Автоматический выключатель (АВ) – защитное электротехническое устройство, срабатывающее при коротких замыканиях или превышении допустимой нагрузки по сети. Современный рынок заполнен аппаратами немецкого (АВВ, Siemens), французского (Schneider, Legrand), японского (Terasaky), российского (IEK) производства. Они различаются между собой конструкцией, качеством и ценой. Но время токовые характеристики автоматических выключателей от разных изготовителей соответствуют действующим нормам и стандартам. Этот показатель дает возможность подобрать АВ под конкретные условия.
Что показывает время токовая характеристика
В электрических системах при возникновении аварии отключение электропитания следует производить очень быстро, чтобы свести к минимуму негативные последствия. Человек неспособен достаточно быстро отреагировать. Поэтому устанавливаются автоматические выключатели.
Для энергетической сферы существует деление на системы постоянного и переменного напряжения. Оборудование классифицируется на низковольтное (до 1000 В), высоковольтное (более 1000 В). Соответственно применяются различные типы автоматов.
Во всех случаях АВ предназначен для разрывания цепи при различных токовых величинах короткого замыкания (КЗ) и перегрузках. Первые безошибочно отсекаются электромагнитным расцепителем мгновенно. Вторые протекают по цепи определенное время, без каких-либо последствий, а лишь потом сработает тепловая защита.
Современные автоматические защитные аппараты содержат три вида расцепителей:
- механический – эта ручка предназначена для включения, выключения автомата;
- электромагнитный – отсекает нагрузку КЗ;
- тепловой – предохраняет электрические цепи от перегрузки.
Рабочие параметры последних двух определяют время токовые характеристики для автоматических выключателей. Которые показывают зависимость времени отключения аппарата от соотношения между протекающим по нему током и его номинальным значением. Они сложны тем, что требуют графического выражения.
Благодаря тому, что автоматы с одинаковым номиналом имеют различные характеристики срабатывания, при одном и том же токовом значении их можно применять под разные типы нагрузки. Это обеспечивает минимальное число ложных отключений и защищает от токовых перегрузок.
Получается, что время токовая характеристика (ВТХ) показывает:
- диапазон срабатывания защиты от короткого замыкания (максимально-токовой), который определяется параметрами встроенной электромагнитной катушки;
- диапазон срабатывания при превышении нагрузки, определяемый встроенной биметаллической пластиной.
Общий вид ВТХ можно представить нижеприведенным графиком. Цифрой 1 отмечен участок срабатывания при определенном токовом соотношении теплового расцепителя, а цифрой 2 – время реакции электромагнитного.
amperof.ru
Вернутся в раздел Электрика
Автоматические выключатели
Определение: (Данное определение автоматического выключателя в ГОСТ Р 50030.2.)
Автоматический выключатель (сокращённо выключатель или иносказательно автомат) — механический коммутационный аппарат, позволяющий включать, пропускать и выключать электрический ток в нормальных условиях; включать и пропускать электрическую энергию в течении заданного промежутка времени и разъединять цепь при определённых аномальных условиях цепи.
См. ссылку на фотоальбом: Автоматические выключатели
Назначение:
(функциональность (применение) автоматического выключателя)
- Функция защиты.
Автоматический выключатель служит для протекции электрических сетей и различных энергопотребителей от токов короткого замыкания (КЗ) и перегрузки, а также от недопустимых снижений напряжения.
Для защиты от КЗ может применяться электромагнитный расцепитель (в выключателях от 630А и выше полупроводниковый или электронный расцепители).
Для защиты в зоне перегрузки используется тепловой расцепитель (для автоматов от 630А и более для этой цели применяется полупроводниковый или электронный расцепители).
Для защиты от недопустимых снижений напряжения задействуются расцепитель минимального напряжения или расцепитель нулевого напряжения (дополнительные устройства).
2. Функция управления.
Автоматические выключатели допускают ручные и автоматические нечастые оперативные включения / отключения цепи.
При ручных коммутациях производителем устанавливается количество циклов оперирования за определённое время. Зачастую, чем выше ампераж автоматического выключателя, тем меньшее число коммутаций допускается.
Для удалённого управления сетью выключатель должен быть укомплектован независимым расцепителем (дополнительная заказная опция) или электромагнитным приводом.
3. Роль автоматического выключателя.
Многоразовая защита объекта. Предохранитель осуществляет только разовую защиту (после нужно сменить расплавленную вставку или заменить сам предохранитель). Хотя выключатель и подразумевает управление цепью, но для этих целей зачатую ставят рубильник. Контактная группа выключателя переносит ограниченное число коммутаций, а стоимость рубильника намного меньшая.
Нормативные документы (ГОСТ), по которым выпускаются низковольтные автоматические выключатели
Перечислим стандарты, которые нормируют производство и испытания низковольтных автоматических выключателей:
ГОСТ Р 50345-99 — стандарт на бытовые автоматические выключатели (подлинный перевод международного стандарта МЭК 60898).
ГОСТ Р 50030.2-99 — стандарт на промышленные автоматические выключатели (подлинный русскоязычный перевод МЭК 60947.2).
ГОСТ 9098-78 — нормативный документ на воздушные низковольтные автоматические выключатели (действующий союзный стандарт).
МЭК (английская аббревиатура IEK) — Международная Электротехническая Комиссия (International Electrotechnical Commission).
Классификация автоматических выключателей:
Автоматические выключатели можно классифицировать по следующим признакам (дан не полный перечень параметров, а частичный):
1. По категории применения: А и В.
А — автоматические выключатели неселективные (срабатывание при токах КЗ происходит без выдержки времени);
В — автоматические выключатели селективные (в условиях короткого замыкания обеспечивается кратковременная заданная выдержка времени).
Селективность:
Селективность по сверхтокам, это когда при последовательном соединении двух автоматических выключателей, предназначенных для протекции от КЗ, автомат со стороны нагрузки разъединяет контакты без срабатывания второго автомата.
Смысл селективности:
Селективностью обладают выключатели на номинальные токи от 1000А, их устанавливают перед промышленным комплексом, они защищают все далее разветвляющиеся цепи и потребителей энергии. Предположим, что в одной из веток цепи произошло короткое замыкание, при автоматическом срабатывании выключателя на 1000А и выше, отрубится полностью весь объект. Чтобы этого не допустить, этот автомат наделяют селективностью, то есть задают определённый промежуток времени, через который (на всякий случай) он сработает. А за это время срабатывает автоматический выключатель с меньшим амперажём, который отключит конкретную ветку, с возникшим замыканием. В таком случае, промышленный объект функционирует без одной ветки, выключатель с селективностью не срабатывает.
Для примера обозначение по категориям:
— автомата категории В — селективный автоматический выключатель (ВА 55 41).
— автомата категории А — неселективный автоматический выключатель (АЕ2046).
2. По роду тока: на постоянный ток, на переменный ток; на переменный и постоянные токи.
Пример автоматического выключателя на переменный ток: автомат АЕ 2056.
Пример автоматического выключателя на переменный и постоянный токи: автомат ВА 04 36.
Ряд (линейка) номинальных токов для низковольтных автоматических выключателей (цифры — ампераж выключателя):
1,6А; 2,5А; 4А; 6,3А; 10А; 16А; 25А; 31,5А; 40А; 50А; 63А
80А; 100А; 125А; 160А; 200А; 250А; 320А; 400А; 500А; 630А; 800А
1000А; 1600А; 2000А; 2500А; 4000А; 5000А; 6300А
Выключатели до 63А могут устанавливаться в квартирных щитках, в этажных щитах.
Следующая цепочка амперажей (80 — 800 ампер) характерна для выключателей, применяемых в промышленности в вводно-распределительных устройствах.
Далее идут амперажи автоматических выключателей (свыше 1000А), которые устанавливают перед крупными промышленными объектами, они зачастую обладают селективностью (вводные автоматические выключатели).
3. По среде в которой происходит отключение: воздушные, вакуумные, газовые.
Воздушными являются все автоматические выключатели выключатели серии ВА
4. По числу полюсов: однополюсные, двухполюсные, трёхполюсные и четырёхполюсные.
5. По наличию токоограничения: токоограничивающие и нетокоограничивающие.
Токоограничивающие автоматические выключатели (они же неселективные) бывают:
— быстродействующими (время срабатывания не превышает 0,005 с);
— нормальными (временем отключения в диапазоне от 0,02 до 0,1 с).
Нетокоограничивающие автоматические выключатели (они же селективные) позволяют регулировать время до расцепления контактов ( не более 1 секунды).
6. По видам расцепителей: с максимальным расцепителем тока (МРТ), с независимым расцепителем (НР), с минимальным расцепителем напряжения (МРН) и с нулевым расцепителем напряжения (НРН).
7. По виду привода: с ручным приводом, с двигательным (электромагнитным) приводом, с пружинным приводом.
8. По способу монтажа: стационарные, выдвижные, втычные.
9. По степени защиты от воды (влага, взвешенная водяная пыль) и твёрдых предметов (инструмент, пальцы, щупы, гвозди и так далее), которую обеспечивает оболочка (корпус автоматического выключателя) по ГОСТ 14254-96.
Устройство (принцип действия) автоматического выключателя
Автоматический выключатель собирается из нескольких узлов: корпус автомата, коммутирующее устройство, механизм управления, дугогасительные камеры, максимальные расцепители тока и дополнительные сборочные единицы (независимый расцепитель, вспомогательные контакты, расцепитель минимального напряжения, расцепитель нулевого напряжения).
Корпус автомата выполнен из диэлектрического материала и гарантирует заданную степень защиты от атмосферных воздействий и попадания на токоведущие или механические части твёрдых инородных тел.
Коммутирующее устройство составляют подвижные и неподвижные контакты, которые входят в сцепление (функционирование выключателя) и расцепляются (автоматическое или ручное отключение). Полюс автоматического выключателя составляет пара контактов, количество полюсов может варьироваться от одного до четырёх, в каждом полюсе монтируется дугогасительная камера.
Сейчас, зачастую, контакты в месте сцепления изготавливаются из металлокерамики на основе серебра. Применение серебра вызвано его высокой электропроводностью и отсутствием окисления в нормальных условиях.
Механизм управления — ручной привод независимого действия, который гарантирует моментальное замыкание и размыкание главных контактов. Управляющим элементом является рукоятка или кнопка.
Дугогасительная камера должна обеспечить гашение дуги при различных режимах сети.
В автоматических выключателях применяется два типа дугогасительных устройств: полузакрытое и открытое.
В полузакрытом исполнении автомат закрывается кожухом, в котором проделываются щели для выхода горячих газов.
на выброса ионизированных газов достигает длины всего в несколько сантиметров от выходных отверстий. Такое решение применяется для низковольтной аппаратуры, которая монтируется с другими устройствами, в распределительных щитах, у автоматических выключателей с ручным приводом.
При токах 100 кА и выше задействуются камеры открытого типа с большой зоной выброса.
В автоматических выключателях широко используется деионная дугогасительная решётка, состоящая из металлических пластин. В цепях переменного тока напряжением до 690 В подобные устройства способны гасить дугу с током до 50 кА. В цепях на постоянном токе с напряжением до 440 В дугогасительные камеры из стальных пластин успешно гасят дугу с током до 55 кА. Гашение дуги происходит достаточно спокойно с минимальным выбросом разогретых ионизированных газов.
Максимальные расцепители тока (МРТ). В автоматическом выключателе часто используют комбинированный расцепитель — электромагнитный (мгновенный) и тепловой расцепители.
Принцип действия электромагнитного расцепителя заключается в том, что на катушку с обмоткой из медного провода подаётся ток нагрузки. При нормальном режиме работы ток не вызывает перемещения сердечника; но при токах короткого замыкания, имеющих высокие значения, сердечник втягивается или выталкивается из катушки и воздействует на отключающий механизм.
r /> Тепловой расцепитель это биметаллическая пластина, которая выполняется из двух спрессованных металлов с разными линейными расширениями. При пропускании тока через пластину она нагревается и изгибается. При возникновении перегрузки (токи превосходящие номинал в 1,1 раза и выше), пластина достаточно разогревается и действует на механизм расцепления. Процесс нагрева может длиться от нескольких минут до часа — время, через которое происходит размыкание контактов.
Производители (заводы-изготовители) автоматических выключателей
Несколько примеров:
- «Курский электроаппаратный завод» ТМ «КЭАЗ» (Курск, Россия);
- компания «IEK» (ИнтерЭнергоКомплект в прошлом);
- электротехническая компания «EKF electrotechnica»;
- Ульяновский завод низковольтной аппаратуры «Контактор»,
- «Дивногорский завод низковольтных автоматов» (ТМ «ДЗНВА»),
- международная корпорация «General Electric» (Дженерал Электрик, подразделение GE Consumer & Industrial Power Protection).
Вернутся в раздел Электрика
energetik.com.ru
Совсем мелкая заметка. Я уже затрагивал выбор номинала автомата, и упоминал там автоматы категории B, но не уделил им должного внимания. Исправляю этот косяк.
По возможности СЛЕДУЕТ ОБЯЗАТЕЛЬНО применять в квартирах автоматы категории B! Во-первых, они более чувствительные, а во-вторых кое-как начинает соблюдаться селективность. Мне лень считать, я напишу совсем на пальцах. От перегрузки этот автомат отработает так же, как и автомат категории C. А вот о случае короткого замыкания мы и поговорим.
Вариант первый. Дом новостройка (или старый с электроплитами), и стояк там хороший. Все соединения качественные, подстанция рядом. А значит, обычное омическое сопротивление линии питания довольно низкое. В случае замыкания его ток может достигать таких величин, что его хватит на срабатывание даже вводного автомата. И вы получите то, за что все обижаются: «Что за херня! Мы платили такие огромные деньги, а тут у нас лампочка сгорела, дык вырубило и автомат на свет и ещё и автомат на лестнице!». И действительно, во многих случаях никакой селективности вы не получите, к сожалению. Использование автоматов категории B более-менее (но не во всех случаях) позволяет нормально жить.
Вариант второй. Дом старый. С газом. Или дачный, к которому идут хилые провода с большим сопротивлением линии. Тогда может случиться такое западло, что при замыкании его ток будет так мал, что автомат категории C ВООБЩЕ не отработает, а вы потом будете недоумевать, почему это свежий новый щиток — гавно, а дом сгорел. В этом случае, собственно, другого решения, кроме как ставить автоматы B — нет. Ну и ещё по возможности провести ревизию ввода: протянуть все соединения.
Вот такие дела. К сожалению, во многих конторах эти автоматы заказные и идут 2-3 недели с центрального склада ABB. С Электро-мастером у меня есть договорённость о том, что для меня там будут держать эти автоматы по паре коробок всегда, чтобы я мог собрать щиток быстрее. Если народ потянется и на автоматы будет спрос — мы увеличим их оперативный запас.
А вообще, я потихоньку наращиваю объёмы личного склада (тоже типа оперативного запаса). Если раньше там были всякие шинки, наконечники и стяжки — расходники, то теперь есть ещё и пятку автоматов распространённого номинала и некоторые остатки типа «нэ пригодиллосссь», которые используются на следующих заказах.
Если вас заинтересовала информация из этого поста и вы хотите со мной связаться (или заказать Сборку щита / Консультацию/Мастер-Класс), то пишите мне на почту info@cs-cs.net или звоните на +7-926-286-97-35 (c 10 до 20 по Москве). На SMS и почту, написанную в одну строчку, я не отвечаю. Отзываюсь на имя Электрошаман.
Невнимательных, тупых и наглых продаванов и менеджеров я буду жёстко стебать, если они не заглянут в инфу про контакты для организаций, а скорее кинутся звонить.
cs-cs.net
Время-токовая характеристика (ВТХ)
При помощи такого графического отображения можно получить наглядное представление, при каких условиях будет активирован механизм отключения питания цепи (см. рис. 2). На графике, в качестве вертикальной шкалы отображается время, необходимое для активации АВ. Горизонтальная шкала показывает соотношение I/In.
Допустимое превышение штатного тока, определяет тип время-токовых характеристик для расцепителей в приборах, производящих автоматическое выключение. В соответствии с действующими нормативом (ГОСТ P 50345-99), каждому виду присваивается определенное обозначение (из латинских литер). Допустимое превышение определяется коэффициентом k=I/In, для каждого вида предусмотрены установленные стандартом значения (см. рис.3):
- «А» – максимум – троекратное превышение;
- «В» – от 3 до 5;
- «С» – в 5-10 раз больше штатного;
- «D» – 10-20 кратное превышение;
- «К» – от 8 до 14;
- «Z» – в 2-4 больше штатного.
Заметим, что данный график полностью описывает условия активации соленоида и термоэлемента (см. рис.4).
Учитывая все вышесказанное, можно резюмировать, что основная защитная характеристика у АВ обусловлена время-токовой зависимостью.
Перечень типовых время-токовых характеристик.
Определившись с маркировкой, перейдем к рассмотрению различных типов приборов, отвечающих определенному классу в зависимости от характеристик.
Характеристика типа «A»
Тепловая защита АВ этой категории активируется, когда отношение тока цепи к номинальному (I/In) превысит 1,3. При таких условиях отключение произойдет через 60 минут. По мере дальнейшего превышения номинального тока время отключения сокращается. Активация электромагнитной защиты происходит при двукратном превышении номинала, скорость срабатывания – 0,05 сек.
Данный тип устанавливаются в цепях не подверженных кратковременным перегрузкам. В качестве примера можно привести схемы на полупроводниковых элементах, при выходе из строя которых, превышение тока незначительное. В быту такой тип не используется.
Характеристика «B»
Отличие данного вида от предыдущего заключается в токе срабатывания, он может превышать штатный от трех до пяти раз. При этом механизм соленоида гарантированно активируется при пятикратной нагрузке (время обесточивания – 0,015 сек.), термоэлемент – трехкратной (на отключение понадобиться не более 4-5 сек.).
Такие виды устройств нашли применение в сетях, для которых не характерны высокие пусковые токи, например, цепи освещения.
Характеристика «C»
Это наиболее распространенный тип, его допустимая перегрузка выше, чем у двух предыдущих видов. При пятикратном превышении штатного режима срабатывает термоэлемент, это схема, отключающая электропитание в течение полутора секунд. Механизм соленоида активируется, когда перегрузка превысит норму в десять раз.
Данные АВ рассчитаны на защиту электроцепи, в которой может возникнуть умеренный пусковой ток, что характерно для бытовой сети, для которой характерна смешанная нагрузка. Покупая устройство для дома, рекомендуется остановить свой выбор на этом виде.
Характеристика «D»
Для АВ такого типа характерны высокие перегрузочные характеристики. А именно, десятикратное превышение нормы для термоэлемента и двадцатикратное для соленоида.
Применяются такие приспособления в цепях с большими пусковыми токами. Например, для защиты пусковых устройств асинхронных электродвигателей. На рисунке 9 показано два прибора этой группы (a и b).
Характеристика «K»
У таких АВ активация механизма соленоида возможна при превышении токовой нагрузки в 8 раз, и гарантированно произойдет, когда будет двенадцати кратная перегрузка штатного режима (восемнадцати кратное для постоянного напряжения). Время отключения нагрузки не более 0,02 сек. Что касается термоэлемента, то его активация возможна при превышении 1,05 от штатного режима.
Сфера применения – цепи с индуктивной нагрузкой.
Характеристика «Z»
Данный тип отличается небольшим допустимым превышением штатного тока, минимальная граница – двух кратная от штатной, максимальная – четырех кратная. Параметры срабатывания термоэлемента, такие же, как и у АВ с характеристикой К.
Этот подвид применяется для подключения электронных приборов.
Характеристика «MA»
Отличительная особенность этой группы – не используется термоэлемент для отключения нагрузки. То есть прибор предохраняет только от КЗ, этого вполне достаточно, чтобы подключить электрический двигатель. На рисунке 9 показано такое приспособление (с).
Ток штатной работы
Этот параметр описывает максимально допустимое значение для штатного режима работы, при его превышении будет активировано срабатывание системы отключения нагрузки. На рисунке 1 показано, где отображается это значение (в качестве примера взята продукция компании IEK).
Тепловые параметры
Под данным термином подразумевается условия срабатывания термоэлемента. Эти данные можно получить из соответствующего время-токового графика.
Предельная отключающая способность (ПКС).
Этот термин обозначает максимально допустимое значение нагрузки, при котором прибор сможет разомкнуть цепь без потери работоспособности. На рисунке 5 данная маркировка обозначена красным овалом.
Категории токоограничения
Этот термин используется для описания способности АВ произвести отключение цепи до того, как ток КЗ в ней станет максимальным. Приспособления выпускаются с токоограничением трех категорий, в зависимости от времени отключения нагрузки:
- 10 мс. и больше;
- от 6 до 10 мс;
- 2,5-6 мс.
Соответственно, чем выше категория, тем меньше электропроводка подвержена нагреву, а значит, снижается риск ее возгорания. На рисунке 6 указанная категория обведена красным овалом.
Заметим, что АВ, относящиеся к первой категории, могут не иметь соответствующей маркировки.
Небольшой лайфхак о том, как выбрать необходимый выключатель для дома
Предложим несколько общих рекомендаций:
- Исходя из всего выше сказанного, нам следует остановить свой выбор на АВ с времятоковой характеристикой «С».
- При выборе штатных параметров необходимо учитывать планируемую нагрузку. Для вычисления следует воспользоваться законом Ома: I=Р/U, где Р – мощность цепи, U – напряжение. Рассчитав силу тока (I), выбираем номинал АВ по таблице, представленной на рисунке 10.
Рисунок 10. График для выбора АВ в зависимости от тока нагрузки Расскажем, как пользоваться графиком. Допустим, произведя расчет силы тока нагрузки, мы получили результат – 42 А. Следует выбрать автомат, где это значение будет в зеленой зоне (рабочей области), это будет номинал – 50 А. При выборе также следует учитывать, на какую силу тока рассчитана проводка. Допускается подбирать автомат исходя из этого значения, при условии, что суммарная сила тока нагрузки будет меньше расчетного тока для проводки.
- Если планируется установка УЗО или автомата дифференцированного тока, необходимо обеспечить заземление, в противном случае эти устройства могут работать некорректно;
- Лучше отдать предпочтение изделиям известных брендов, они надежней и служат дольше китайской продукции.
www.asutpp.ru
Характеристика МА
Данный тип выключателей не имеет теплового расцепителя и применим только для защиты от коротких замыканий. Наиболее часто применим в цепях защиты электроприводов, где реализована защита от перегрузки другим способом (токовые реле, микропроцессорные системы).
Характеристика А
Предназначены для защиты цепей в которых не предусмотрены перегрузки по току. Это могут быть полупроводниковые устройства выходящие из строя при превышении заданных значений тока. График такой характеристики показан ниже:
Как мы видим из графика при перегрузке 1,13 -1,45 Iн тепловой расцепитель может сработать в течении 60 мин, а при 2- 3 кратном превышении – почти мгновенно.
Характеристика В
Такой тип защиты довольно часто используют для компьютерного и электронного оборудования или же в системах где пусковые пики малы, а система подвержена очень малым перегрузкам. График приведен ниже:
При длительных режимах она ничем не отличается от характеристики А, а вот при пуске выдерживает больший ток 3 – 5 номиналов.
Характеристика С
Наиболее распространенная характеристика автоматических выключателей. Применяется практически во всех системах электроснабжения имеющих умеренные пусковые токи, поэтому практически в любом электрощитке можно увидеть это устройство. График ниже:
Как видим, перегрузочная их способность лежит в промежутке от 5 до 10 номиналов. Что позволяет им недолгое время пропускать умеренные значения пускового тока.
Характеристика D
Применимы для защиты электродвигателей, которые пускаются напрямую от сети без применения преобразователей, и имеющие большие скачки пусковых токов, а также для других устройств имеющих большие кратковременные перегрузки. График ниже:
В этих устройствах кратковременные перегрузки могут достигать 10 – 20 номиналов.
Характеристика К
Такой тип автомата имеет довольно большой диапазон разброса тока срабатывания при работе на постоянном и переменном напряжении и применяют его, как правило, в цепях с индуктивной нагрузкой, иногда для электродвигателей и различных силовых преобразователей. Кривая срабатывания показана ниже:
Как видим на «переменке» диапазон отключения 10 – 15 номиналов, при «постоянке» 10 – 25 номиналов.
elenergi.ru
Данное обозначение указывает на категорию применения при выборе автоматического выключателя. Категорию применения выключателя следует определять с учетом того, предназначен ли он или нет для обеспечения селективности благодаря преднамеренной выдержке времени относительно других выключателей, последовательно присоединенных со стороны нагрузки в условиях короткого замыкания.
ГОСТ Р 50030.2-2010 (МЭК 60947-2:2006) Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 2. Автоматические выключатели
4.4 Категории применения
Категорию применения выключателя следует определять с учетом того, предназначен ли он или нет для обеспечения селективности благодаря преднамеренной выдержке времени относительно других выключателей, последовательно присоединенных со стороны нагрузки в условиях короткого замыкания (см. рисунок А.3).
Следует иметь в виду различия испытаний в обеих категориях применения (см. таблицу 9, 8.3.4-8.3.6 и 8.3.8).
Категории применения определены в таблице 4.
Таблица 4 — Категории применения
Категория применения А — Выключатели, не предназначенные специально для обеспечения селективности в условиях короткого замыкания относительно других устройств защиты от коротких замыканий, последовательно присоединенных со стороны нагрузки, т.е. без заданной кратковременной выдержки времени, предусматриваемой для обеспечения селективности в условиях короткого замыкания, а поэтому без номинального кратковременно выдерживаемого тока согласно 4.3.5.4
Категория применения В — Выключатели, специально предназначенные для обеспечения селективности в условиях короткого замыкания относительно других устройств защиты от коротких замыканий, последовательно присоединенных со стороны нагрузки, т.е. с заданной кратковременной выдержкой времени (которая может быть регулируемой), предусматриваемой в целях селективности в условиях короткого замыкания. Такие выключатели имеют номинальный кратковременно выдерживаемый ток по 4.3.5.4.
Примечание — Селективность обеспечивается не обязательно до предельной наибольшей отключающей способности выключателей (например, в случае срабатывания расцепителя мгновенного действия), но по крайней мере до величины, указанной в таблице 3
Примечание 1 — Коэффициент мощности или постоянная времени для каждого значения номинального тока короткого замыкания указаны в таблице 11 (см. 8.3.2.2.4 и 8.3.2.2.5).
Примечание 2 — Следует обратить внимание на разные требования к минимальному соотношению ГОСТ Р 50030.2-2010 (МЭК 60947-2:2006) Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 2. Автоматические выключатели для категорий применения А и В по таблице 1.
Примечание 3 — Выключатель категории применения А может иметь заданную кратковременную выдержку времени в целях обеспечения селективности в условиях, не связанных с коротким замыканием с кратковременно выдерживаемым током ниже указанного в таблице 3. В этом случае необходимы испытания цикла IV (см. 8.3.6) при заданном кратковременно выдерживаемом токе.
elektroas.ru
Классификация автоматических выключателей
Автоматические выключатели обычно выбирают по четырем ключевым параметрам – номинальной отключающей способности, количеству полюсов, время-токовой характеристике, номинальному рабочему току.
Параметр#1. Номинальная отключающая способность
Данная характеристика указывает на допустимый ток короткого замыкания (КЗ), при котором выключатель сработает и, разомкнув цепь, обесточит проводку и приборы, подключенные к ней. По данному параметру разделяют три вида автоматов – 4.5 кА, 6 кА, 10 кА.
- Автоматы на 4.5 кА (4500 А) обычно используются для для исключения повреждения силовых линий частных жилых объектов. Сопротивление проводки от подстанции до места КЗ составляет примерно 0.05 Ом, что дает предельный ток около 500 А.
- Устройства на 6 кА (6000 А) применяются для защиты от КЗ жилого сектора, общественных мест, где сопротивление линий может достигать 0.04 Ома, что повышает вероятность получить замыкание до 5,5 кА.
- Выключатели на 10 кА (10000 А) используются для защиты электроустановок промышленного назначения. Ток до 10000 А может возникнуть в короткой электроцепи, располагающейся близко к подстанции.
Перед выбором оптимальной модификации выключателя важно понять, возможны ли токи КЗ, превышающие 4.5 кА или 6 кА?
Выключение автомата происходит при КЗ заданных значений. Чаще всего для бытовых нужд применяют выключатели модификации 6000 А. Модели 4500 А для защиты современных электросетей практически не используются, а в некоторых странах их запрещено эксплуатировать.
Работа автоматического выключателя заключается в защите проводки (а не оборудования и пользователей) от КЗ и от оплавления изоляции при прохождении токов выше номинальных значений.
Параметр#2. Количество полюсов
Данная характеристика указывает на максимально возможное количество проводов, которые можно подключить к АВ для защиты сети. Их отключение происходит при возникновении аварийной ситуации (во время превышения допустимых показателей тока или превышения уровня время-токовой кривой).
Данная характеристика указывает на максимально возможное количество проводов, которые можно подключить к АВ для защиты сети. Их отключение происходит при возникновении аварийной ситуации (во время превышения допустимых показателей тока или превышения уровня время-токовой кривой).
Особенности однополюсных автоматов
Выключатель однополюсного типа является самой простой модификацией автомата. Он предназначен для защиты отдельных цепей, а также однофазной, двухфазной, трехфазной электропроводки. К конструкции выключателя возможно подключить 2 провода – провод питания и отходящий.
В функции устройства данного класса входит лишь защита провода от возгорания. Сама нейтраль проводки помещается на нулевую шину, тем самым обходя автомат, а провод заземления подключается в шине заземления отдельно.
Однополюсный автомат не выполняет функции вводного, поскольку при его вынужденном отключении происходит разрыв линии фазы, а нейтраль соединена с источником напряжения, что не дает 100% гарантию защиты.
Характеристики двухполюсных выключателей
Когда необходимо полное отключение сети электропроводки от напряжения, применяют двухполюсный автомат. Он применяется в качестве вводного, когда во время КЗ или сбоя работы сети вся электропроводка обесточивается одновременно. Это позволяет проводить своевременные работы по ремонту, модернизации цепей абсолютно безопасно.
Применяют двухполюсные автоматы в случаях, если необходим отдельный выключатель для однофазного электроприбора, например, водонагревателя, бойлера, станка.
Подсоединяют автомат к защищаемому устройству с использованием 4 проводов, два из которых являются проводами питания (один из них непосредственно подключается к сети, а второй подает питание перемычкой) и два — отходящих провода, которые требуют защиты, причем они могут быть 1-, 2-, 3-проводными.
Трехполюсная модификации автоматических выключателей
Для защиты трехфазной 3- или 4-проводной сети используют трехполюсные автоматы. Они подходят для подключения по типу звезды (средний провод оставляют без защиты, а фазные подключают к полюсам) или треугольника (с отсутствующим центральным проводом).
При аварии на одной из линий самостоятельно отключаются остальные две.
Трехполюсный выключатель служит в качестве вводного и общего для любых типов трехфазных нагрузок. Часто модификацию используют в промышленности для обеспечения током электродвигателей.
К модели подключается до 6 проводов, 3 из них представлены фазными проводами трехфазной электросети. Оставшиеся 3 являются защищаемыми. Они представляют три однофазные или одну трехфазную проводку.
Применение четырехфазного автомата
Для защиты трех-, четырехфазной электросети, например, мощного двигателя, подключенного по принципу звезды, используется четырехфазный автомат. Его применяют в качестве вводного выключателя на трехфазную четырехпроводную сеть.
К корпусу автомата возможно подключить восемь проводов, из них четыре являются фазными проводами электросети (из них один нейтральный) и четыре представлены отходящими проводами (3 фазными и 1 нейтральным).
Параметр#3. Время-токовая характеристика
АВ могут обладать одинаковым показателем номинальной мощности нагрузки, но характеристики потребления электроэнергии приборами могут быть разными. Потребляемая мощность может поступать неравномерно, меняться в зависимости от вида и нагрузки, а также при включении, выключении или постоянной работе того или иного устройства.
Колебания потребляемой мощности могут быть довольно значительными, а диапазон их изменений – широким. Это ведет к выключению автомата в связи с превышением номинального тока, что считается ложным отключением сети.
Чтобы исключить вероятность нецелесообразного срабатывания предохранителя при не аварийных стандартных изменениях (повышения силы тока, изменения мощности) используют автоматы с определенными время-токовыми характеристиками (ВТХ). Это позволяет эксплуатировать выключатели с одинаковыми токовыми параметрами с произвольными допустимыми нагрузками без ложных отключений.
ВТХ показывают, через какое время выключатель сработает и какие показатели отношения силы тока и постоянного тока автомата при этом будут.
Особенности автоматов с характеристикой B
Автомат с указанной характеристикой выключается за время 5-20 секунд. Показатель тока составляет при этом 3-5 номинальных токов автомата. Данные модификации применяются для защиты цепей, подпитывающих бытовые стандартные приборы.
Чаще всего модель используется для защиты проводки квартир, частных домов.
Характеристика C — принципы работы
Автомат с номенклатурным обозначением С отключается за время 1-10 секунд при 5-10 номинальных токов.
Используют выключатели данной группы во всех сферах — в быту, строительстве, промышленности, но наиболее востребованы они области электрозащиты квартир, домов, жилых помещений.
Эксплуатация выключателей с характеристикой D
Автоматы D-класса применяются в промышленности и представлены трехполюсными и четырехполюсными модификациями. Их используют для защиты мощных электродвигателей и различных 3-фазных устройств. Время срабатывания АВ – 1-10 секунд при токе, кратном 10-14, что позволяет эффективно его применять для защиты различных проводок.
Мощные промышленные двигатели работают исключительно с АВ с характеристикой D.
Параметр#4. Номинальный рабочий ток
Всего существует 12 модификаций автоматов, отличающихся по показателю номинального рабочего тока – 1А, 2А, 3А, 6А, 10А, 16А, 20А, 25А, 32А, 40А. Параметр отвечает за скорость срабатывания автомата при превышении действующего тока над номиналом.
Выбор выключателя по указанной характеристике производят с учетом мощности электропроводки, допустимому току, который может выдержать проводка в нормальном режиме. Если значение тока неизвестно, его определяют с помощью формул, используя данные сечения провода, его материала и способа прокладки.
Автоматы 1А, 2А, 3А применяют для защиты цепей с малыми токами. Они подойдут для обеспечения электричеством небольшого количества приборов, например, лампы или люстры, маломощного холодильника и других устройств, суммарная мощность которых не превышает возможности автомата. Выключатель 3А эффективно эксплуатируется в промышленности, если осуществить его трехфазное подключение по типу треугольника.
Выключатели 6А, 10А, 16А допустимо использовать для обеспечения электричеством отдельных электроцепей, небольших комнат или квартир. Данные модели используются в промышленности, с их помощью снабжают питанием электродвигатели, соленоиды, нагреватели, сварочные автоматы, подключенные отдельной линией.
Трех-, четырехполюсные автоматы 16А используют в качестве вводных при трехфазной схеме питания. В производстве отдают предпочтение приборам с D-кривой.
Автоматы 20А, 25А, 32А используют для защиты проводки современных квартир, они способны обеспечить электричеством стиральные машины, обогреватели, электросушилки и прочую технику с высокой мощностью. Модель 25А используют в качестве вводного автомата.
Выключатели 40А, 50А, 63А относятся к классу приборов с высокой мощностью. Они используются для обеспечения электричеством силового оборудование большой мощности в быту, промышленности, гражданском строительстве.
Выбор и расчет автоматических выключателей
Зная характеристики АВ, можно определить, какой автомат подойдет для той или иной цели. Но перед выбором оптимальной модели необходимо произвести некоторые расчеты, с помощью которых можно точно определить параметры нужного устройства.
Шаг#1. Определение мощности автомата
При выборе автомата важно учитывать суммарную мощность подключаемых приборов.
Например, необходим автомат для подключения кухонных приборов к электропитанию. Допустим, к розетке будет подключаться кофеварка (1000 Вт), холодильник (500 Вт), духовка (2000 Вт), СВЧ-печь (2000 Вт), электрочайник (1000 Вт). Суммарная мощность будет равна 1000+500+2000+2000+1000=6500 (Вт) или 6,5 кВ.
Если посмотреть на таблицу автоматов по мощности подключения, учесть, что стандартное напряжение проводки в бытовых условиях составляет 220 В, то для эксплуатации подойдет однополюсный или двухполюсный автомат 32А с суммарной мощностью 7 кВт.
Следует учесть, что может потребоваться большая мощность потребления, поскольку в процессе эксплуатации может потребоваться подключение других электроприборов, которые изначально не были учтены. Чтобы предусмотреть эту ситуацию, в расчетах суммарного потребления используют повышающий коэффициент.
Допустим, за счет добавления дополнительного электрооборудования, потребовалось увеличение мощности на 1,5 кВт. Тогда необходимо взять коэффициент 1.5 и умножить его на полученную расчетную мощность.
В расчетах иногда целесообразно использовать коэффициент понижения. Его применяют тогда, когда одновременное использование нескольких приборов является невозможным. Допустим, суммарная мощность проводки для кухни составила 3.1 кВт. Тогда понижающий коэффициент равен 1, поскольку учитывается минимальное количество приборов, подключенных одновременно.
Если один из приборов невозможно подключить с другими, то понижающий коэффициент берут меньшим единицы.
Шаг#2. Расчет номинальной мощности автомата
Номинальная мощность – это та мощность, при которой отключение проводки не происходит. Она рассчитывается по формуле:
где M – мощность (Ватт), N – напряжение электросети (Вольт), СТ – сила тока, способная пройти через автомат (Ампер), – значение косинуса угла, принимающего значение угла сдвига между фазами и напряжения. Значение косинуса обычно равно 1, поскольку сдвига между фазами тока и напряжения практически нет.
Из формулы выражаем СТ:
Мощность у нас уже определена, а напряжение сети обычно 220 Вольт.
Если суммарная мощность равна 3.1 кВт, то
Получаемый ток будет равен 14 А.
Для расчета при трехфазной нагрузке используют ту же формулу, но учитывают угловые сдвиги, которые могут достигать больших значений. Обычно на подключаемом оборудовании они указаны.
Шаг#3. Вычисление номинального тока
Вычислить номинальный ток можно по документации на электропроводку, но если ее нет, то определяют исходя из особенностей проводника. Для расчетов необходимы следующие данные:
- площадь сечения проводника;
- используемый для жил материал (медь или алюминий);
- способ прокладки.
В бытовых условиях обычно проводка располагается в стене.
Сделав необходимые измерения, вычисляем площадь сечения:
В формуле D — это диаметр проводника (мм),
S — площадь сечения проводника (мм2).
Далее используем нижеприведенную таблицу.
С учетом полученных данных подбираем рабочий ток автомата, а также его номинал. Он должен быть равным или меньшим рабочего тока. В некоторых случаях допускается использование автоматов с номиналом, превышающим действующий ток проводки.
Шаг#4. Определение время-токовой характеристики
Чтобы верно определить ВТХ, необходимо учитывать пусковые токи подключаемых нагрузок. Нужные данные можно узнать, используя нижеприведенную таблицу.
По данным таблицы можно определить силу тока (в Амперах) при включении прибора, а также период, через который предельных ток будет возникать снова.
Например, если взять электрическую мясорубку, мощность которой составляет 1,5 кВт, вычислить для нее рабочий ток из таблиц (это будет 6,81 А) и, учитывая кратность стартового тока (до 7 раз) получим значение тока 6,81*7=48 (А). Ток данной силы протекает с периодичностью 1-3 секунды.
Учитывая графики ВТК для класса B, можно увидеть, что при перегрузке автоматический выключатель сработает в первые секунды после запуска мясорубки. Очевидно, что кратность данного прибора соответствует классу С, поэтому автомат с характеристикой С необходимо использовать для обеспечения работы электрической мясорубки.
Для бытовых нужд обычно используют выключатели, отвечающие характеристикам В, С. В промышленности для оборудования с большими кратными токами (двигателей, блоков питания и др.) создается ток вплоть до 10-кратного, поэтому целесообразно применять D-модификации устройства. Однако следует учитывать мощность таких приборов, а также продолжительность пускового тока.
Автономные автоматизированные выключатели отличаются от обычных тем, что их устанавливают в отдельных распределительных щитах. В функции устройства входит защита цепи от непредвиденных скачков напряжения, отключения электроэнергии на всем или определенном участке сети.
Выводы и полезное видео по теме
Видео#1: Выбор АВ по токовой характеристике и пример расчета тока
Видео#2: Расчет номинального тока АВ
Автоматы монтируют на входе дома или квартиры. Они располагаются в пластиковых прочных боксах. Учитывая основные характеристики автоматических выключателей, а также произведя верные расчеты, можно сделать правильный выбор этого устройства.
sovet-ingenera.com
Характеристики выключателей и их группы
Для автомата существует несколько важных характеристик, по которым выбирают автомат для разных нагрузок. Одна из них характеристика срабатывания автоматических выключателей.
Кривая характеристики показывает, как время срабатывания автомата меняется от величины отношения тока через контакты автомата к номинальному его значению. Линия зависимости отображается графически. Например, автоматы одного номинала при разных характеристиках кривых автоматических выключателей имеют разное время отключения.Также на графике №1 отмечены прямоугольниками зоны действия тепловой защиты и электромагнитной защиты автоматов.
Характеристики автоматических выключателей A, B, C, D
Чтобы точно подобрать автомат под нагрузку, их разбивают на четыре группы с отличающимися время токовыми характеристиками автоматических выключателей.
Список групп:
А – ток(2-3) ln;
B – ток(3-5) ln;
C – ток(5-10) ln;
D – ток(10-20) ln;
где – ln номинальный ток (предельный ток для длительной работы).
С характеристикой А автоматы применяются не часто, там где имеется незначительное превышение номинального значения тока.
Автоматический выключатель характеристика B
Этот график отражает зависимость времени срабатывания всех видов защиты автомата от проходящего по нему величины тока. По оси X отображается кратность предельного тока к номинальному току — величина (I/In). По оси Y отображается время в секундах.
На графике изображены две линии кривая времени срабатывания тепловой защиты устройств автоматических выключателей) и кривая срабатывания электромагнитной защиты. Линии внизу графика отображают горячее состояние автомата, наверху показывают холодное его состояние. Пунктиром обозначены верхние значения автоматов до 32 А. Все графики составлены для рабочей температуры автоматических выключателей +30°С.
На графике №2 видно, что проходящий ток автомата 3ln, и он отключается через время 0, 02 сек. в подогретом состоянии, а отключается за 32 секунды в не разогретом виде, в случае автомата до 32 А, автомат выше 32А отключится за 78 сек. При токе через автомат в 5In отключение происходит за 0,01 сек. для горячей линии и за 0,03 сек. для холодного автомата.
Характеристика автомата B используется для защиты чисто активной нагрузки. Это — электропечи, освещение, обогреватели. Чтобы соблюдать селективность автоматических выключателей в складах, домах и магазинах на вводе используют автомат характеристики C, для вторичных линий освещения, бытовых электроприборов с характеристикой В, с меньшим током пуска.
Автоматические выключатели характеристика С
Все автоматы характеристики С имеют большее значение кратности тока к номиналу — I/In, относительно автоматов с характеристикой В, кратность от 5 до 10In. Смотрим на графике №3, при токе 5In автомат отключается в течении 0,02 секунды в разогретом виде, и за 11 сек. для холодного автомата ниже 32 ампер, и через 27 сек. отключение произойдет для автомата выше 32 А.
Проходящий ток в 10In вызовет отключение через 0,01 сек. для горячей линии и 0,027 сек. для холодной. С такой характеристикой автоматы устанавливают в защите двигателя с не большими пусковыми токами, для освещения, в офисах, домах, квартирах, подсобных помещениях.
Характеристика D автоматического выключателя
Смотрите график №4. Проходящий ток в 10In вызовет отключение через 0,015 сек. горячего режима, и за 3 сек. для холодного режима и автоматов ниже 32 ампер и 8 секунд в холодном режиме автомата выше 32 ампер. Когда ток достигает 20In, автомат сработает за 0,008 сек. в подогретом виде и 0,018 — в холодном.
Применение этих автоматов находит в случаях тяжелых пусков с большими пусковыми токами или с частными запусками. На всех графиках показан широкий диапазон кривых, которые обусловлены большим расхождениям параметров автоматов. Эти параметры зависят от наружной температуры и температуры автомата, зависящей от значения проходящего через него тока.
Когда величина I/Iн≤1 меньше или соответствует номинальному току то, время выключения автомата будет бесконечно. Также на графике видно, что чем значительнее ток относительно номинальной величине, тем быстрее сработает автомат.
electricavdome.ru