Загрузка...АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ И РАСЦЕПИТЕЛИ
АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ И РАСЦЕПИТЕЛИ
Срабатывание электромагнитного расцепителя происходит без выдержки времени и обеспечивает защиту от сверхтоков короткого замыкания.
Тепловой расцепитель имеет интегральную зависимость времени срабатывания от токовой нагрузки. Это обусловлено применением биметаллического элемента, нагреваемого проходящей токовой нагрузкой.
Чем больше значение токовой величины, тем быстрее происходит тепловой изгиб биметалла, освобождение защёлки и, соответственно, отключение автомата. Тепловой расцепитель защищает объект от перегрузки.
Основные принципы автоматической защиты электрических цепей и электрооборудования заключаются в следующем.
Элементы автоматической защиты АВ не обладают возможностью гибкой настройки параметров срабатывания, как УРЗА. Поэтому для обеспечения защиты нагрузки различного свойства применяют автоматические выключатели, имеющие разную зависимость времени срабатывания от токовой величины. Эта зависимость называется время – токовой характеристикой (ВТХ) автоматического выключателя.
В соответствии с ГОСТ Р 50345 – 2010 время – токовые характеристики автоматов делятся на три типа – B, C, D. Наиболее наглядно сравнительные характеристики автоматов защиты демонстрируют графики ВТХ. По горизонтальной оси графиков отложены значения кратности тока, то есть, отношение фактического тока к номиналу автомата, по вертикальной – время отключения.
ГОСТ регламентирует порядок проведения испытаний по проверке время – токовых характеристик защитного автомата. Проверка отключающей характеристики осуществляется на пяти значениях испытательного тока.
Первые три применяемые в ходе испытаний токовые значения предназначены для проверки срабатывания тепловых расцепителей. Одно из них является величиной нерасцепления, два других – токами расцепления. Два последних испытания проводятся для проверки отключающей способности мгновенного электромагнитного расцепителя.
Пример использования токовременной характеристики автоматического выключателя класса «В»
Предположим, стоит у нас в распределительном щите автомат на 10А с параметрами класса «B». Мы не случайно выбрали 10А, во-первых, ими часто пользуются в домашних электрических сетях , а во-вторых, так проще производить расчеты.
Итак, случилось ЧП…
Решил как-то мой приятель Витька Штуцер повесить у себя дома книжные полки. Начал сверлить стену перфоратором и бац – вокруг темень и тишина. Здесь не нужно быть мастером экстра-класса, чтобы понять – сверло замкнуло жилы проводки и произошло КЗ. Думаю, у многих была похожая ситуация.
В этом случае, когда величина тока в сети превысит номинальное значение защиты в 3-5 раз, автомат с время-токовой характеристикой категории «B» сработает моментально. В нашем варианте величина тока будет находиться в пределах 30-50А. При КЗ ток увеличивается в сотни раз, но нашему электромагнитному расцепителю будет достаточно и 3-5 кратного превышения нормы, чтобы разорвать цепь.
Смотрим графики
… и что видим? При достижении величины тока в 50А автоматический выключатель сработает через 0,01 сек. Теперь смотрим, откуда это взялось:
- Ток короткого замыкания разделим на рабочий ток автомата – 50А/10А = 5.
- На горизонтальной оси от цифры «5» проведем вверх вертикальную линию (красного цвета) до пересечения с первой кривой.
- От точки пересечения с кривой проведем горизонтальную линию до вертикальной оси времени. Получаем примерно 0,01 секунда.
Аналогичным образом можно определить, что при перегрузке в 15А отношение составит 1,5 и время до срабатывания автомата– 30 сек. Здесь уже цепь будет разорвана за счет работы теплового расцепителя. Когда сечение провода правильно подобрано, то изоляция за такой промежуток времени расплавиться не успеет.
Классы (характеристики срабатывания) автоматических выключателей
[ads-pc-1][ads-mob-1]
Мгновенные расцепители не изготавливаются на точную величину срабатывания. Она имеет разброс, укладывающийся в определенный диапазон. В зависимости от этого для модульной серии различают классы или характеристики срабатывания.
| Класс | Кратность отсечки |
| В | (3 – 5)Iном |
| С | (5 – 10)Iном |
| D | (10 – 12)Iном |
Существуют и другие классы, но их применение ограничено специализированными изделиями промышленного применения.
Автоматы классов «В» и «С» чаще всего применяются в бытовых сетях. Класс «В» при этом устанавливается непосредственно у потребителя, а «С» может защищать группу потребителей, имеющих защиту класса «В». Так обеспечивается необходимая чувствительность работы, ведь с увеличением расстояния от источника питания ток короткого замыкания уменьшается, и аппарат класса «С» может его не почувствовать.
Существует мнение, что так обеспечивается селективность (избирательность) отключения поврежденных участков. То есть, отключаться будут только участки сети с повреждением. Но, как показала практика, если величины КЗ хватит для срабатывания обоих, последовательно соединенных автоматов с характеристиками «В» и «С», они сработают одновременно. Ведь время срабатывания их отсечки – одинаковое. Поэтому отключение всей квартиры при КЗ в розетке, защищенной персонально, в большинстве случаев неизбежно. Но лучше так, чем никак.
Селективность может обеспечить автоматический выключатель с полупроводниковым расцепителем, у которого можно установить задержку на срабатывание отсечки. В нем реализован другой принцип работы – использование датчиков и электронной схемы, обрабатывающей значения измеряемых ими величин. Но такие изделия применяются в промышленных установках и не используются в быту. Они позволяют установить точные значение параметров срабатывания отсечки и перегрузки, а сами они рассчитаны на нагрузку в сотни и тысячи ампер.
Расцепитель с характеристикой «D» применяется для защиты электродвигателей, которые потребляют при запуске ток, в несколько раз превышающий номинальный.
Пример характеристики класса C: a — зона обратнозависимой выдержки по времени, b — зона отсечки
Время срабатывания теплового расцепителя можно определить по время-токовой характеристике. Она уникальна для каждого типа и приводится в паспортных данных завода-изготовителя. На рисунке показан пример характеристики класса «С». На ней прослеживаются две зоны:
- А — обратнозависимой выдержки по времени;
- В — отсечки.
Все характеристики реальных изделий не выходят за пределы, ограниченные двумя линиями, указывающими допустимый разброс параметров.
Автоматические выключатели общего назначения с микропроцессорными расцепителями
В последнее время всё более широкое распространение получают электронные расцепители с микропроцессорным управлением (микроконтроллером).
Они имеют возможность точной настройки основных параметров аппарата защиты:
- уровень рабочего тока защиты
- время защиты от перегрузки
- время срабатывания в зоне перегрузки с функцией «тепловой памяти» и без нее
- ток селективной отсечки
- время селективной токовой отсечки
Набор регулируемых параметров может варьироваться в зависимости от типа и назначения аппарата защиты. Также на многих автоматах имеется кнопка «Тест», позволяющая проводить периодическую проверку аппарата защиты потребителем.
Органы регулировки как правило выведены на лицевую панель аппарата защиты, что позволяет при проведении испытаний без лишнего труда понять, как настроены параметры защиты.
Кроме механических поворотных регуляторов разными производителями используются и электронные варианты панелей управления. Пример такого вида аппаратов защиты – автоматический выключатель Schneider Electric с электронным расцепителем и панелью управления:
Основные характеристики автоматических выключателей
Номинальный ток автоматического выключателя
Данная электро-техническая характеристика показывает силу тока (Ампер), при которой сработает отключающее устройство автомата, т.е. он отключится. Величина номинального тока указывается на самом корпусе электрического прибора.
Рабочее напряжение
Эта величина также чаще всего указывается на лицевой стороне автоматического выключателя, прямо под обозначением номинального тока. Стандартное значение для данной величины -220, 380, 400 Вольт, но также могут быть — 230 или 250 В.
Количество полюсов автоматического выключателя
Данная техническая характеристика автоматического выключателя, пожалуй, самая очевидная. Самый простой способ определить количество полюсов – это подсчитать количество пар клемм для подключения вводных и отходящих проводов. Чаще всего используются автоматы одно- и трехполюсные, т.е. рассчитанные на электросеть в 220 и 380 Вольт.
Максимальный ток короткого замыкания
Электро-техническая характеристика автоматического выключателя, которая указывает самое большое значение тока короткого замыкания, на который данный автомат способен сработать, т.е. отключиться. На данный момент самыми распространенными и применяемыми в быту считаются автоматический выключатели с предельным током короткого замыкания равным 4,5 кА. Так как этого в большинстве случаев вполне достаточно для обеспечения надежной защиты электрооборудования и проводки.
Если же помещение, которое защищает автоматический выключатель, находится на небольшом расстоянии от питающей подстанции (КТП), то вероятно возникновение токов короткого замыкания превышающих 4,5 кА. Поэтому предпочтительнее, если есть возможность, все же выбирать автоматические выключатели с большим предельным током короткого замыкания, например 6 кА.
Время-токовые характеристики автоматический выключателей
Это одна из самых важных его характеристик, она определяет зависимость величины силы тока протекающего через автоматический выключатель и времени его срабатывания (отключения). Данная характеристика используется для обеспечения селективности работы автоматического выключателя.
Давайте чуть более подробно остановимся именно на них.
Давайте наглядно разберемся в работе автомата при превышении его номинального тока и при возникновении в цепи короткого замыкания. Для этого и понадобится сама время-токовая характеристика автоматических выключателей.
На вертикальной шкале можно увидеть время срабатывание отключающего устройства в минутах, а на горизонтальной шкале видим во сколько раз ток превышает номинальный.
Исходя из этого рисунка можно сделать несколько выводов.
При одном и том же номинальном токе автоматических выключателей, но различных время-токовых характеристиках, первым сработает выключатель с характеристикой «В», затем «С» и после него при значении тока превышающим в 15-20 раз номинальный отключится выключатель с характеристикой «D». Конкретные значения тока можно увидеть на рисунке. Данная информация дает возможность организовать селективную защиту, используя автоматические выключатели с различными время-токовыми характеристиками.
Исходя из части характеристики, отвечающей за тепловой расцепитель автомата (все что выше «1» по шкале времени срабатывания) можно сделать вывод, что при превышении допустимой нагрузки на проводку даже в два раза время срабатывания автоматического выключателя составляет 5 минут. Если же ток нагрузки превышает номинальный в 1,5 раза, то время срабатывания выключателя составит уже порядка 40 минут, а за это время электропроводка может сильно нагреться. Всем известно, что при многократном нагревании изоляции электрических проводов, она теряет свои электро-технические характеристики и через какое-то время разрушается.
Обладая информацией о электро-технических характеристиках автоматических выключателей, можно сделать правильный их выбор, а также качественно улучшить их эксплуатацию
Характеристики и параметры автоматического выключателя
Характеристики и параметры играют важную роль при выборе устройства этого типа для конкретной электрической цепи.
Время-токовая характеристика
Главной особенностью автоматического выключателя является время-токовая характеристика (ВТХ). Она указывает значение тока, который может возникнуть в цепи, при котором автомат отключит ее без задержки по времени. Эта величина не абсолютная, а зависит от номинального тока, потому и указывается на устройстве рядом с ним. Обозначается буквой A, B, C, D, K или Z.
Каждая буква означает, во сколько раз ток мгновенного отключения должен превышать номинальный:
- A – в 1-3 раза;
- B – в 3-5 раз;
- C – в 5-10 раз;
- D – в 10-20 раз;
- K – в 8-14 раз;
- Z – в 2-4 раза.
Поэтому два автомата с одинаковым номинальным током будут работать по-разному. Например, автомат С16 мгновенно отключится при возникновении в цепи тока 80 А, а выключатель D 16 мгновенно отключится только при токе 160 А.
Номинальный ток
Этот параметр уже упоминался выше. Номинальный ток — это тот, который автомат должен пропускать при нормальных (штатных) условиях работы. Превышение этого значения в цепи свидетельствует о возникновении аварийной ситуации. В этом случае цепь должна быть отключена.
Но отключение произойдет не сразу, если ток не превысил значение время-токовой характеристики. Время отключения будет зависеть от типа и модели расцепителя и от того, насколько был превышен номинал.
Предельная отключающая способность
Этот параметр указывает на максимальную величину тока в защищаемой выключателем сети, при котором он отключит ее, оставшись работоспособным. Вполне вероятно, что при достижении током значения больше предельной отключающей способности автомата, последний мгновенно выйдет из строя. При этом, скорее всего сгорят электромагнитные катушки, а механическая часть останется целой, продолжая пропускать огромный ток. При недостаточной проводимости возможен сильный нагрев и возгорание.
Категория токоограничения
От того, к какой категории относится автоматический выключатель, зависит время отключения им цепи до того момента, когда ток короткого замыкания станет максимальным. Существуют три категории токоограничения:
- время отключения 10 мс или больше;
- отключение производится в интервале от 6 до 10 мс;
- время отключения линии будет не более 6 мс.
Соответственно, чем выше категория устройства, тем безопаснее сеть, защищаемая им. Ведь при быстром отключении проводники не успевают нагреваться до той степени, когда возможно возгорание изоляции.
Напряжение
Этот параметр зависит от того, в какой сети применяется автоматический выключатель. Однополюсные и двухполюсные устройства рассчитаны на работу в сетях однофазного тока и поэтому напряжение — 230 В , для трехполюсных и четырехполюсных автоматов обычное напряжение — 400 В .
Класс ограничения дуги
Есть ещё такие характеристики, как класс ограничения дуги. При разрыве цепи, в которой значение тока «зашкаливает», всегда возникает дуга. В автоматических выключателях для этого присутствует специальная камера гашения дуги. Класс ограничения дуги показывает, насколько быстро происходит гашение не той дуги, которая возникает при разрыве цепи в «автомата», а той, которая возникает именно в месте короткого замыкания, возникшего во внешнем выключателе, розетке, распределительной коробке или электрическом приборе.
Таким образом, подробно изучив основные электротехнические параметры «автоматов», не составит особого труда выбрать оптимально подходящий вариант. Вышеизложенная информация, также поможет существенно увеличить их срок эксплуатации.
