Elektrikoff09.ru

Журнал "Электросети"
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Правила подбора автоматического выключателя

Как выбрать автоматический выключатель расчет. Выбор автоматических выключателей защиты

Расчет токов короткого замыкания необходим для правиль­ного выбора и отстройки защитной аппаратуры. Ток короткого замыкания возникает при соединении токоведущих частей фаз между собой или с заземленным корпусом электроприемника в схемах с глухозаземленной нейтралью и нулевым проводом. Его величина, А, может быть определена по формуле

где U ф — фазное напряжение сети, В;

Z п — сопротивление петли фаза-нуль, Ом,

R — активное сопротивление одного провода цепи корот­кого замыкания, Ом;

X — индуктивное сопротивление, рассчитываемое по удель­ному индуктивному сопротивлению равному 0,6 Ом/км;

Z т — полное сопротивление фазной обмотки трансформа­тора на стороне низшего напряжения, Ом,

где UH , IH — номинальные напряжение и ток трансформатора;

UK % — напряжение короткого замыкания трансформатора, % от номинального.

Величины UH , l Н и U к % для соответствующего трансформа­тора приводятся в главе 5.

Выбор электрического аппарата осуществляется по его функциональному назначению, по роду напряжения и тока, ->о величине мощности.

Следует иметь в виду современную тенденцию, заклю­чающуюся в том, что при выборе между предохранителями и автоматическими выключателями, предпочтение отдается последним в силу их большей надежности, лучшей защиты от неполнофазных режимов, универсальности и т. д.

Выбор аппаратов по напряжению заключается в соответ­ствии номинального напряжения, указанного в паспорте ап­парата, и его рода (переменное, постоянное) номинальному напряжению питающей сети. При выборе аппарата по току следует учесть, что его номинальный ток должен быть не меньше рабочего тока установки.

Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели выбираются прежде всего по номинальным значениям напряжения и тока. Затем опреде­ляются токи уставки теплового и электромагнитного расцепителей.

Тепловой росцепитель автомата защищает электроуста­новку от длительной перегрузки по току. Ток уставки теплового расцепителя принимается равным на 15-20% больше рабочего тока:

где 1 Р — рабочий ток электроустановки, А.

Электромагнитный расцепитель автомата защищает электроустановку от коротких замыканий. Ток уставки электромагнитного расцепителя определяется из следующих соображений: автомат не должен срабатывать от пусковых токов двигателя электроустановки I пуск . дв ., а ток срабатывания электромагнитного расцепителя I ЭМР выбирается кратным току срабатывания теплового расцепителя:

Читайте так же:
Шнуры с вилкой с выключателем

где К = 4,5-10 — коэффициент кратности тока срабатывания электромагнитного расцелителя.

Выбранный автоматический выключатель проверяется по чувствительности и по отключающей способности. Автоматы с номинальным током до 100 А должны срабатывать при условии

где I О.К.З. — ток однофазного короткого замыкания.

Чувствительность автомата, имеющего только тепловой расцепитель, определяется соотношением:

Анатомия автоматического выключателя

Несмотря на многообразие модификаций автоматических выключателей, их базовое строение одинаково для всех типов. В каждый автоматический выключатель включены следующие элементы:

  • основная контактная система;
  • система гашения электрической дуги;
  • электрический провод;

Расцепитель – это прямо действующее реле, обеспечивающее возможность отключения автомата, при этом выключение может быть как одномоментным, так и с выдержкой временного периода.

Основную функцию в расцепителе выполняет механизм свободного расщепления – сложный электротехнический прибор, включающий в себя защелки, рычаги, коромысла и выключающие пружины.

Механизм расцепления может быть выполнен на основе следующих технологий срабатывания:

  • использование тепловой отсечки – данный механизм защищает от длительного воздействия сильного тока. При таком механизме расцепления автоматический выключатель оборудуется специальной пластиной, выполненной из 2 видов металла с разной теплопроводностью. Подключение пластины выполняется последовательно. Когда нагрузка на цепь номинальная или меньше номинального значения, выключатель не размыкается. Но если значение тока превысит номинальное значение и в течение определенного времени будет воздействовать на пластину, она изгибается и размыкает электрическую цепь;
  • расцепление под действием электромагнитных сил – данный механизм расцепления предназначен для защиты цепи от резких скачков нагрузки. Отключение осуществляется благодаря встроенному в конструкцию расцепительного механизма соленоиду. Соленоид при превышении установленного значения мгновенно втягивается и размыкает электрическую цепь.

Как показывает практика, иногда даже трагическая, обеспечить защищенность от замыкания или чрезмерной нагрузки электроприборов способен только правильно выбранный автоматический выключатель, анатомия которого адаптирована под конкретные условия эксплуатации. Неграмотный выбор чреват возникновением пожара или поражением электрическим током.

Не следует устанавливать в сеть автоматические выключатели с видимыми следами повреждения корпуса или с завышенным значением номинального тока срабатывания.

Перед выбором того или иного образца автоматического выключателя нужно выполнить точный расчет параметров электросети и в соответствии с этими значениями выбирать выключатель.

Виды защит встраиваемых в автоматические выключатели

Автоматические выключатели обычно оборудуются двумя видами токовых защит. Максимальной токовой защитой (МТЗ) с выдержкой времени которую часто называют тепловой защитой или защитой от перегрузки. И максимальной токовой защитой мгновенного действия (отсечка). Каждая из этих токовых защит имеет свой порог срабатывания.

Порог срабатывания (уставка) защиты от перегрузки превышает номинальный ток выключателя на несколько десятков процентов. Например, характерная уставка тепловой защиты модульных выключателей обычно составляет 1.45Iн. Коэффициент (кратность) уставки указывается на корпусе выключателя. Время срабатывания тепловой защиты (выдержка времени) зависит от величины тока перегрузки протекающего в данный момент через автомат. График зависимости выдержки времени от протекающего тока называется времятоковой характеристикой тепловой защиты. Один из таких графиков показан на рисунке.

Рис2.png

Чаще всего тепловая защита используется для предотвращения нагрева питающих проводов при протекании токов, превышающих номинальный ток для данного сечения провода или кабеля. Также тепловая защита может использоваться для предотвращения перегрузки электрооборудования. Например, при правильном выборе порога срабатывания, тепловая защита отключит автомат, если заклинило вал электродвигателя или произошел обрыв одной из фаз питающих трехфазный электромотор.

Максимальная токовая защита мгновенного действия служит для защиты от токов короткого замыкания. Кратность токов этой защиты обычно составляет от 3Iн до 12Iн. Время срабатывания отсечки определяется временем работы механизма отключения и составляет десятые доли секунды. Согласно ГОСТу бытовые автоматические выключатели могут иметь характеристики типа B, C, D. Ниже приведены кратности тока защиты мгновенного действия для этих типов.

тип B: свыше 3•Iн до 5•Iн включительно (где Iн — номинальный ток) (применяется для защиты линий освещения или линий имеющих большую протяженность);

тип C: свыше 5•Iн до 10•Iн включительно (применяется для защиты розеточных групп или линий с потребителями с умеренными пусковыми токами);

тип D: свыше 10•Iн до 20•Iн включительно (применяется для защиты трансформаторов или линий с потребителями с большими пусковыми токами).

Помимо обычных автоматических выключателей, промышленность выпускает автоматические выключатели дифференциального тока – дифавтоматы. В дифавтоматах помимо тепловой защиты и защиты от КЗ устанавливают дифференциальную защиту, которая контролирует токи утечки. По сути, дифференциальный автоматический выключатель совмещает в себе функции обычного автомата и УЗО (Устройства Защитного Отключения). В этом материале мы не будем подробно останавливаться на правилах выбора дифавтоматов, скажем только, что защита от токов утечки во многих случаях позволяет уберечь человека от поражения электрическим током или предотвратить возникновение пожара.

Устройство автоматического выключателя

Автоматические выключатели могут иметь от одного до четырех полюсов. Автоматы с одним и тремя полюсами включаются в разрыв фазы (фаз). Двух- и четырех-полюсные выключатели коммутируют вместе с фазой (-ами) еще и ноль. В каждый полюс автомата встраиваются по два токовых расцепителя – тепловой и электромагнитный.

Тепловой расцепитель выполняет функцию защиты от перегрузки. Он представляет собой биметаллическую пластину, по которой протекает ток полюса. При токах близких к порогу срабатывания защиты происходит нагрев пластины. При этом она деформируется и начинает воздействовать на механизм отключения. При достижении определенной степени деформации происходит отключение автомата. На рисунке схематически показано, как работает тепловой расцепитель.

Рис3.jpg

Электромагнитный расцепитель выполняет функцию защиты от короткого замыкания. Название расцепителя указывает на его устройство. Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку, по которой течет ток нагрузки. Внутри катушки размещается сердечник из магнитного материала. Сердечник подпружинен. При протекании через катушку тока превышающего ток уставки, сердечник втягивается внутрь катушки, вызывая срабатывание защиты. Внешний вид электромагнитного расцепителя показан на рисунке.

Рис4.jpg

Как выбрать автоматический выключатель

Зная назначение защит, которыми оборудуются автоматические выключатели, и представляя их устройство, намного проще понять критерии выбора автоматических выключателей.

Мы уже упоминали, что автоматические выключатели могут иметь разное число полюсов. В однофазной сети обычно применяют однополюсные выключатели, а в трехфазной – трехполюсные. Двухполюсные и четырехполюсные выключатели часто применяю в качестве вводных автоматов различных щитов. С их помощью разрываются и фазы и ноль.

В принципе, выбор автоматического выключателя должен выполняться по трем критериям. По номинальному току, току перегрузки и току короткого замыкания. Номинальный ток автомата это максимально допустимый ток, при котором автоматический выключатель может находиться во включенном состоянии неограниченное время. Тепловая защита автомата обычно имеет кратность 1.2Iн – 1.4Iн. Поэтому, выбирая номинал автомата, мы практически определяем порог срабатывания защиты от перегрузки.

Стандартная линейка номинальных токов автоматических включателей наиболее часто применяемых в быту включает номиналы:

6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100А

Номинал автомата, чаще всего выбирается исходя из максимально допустимого тока лини. Например, нам нужно защитить двужильный медный провод в виниловой изоляции, имеющий сечение 2.5мм 2 который будет питать блок розеток на кухне. Максимально допустимый ток для открыто проложенного провода будет составлять 27А. Исходя из этого тока, для защиты линии нужно выбрать автоматический включатель на 25А. Теперь если мы подключим к розеткам несколько нагрузок, у которых суммарный ток будет превышать 25А, у нас сработает тепловая защита. Это поможет избежать опасного нагрева провода и его возгорание.

Что касается защиты от короткого замыкания, то кратность уставки этой защиты при питании розеток и других осветительных нагрузок можно выбирать минимальную.

Следует обратить внимание, что в рассмотренном примере защита нагрузки не является приоритетной задачей, так как мы не можем прогнозировать количество и мощность электроприемников одновременно подключаемых к блоку розеток в каждый конкретный момент времени. Соответственно не можем определить, потребляет ли та или иная нагрузка номинальный ток или она работает в аварийном режиме.

Если стоит задача защитить какой-нибудь конкретный электроприемник, например стиральную машину или электрическую плиту, то принцип выбора автоматического выключателя остается прежним. Только нужно ориентироваться не на предельно допустимый ток линии, а на номинальный ток нагрузки. При этом питающая линия должна быть рассчитана на этот ток или иметь некоторый запас по току.

Если индивидуальная нагрузка имеет в своем составе электрический двигатель, то в принципе защита от короткого замыкания должна иметь большую кратность, нежели защита «осветительных» нагрузок. Для защиты электродвигателей кратность отсечки повышают, потому что пусковые токи электромоторов могут превышать номинальные токи в четыре и более раза. Из-за этого при пуске может происходить ложное срабатывание электромагнитного расцепителя автомата. Чтобы такого не происходило, для электродвигателей применяют автоматы с более «грубой» защитой. Это касается не только защиты от токов КЗ, но и времятоковой характеристики теплового расцепителя. Все выше сказанное относится к так называемым «тяжелым пускам». В быту это правило можно игнорировать и всюду применять автоматы с характеристикой токовой защиты мгновенного действия типа С.

Выбор автоматического выключателя по мощности

В предыдущем разделе было рассмотрено, как сделать выбор автоматического выключателя по току. Иногда потребляемый ток не известен, а известна номинальная мощность нагрузки. Зная напряжение сети и мощность электроприемника легко рассчитать потребляемый ток. Для однофазной сети формула выглядит следующим образом:

Для трёхфазной сети при соединении электроприемников в «звезду» расчет выполняют по следующей формуле:

Для «треугольника» применяется формула:

Где P – мощность, I – ток, U – напряжение сети.

В этом материале рассмотрели критерии выбора автоматических выключателей в зависимости от максимально допустимого тока проводников или мощности подключаемой нагрузки. Надеемся, что сведенья, содержащиеся в статье, будут вам полезны.

Выводы и полезное видео по теме

Выбор УЗО с рассмотрением вариантов, а также пояснения особенностей различных схем их подключения:

Правила выбора УЗО, часть 1:

Правила выбора УЗО, часть 2:

Выбор подходящего УЗО, особенно при монтаже двухуровневых систем, лучше доверить профессионалам.

Проще один раз пригласить в дом опытного электрика и проконсультироваться у него, чем менять неподошедший товар в магазине. Ведь на кону стоит здоровье и жизни близких людей, которые будут пользоваться домашними электроприборами.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по выбору защитного устройства? Можете оставлять к публикации, участвовать в обсуждениях и делиться собственным опытом подбора УЗО для дома или квартиры. Форма для связи находится в нижнем блоке.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector