромагнитного защитного элемента (в диапазоне 2,4-3,5 расчетных токов выключателя);
Минимальный возможный ток срабатывания соленоида для данных выключателей составляет 2 номинальных, а гарантированный ток срабатывания электромагнитного расцепителя равен трём номинальных тока (цепи переменного тока) и 4,5 номинальных тока (цепи постоянного тока).
Тепловой расцепитель автоматических выключателей с кривой-Z может срабатывать при токе в 1,05 от номинального.
Источник: www.trevis-vvk.com
Время-токовая характеристика типа B
На графике приведена зависимость времени срабатывания защитного устройства от величины протекающего электротока. На оси Х указана кратность тока к номинальному электротоку коммутатора. По оси Y– время разъединение (секунд).
График имеет две линии, которые описывают разброс разъединение электромагнитного и теплового расцепителя устройства. Верхняя линия – это холодное состояние автомата после срабатывания, а нижняя – горячее.
Важно! Характеристики большинства автоматов изображаются при температуре 30 градусов по Цельсию.
На представленных характеристиках, пунктирной линией отмечен верхний предел для прибора с номинальным электротоком меньше 32 Ампер.
Анализ графика показывает:
1.Если через коммутационный прибор будет проходить электрический ток в 3 In, то максимальное время его отключения в горячем состоянии составляет 0,02 секунды. В холодном состоянии время срабатывания:
- для автоматов менее 32 А – 35 сек.;
- для автоматов более 32 А – 80 сек.
2.Если через автомат будет проходить электроток в 5 In, то максимальное время разъединения в горячем состоянии – 0,01 секунды, а в холодном – 0,04.
Автоматические выключатели вида B используются преимущественно для защиты потребителей с активным типом нагрузки – цепи освещения, электрические обогреватели и печи.
В магазинах количество подобных устройств довольно ограничено. Хотя для организации питания групп розеток и освещения целесообразно использовать именно такие рубильники, а не тип С. Именно в таком случае удастся соблюсти селективность при коротком замыкании.
Время-токовая характеристика типа C
График время-токовой характеристики вида С:
1.Если через предохранительный коммутатор будет протекать ток в 5 In, то максимальное время отключения в горячем состоянии составит 0,02 секунды. В холодном состоянии наибольшее время разъединение :
- для выключателей менее 32 А – 11 сек.;
- для выключателей более 32 А – 25 сек.
2.Если через защитное коммутационное устройство будет протекать электроток в 10 In, то максимальное время срабатывания в горячем состоянии – 0,01 секунды, а в холодном – 0,03 секунды.
Данный тип автоматов используется в основном для защиты моторов с небольшими пусковыми токами и трансформаторов. Их также можно применять для запитывания цепей освещения. Они широко используются в жилом фонде.
Время-токовая характеристика типа D
График время-токовой характеристики типа D:
1.Если через з предохранительный автомат будет протекать ток в 10 In, то максимальное время отключения в горячем состоянии составит 0,02 секунды. В холодном состоянии максимальное время срабатывания :
- для выключателей менее 32 А – 3 сек.;
- для выключателей более 32 А – 7 сек..
2.Если через защитный коммутатор будет протекать электроток в 20 In, то наибольшее время срабатывания в горячем состоянии – 0,009 секунды, а в холодном – 0,02 секунды.
Коммутаторы вида D используются для защиты двигателей с тяжелым и частым пуском.
Изменение характеристик расцепления автоматов
Как упоминалось в начале статьи, все характеристики предохранительных автоматов приводятся при температуре окружающей среды в 30 градусов по Цельсию. Для того, чтобы узнать время срабатывания механических коммутаторов при других температурах, следует учитывать такие поправочные коэффициенты:
1.Kt – температурный коэффициент окружающего воздуха. На графике ниже можно проанализировать его значения. Чем выше температура воздуха, тем ниже значение данного коэффициента, а значит и снижается номинальный ток выключателя, то есть его нагрузочная способности. Или, иначе, чем холодней, тем меньше нагрузочная способность. По этойпричине в жарких помещениях возможно срабатывания автоматов даже без роста нагрузки.
2.Kn– коэффициент учета количества установленных автоматов в ряд. Когда в одном ряду уставлено несколько защитных автоматов, то они передают часть своего тепла остальным выключателям. На графике ниже представлена зависимость конвекции тепла от количества автоматов. Чем больше устройств в ряду, тем меньше их нагрузочная способность.
Для того, чтобы рассчитать электроток, в соответствии с температурой окружающей среды, нужно номинальный ток механического коммутатора умножить на приведенные выше коэффициенты.
Теперь рассмотри пример использования коэффициентов на практике. Допустим, распределительный щиток установлен на улице и к нему подключено 4 автомата:
- вводной автомат типа ВА 47-29 С40 – 1 штука;
- групповой автомат типа ВА 47-20 С16 – 3 штуки.
Температура окружающей среды – минус 10 градусов по Цельсию.
Находим поправочные коэффициенты для автомата ВА 47-29 С16:
1.Kt=1,1.
2.Kn=0,82.
Рассчитываем номинальный ток:
In=16*1,1*0,82=14,43 Ампер.
Следовательно, чтобы определить предельное время отключения защитного автомата типа С нужно использовать не соотношение I/In (I/16), а I/In* (I/14,43).
Условный ток неотключение и условный ток отключения
Каждый автомат имеет условный ток неотключения, который рассчитывается как 1,13 In. При таком токе защитное устройство не сработает.
Возьмем уже знакомый нам выключатель ВА 47-29 С16. При протекании через него электротока 1,13 In=18,08 Ампер он никогда не сработает.
Также существует такое понятие, как условный ток отключения. Он всегда равняется 1,45 In. При таком токе в холодном состоянии выключатель не будет отключатся в течение часа.
Например, выключатель ВА 47-29 С16 при прохождении тока 1,45In = 23,2 Ампер в горячем состоянии отключится через 50 секунд, а в холодном – через час.
Только представьте, что автомат номинальным током в 16 Ампер сможет держать нагрузку в 23 Ампер в течение 60 минут. За это время 1,5-миллиметровый кабель может выгореть и расправится.
Источник: electrikagid.ru