Sanitaryhygiene.ru

Санитары Гигиены
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Автоматический выключатель

Автоматический выключатель

Автоматический выключатель (механический) (МЭС 441-14-20), «автомат» — это механический коммутационный аппарат, способный включать, проводить и отключать токи при нормальном состоянии цепи, а также включать, проводить в течение заданного времени и автоматически отключать токи в указанном аномальном состоянии цепи, таких, как токи короткого замыкания. [1]

Содержание

Происхождение

Автомат защиты линии был изобретён американским учёным в 1836 году. Первую конструкцию автоматического выключателя описал Эдисон в 1879 году, в то время как его коммерческая система электроснабжения использовала плавкие предохранители. Конструкция современных автоматических выключателей была запатентована швейцарской компанией Brown, Boveri & Cie в 1924 году.

Роль в электрической цепи

Автоматические выключатели предназначены для многоразовой защиты электрических установок от перегрузок и коротких замыканий, то есть управляться токами короткого замыкания и перегрузки. Некоторые модели обеспечивают защиту от других аномальных состояний, например, от недопустимого снижения напряжения.

Нередко можно встретить ошибочное использование автомата защиты линии в качестве вводного выключателя нагрузки. Для того, чтобы исключить ошибочное включение при наличии аварии в цепи, автомат имеет механическую защиту (смотри иллюстрацию), разрывающую связь между ручным приводом и контактами (чаще всего роль такой защиты выполняет отсутствие жёсткой фиксации между ручным приводом и контактами) — из-за наличия этой защиты контакты могут не разомкнуться при переводе ручного привода в положение «выключено» и на обслуживаемом участке остаться опасное напряжение. Так же защита от аварий должна осуществляться на протяжении всей линии, а не в конце — по этой причине автомат защиты устанавливается в начале линии, где он будет защищать всю линию целиком по своему прямому назначению.

Главным отличием от плавкого предохранителя является возможность многократного использования.

Устройство

Автоматический выключатель конструктивно выполнен в диэлектрическом корпусе. Автоматический выключатель, рассчитанный на небольшие токи, часто имеет крепление для монтажа на DIN-рейку. Включение-отключение производится рычажком (1 на рисунке), провода подсоединяются к винтовым клеммам (2). Защелка (9) фиксирует корпус выключателя на DIN-рейке и позволяет при необходимости легко его снять (для этого нужно оттянуть защелку, вставив отвертку в петлю защелки). Коммутацию цепи осуществляют подвижный (3) и неподвижный (4) контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие для быстрого расцепления контактов. Механизм расцепления приводится в действие одним из двух расцепителей: тепловым или магнитным.

  • Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину (5), нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления. Время срабатывания зависит от тока (времятоковая характеристика) и может изменяться от секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатывать [2] тепловой расцепитель, составляет 1,45 от номинального тока предохранителя. Настройка тока срабатывания производится в процессе изготовления регулировочным винтом (6). В отличие от плавкого предохранителя, автоматический выключатель готов к следующему использованию после остывания пластины.
  • Магнитный (мгновенный) расцепитель представляет собой соленоид (7), подвижный сердечник которого также может приводить в действие механизм расцепления. Ток, проходящий через выключатель, течет по обмотке соленоида и вызывает втягивание сердечника при превышении заданного порога. Мгновенный расцепитель, в отличие от теплового, срабатывает очень быстро (доли секунды), но при значительно большем превышении тока: в 2÷10 раз от номинала, в зависимости от типа (автоматические выключатели делятся на типы(классы) B, C и D в зависимости от чувствительности мгновенного расцепителя).

Во время расцепления контактов может возникнуть электрическая дуга, поэтому контакты имеют особую форму и находятся рядом с дугогасительной решёткой (8).

Классификация

ГОСТ 9098-78 — устанавливает следующую классификацию автоматических выключателей

1. По роду тока главной цепи: постоянного тока; переменного тока; постоянного и переменного тока.

Номинальные токи главных цепей выключателей, предназначенных для работы при температуре окружающего воздуха 40 °C, должны соответствовать ГОСТ 6827. Номинальные токи для главных цепей выключателя выбирают из ряда: 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1 000; 1 600; 2 500; 4 000; 6 300 А. Дополнительно могут выпускаться выключатели на номинальные токи главных цепей выключателей: 1 500; 3 000; 3 200 А.

Номинальные токи максимальных расцепителей тока выключателей, предназначенных для работы при температуре окружающего воздуха 40 °C, должны соответствовать ГОСТ 6827. Допускаются номинальные токи максимальных расцепителей тока: 15; 45; 120; 150; 300; 320; 600; 1 200; 1 500; 3 000; 3 200 А

2. По конструкции: воздушный автоматический выключатель (англ.  Air Circuit Breaker, сокращенно АСВ ) от 800 А до 6 300 А, выключатель в литом корпусе (англ.  МССВ ) от 10 А до 2500 А , модульные автоматические выключатели (англ.  МСВ ) от 0,5 А до 125 А.

3. По числу полюсов главной цепи: однополюсные; двухполюсные; трехполюсные; четырехполюсные.

4. По наличию токоограничения: токоограничивающие; нетокоограничивающие.

5. По видам расцепителей: с максимальным расцепителем тока; с независимым расцепителем; с минимальным или нулевым расцепителем напряжения.

6. По характеристике выдержки времени максимальных расцепителей тока: без выдержки времени; с выдержкой времени, независимой от тока; с выдержкой времени, обратно зависимой от тока; с сочетанием указанных характеристик.

7. По наличию свободных контактов («блок-контактов» для вторичных цепей): с контактами; без контактов.

8. По способу присоединения внешних проводников: с задним присоединением; с передним присоединением; с комбинированным присоединением (верхние зажимы с задним присоединением, а нижние — с передним присоединением или наоборот); с универсальным присоединением (передним и задним).

9. По виду привода: с ручным; с двигательным; с пружинным.

10. По наличию и степени защиты выключателя от воздействия окружающей среды и от соприкосновения с находящимися под напряжением частями выключателя и его движущимися частями, расположенными внутри оболочки в соответствии с требованиями ГОСТ 14255.

Отключение

Отключение может происходить без выдержки времени или с выдержкой. По собственному времени отключения tс, о (промежуток от момента, когда контролируемый параметр превзошел установленное для него значение, до момента начала расхождения контактов) различают нормальные выключатели (tс, о = 0,02-1 с), выключатели с выдержкой времени (селективные) и быстродействующие выключатели (tс, о < 0,005 с).

Нормальные и селективные автоматические выключатели токоограничивающим действием не обладают. Быстродействующие выключатели, так же как предохранители, обладают токоограничивающим действием, так как отключают цепь до того, как ток в ней достигнет значения Іу.

Селективные автоматические выключатели позволяют осуществить селективную защиту сетей путём установки автоматических выключателей с разными выдержками времени: наименьшей у потребителя и ступенчато возрастающей к источнику питания.

Читайте так же:
Схема расключения проходных выключателей с 3 места

Характеристики

Ток мгновенного расцепления

Согласно ГОСТ Р 50345-99, автоматические выключатели делятся на следующие типы (классы) по току мгновенного расцепления:

  • тип B: свыше 3·In до 5·In включительно (где In — номинальный ток)
  • тип C: свыше 5·In до 10·In включительно
  • тип D: свыше 10·In до 20·In включительно

У европейских производителей классификация может несколько отличаться. В частности, имеется дополнительный тип A (свыше 2·In до 3·In). У отдельных производителей существуют дополнительные кривые отключения. Например, у АВВ имеются автоматические выключатели с кривыми K (8 — 14·In) и Z (2 — 4·In), соответствующие стандарту МЭК 60947-2.

Биметаллическая пластина

Селективность

В отличии от плавких предохранителей, автомат защиты линии имеет более сложную селективность. Это связано с наличием магнитного расцепителя. Селективности можно достичь следующими способами:

Сторона питанияСторона потребителяОписание
Плавкий предохранительАвтоматВ таком случае время срабатывания плавкого предохранителя больше, чем у автомата, соответственно быстрее сработает автомат защиты.
Автомат с характеристикой EАвтомат с характеристикой B, C или DВ таком случае время срабатывания автомата с характеристикой E больше, чем у автомата с характеристикой B, C или D, соответственно быстрее сработает автомат защиты с характеристикой B, C или D.
Автомат с характеристикой KАвтомат с характеристикой B или CВ таком случае время срабатывания автомата с характеристикой K больше, чем у автомата с характеристикой B или C, соответственно быстрее сработает автомат защиты с характеристикой B или C.
Автомат с характеристикой B, C или DАвтомат с характеристикой B, C или DСелективность будет достигнута только в одном единственном случае: если ток короткого замыкания на стороне потребителя будет недостаточен для срабатывания магнитного расцепителя на стороне питания. На практике желаемый результат достигается крайне редко, т.к. скорость срабатывания магнитных расцепителей одинакова, а зафиксировать ток короткого замыкания невозможно.
Автомат защитыПлавкий предохранительВозможно только с автоматическими выключателями в литом корпусе, у которых имеется возможность настроить кривую отключения. При использовании модульных автоматов защиты, селективность достигнута не будет.

Варианты исполнения

Автоматические выключатели выполняются одно-, двух-, трёх- или четырёхполюсными и имеют следующие конструктивные узлы: главной контактной системы, дугогасительной системы, привода, расцепляющего устройства, расцепителей и вспомогательных контактов.

Контактная система может быть трёхступенчатой (с главными, промежуточными и дугогасительными контактами), двухступенчатой (с главными и дугогасительными контактами) и при использовании металлокерамики одноступенчатой. Дугогасительная система может состоять из камер с узкими щелями или из камер с дугогасительными решётками. Комбинированные дугогасительные устройства — щелевые камеры в сочетании с дугогасительной решеткой применяют для гашения дуги при больших токах.

Для каждого исполнения автоматического выключателя существует предельный ток короткого замыкания, который гарантированно не приводит к выходу из строя автомата. Превышение этого тока может вызвать подгорание или сваривание контактов. Например, у популярных серий бытовых автоматов при токе срабатывания 6-50 А предельный ток обычно составляет 1 000-10 000 А.

Автоматические выключатели изготовляют с ручным и двигательным приводом, в стационарном или выдвижном исполнении. Привод автоматического выключателя служит для включения, автоматического отключения и может быть ручным непосредственного действия и дистанционным (электромагнитным, пневматическим и др.).

Автоматические выключатели имеют реле прямого действия, называемые расцепителями.

Расцепители

Расцепители — это электромагнитные или термобиметаллические элементы, служащие для отключения автоматического выключателя через механизм свободного расцепления при КЗ, перегрузках и исчезновении напряжения в первичной цепи. Механизм свободного расцепления состоит из рычагов, защелок, коромысел и отключающих пружин и предназначен для отключения автоматического выключателя, а также для устранения повторного включения автоматического выключателя на короткое замыкание при длительно существующей команде на включение.

Селективный автоматический выключатель (согласно DIN VDE 0641-21)

В отдельную группу можно выделить селективные автоматические выключатели (англ. Selective Main Circuit Breaker), имеющие в соответствии с немецким стандартом DIN VDE 0641-21 особую функцию селективности и исполняющий её независимо от напряжения сети. Селективный автоматический выключатель полностью селективен нижестоящим модульным (миниатюрным) автоматическим выключателям.

Почему срабатывают автоматические выключатели

Основные неисправности автоматических выключателей, их причины возникновения и способы устранения. Что делать, если автомат не включается или выбивает.

Если в квартире погас свет, отключились розетки, или перестала работать электроплита, то любой мало-мальски знакомый с электротехникой человек идет на площадку проверять в электрощите состояние автоматических выключателей. Чаще всего, устранение неисправности сводится к повторному включению автомата.

Факт срабатывания современного модульного автоматического выключателя определяется легко: ручка находится в положении «вниз», на ней отчетливо виден круглый знак – «ноль». Для включения достаточно повернуть эту ручку вверх, тогда появится горизонтальная черта, и можно будет считать, что миссия выполнена.

Многие квартиры на постсоветском пространстве оборудованы щитками с автоматами немного другого образца. Автоматические выключатели серии АЕ и им подобные имеют немного большие габариты, крепятся к основанию длинными винтами и обладают неприятным свойством: при срабатывании их ручка остается в прежнем, верхнем положении. Это затрудняет поиск сработавшего автомата, который необходимо выключить и снова включить, чтобы вновь подать напряжение.

Но все это, по большому счету, мелочи. Сработавший автомат говорит о какой-то неисправности, а нам надо разобраться, о какой именно.

Расцепители автоматических выключателей

Для начала надо выяснить хотя бы в общих чертах, что такое автоматический выключатель, и как он работает. Многим известно, что автомат разрывает «фазу». Многополюсный автомат может разрывать и нулевой рабочий проводник. Но разрывать цепь автомат может не только по желанию владельца, поворачивающего ручку вниз. На то это и «автоматический» выключатель, что выключиться он может и автоматически.

Необходимо это для того, чтобы защитить проводники и квартирное электрооборудование от повышенного электрического тока, способного вызвать пожар и разрушения. Причиной же возрастания тока может стать:

1. Перегрузка сети. Ее может вызвать включение неисправных электроприемников, или электроприемников, суммарная мощность которых превышает возможности сети. Последнее может быть связано и с неправильной электрической разводкой по квартире, когда на одну группу приходится большое количество штепсельных розеток. Каждая розетка в отдельности вполне может быть и не перегружена, но суммарный их ток может достигать недопустимых для одного автомата значений.

Для защиты от токов перегрузки в автоматических выключателях применяется тепловой расцепитель – биметаллический контакт, состояние которого зависит от температуры, которая, в свою очередь, зависит от протекающего электрического тока. Уставку, то есть, ток срабатывания теплового расцепителя обычно можно регулировать в небольших пределах.

Читайте так же:
Abb силовые автоматические выключатели 250а

2. Короткое замыкание в сети. Оно может быть вызвано неисправностью электропроводки или выходом из строя какого-либо электроприемника. Для новой электропроводки короткое замыкание может стать результатом ошибки в монтаже, например, при соединении проводов в ответвительной коробке. Физически короткое замыкание – это электрическое соединение фазного и нулевого проводника помимо нагрузки. Поскольку сопротивление цепи в этом случае ограничивается только сопротивлением проводов, то электрический ток мгновенно достигает очень большого значения.

Для защиты от сверхтоков короткого замыкания тепловой расцепитель автомата неэффективен: пока нагреется и разорвется биметаллический контакт, провода уже практически наверняка будут повреждены, а электрическая дуга вызовет возгорание. Поэтому в модульных автоматических выключателях всегда применяетсяэлектромагнитный расцепитель, скорость срабатывания которого составляет доли секунды с момента возрастания тока.

Итак, если в вашем квартирном щитке сработал автоматический выключатель, то можно, конечно, включить его вновь. Однако систематическое срабатывание говорит о какой-то проблеме, которую придется решать.

Короткое замыкание в цепи розеток

При мгновенном срабатывании автомата после его включения есть все основания полагать, что мы имеем дело с коротким замыканием – тепловой расцепитель так быстро не сработает. Убедиться в наличии замыкания можно при помощи мультиметра – сопротивление между нулевой рабочей шиной N и выводом автоматического выключателя при коротком замыкании должно быть близко к нулю. Разумеется, проводить подобные измерения можно, только при выключенном автомате.

Коль скоро мы убедились, что причина срабатывания – короткое замыкание, то необходимо выяснить, где именно оно произошло. Автоматические выключатели в щитке должны быть подобраны в соответствии с принципами селективности, а это значит, что сработать должен именно автомат, расположенный ближе всего к месту короткого замыкания. При этом выключатель реагирует только на замыкания в той части цепи, которая расположена после него относительно линии.

Поэтому, скажем, если срабатывает только вводной автоматический выключатель, то место замыкания с большой долей вероятности расположено прямо во вводном щите. При замыкании в пределах квартиры срабатывает групповой выключатель и зачастую вместе с ним – вводной автомат. В этом случае вводной аппарат можно смело включить вновь и выяснить, какая именно группа электроприемников подключена к проблемному проводу – эта группа не будет работать.

Выяснив этот вопрос, можно отключить все эти электроприемники и вновь ввести групповой автомат в работу. Если он не сработал, то причина состоит в неисправности одного из отключенных электроприборов. Найти конкретного виновника можно либо поочередным включением всех электроприемников, либо измерением их входного сопротивления. Второй способ не подходит для приборов, имеющих электронное управление. Неисправный прибор, разумеется, подлежит ремонту.

Если все приборы исправны, необходимо приступить к осмотру розеток, входящих в состав группы: пластиковые корпуса разобрать, проверить и подтянуть клеммные зажимы. После розеток наступает черед коробок. Их придется вскрыть. И если осмотр не выявит явных неисправностей, то провода надо разъединить, чтобы проверить сопротивление между жилами кабелей по отдельности. Такая проверка уже точно позволит определить, в каком именно из кабелей имеется замыкание. Поврежденная линия подлежит замене, а жилы в коробке необходимо вновь соединить с применением сертифицированных зажимов.

Короткое замыкание в цепи освещения

Если срабатывающий автоматический выключатель защищает цепи освещения, то проверку можно начать с введения автомата при выключенных выключателях. Не сработал автомат – можно поочередно щелкать выключателями для того, чтобы выяснить, в цепи какого именно из них имеется короткое замыкание. Таким образом сужаем область поиска до цепи группы светильников, вводимых с одного выключателя.

В этой группе следует тщательно осмотреть каждый светильник, выкрутив лампы и рассмотрев клеммные зажимы. Мультиметром можно измерить сопротивление между фазным и нулевым проводом со стороны каждого светильника. При этом можно определить светильник или кабельную линию, в которой произошло замыкание.

Если же короткое замыкание выявляется на всех светильниках группы, или присутствует в сети вне зависимости от положения выключателя, то местом замыкания, скорее всего, является ответвительная коробка освещения. Ее необходимо вскрыть и проверить точно так же, как в случае с замыканием розеточной сети. Ну, а если и в коробке полный порядок, то прозваниваем отдельные кабельные линии, разъединив их концы.

Перезагрузка

Перегрузка сети — Как уже говорилось, в случае перегрузки сети по току автоматическому выключателю требуется некоторое время для срабатывания. Обычно речь идет о нескольких минутах. Поэтому если автомат вышибает время от времени, то очень может быть, что вы имеете дело именно с перегрузкой.

Перегрузка цепи освещения — явление достаточно редкое, и чтобы его избежать, используйте только лампы, подходящие по мощности к вашим светильникам, а модернизацию цепи освещения производите с учетом резерва по мощности. Ведь цепи освещения отдельных квартир часто бывают защищены одним автоматом на десять ампер. Этого часто бывает и достаточно, но при установке большого количества дополнительных светильников в щитке необходимо предусмотреть дополнительный автомат освещения для их питания, особенно, если светильники галогеновые или с обычными лампами накаливания.

Перегрузка розеточной сети — это совсем не редкость. Во время проектирования и монтажа электропроводки в доме невозможно точно определить нагрузку на каждую группу. Поэтому для удобства жильцов на группу, включаемую одним автоматическим выключателем, приходится по три-четыре розетки. И, несмотря на то, что номинал автоматического выключателя обычно подбирается по сечению питающей жилы и не превышает 25 ампер, номинальный ток розеток может составлять 16 ампер.

Здесь есть все предпосылки для перегрузки, если все мощные электроприемники, такие как чайник, утюг, микроволновая печь и тому подобное, включить в розетки одной группы. Тут уж, разумеется, сработает автоматический выключатель. И чтобы подобного не происходило, необходимо равномерно распределять мощную нагрузку между группами, а при отсутствии такой возможности – не включать в сеть одновременно несколько мощных электроприемников.

Случается, что неисправный электроприбор потребляет повышенный ток, который приводит к перегрузке сети и срабатыванию автоматического выключателя. Замерить ток в бытовых условиях не всегда возможно, но если срабатывание теплового расцепителя происходит только при включении какого-то одного электроприемника, а номинальная мощность этого прибора не превышает 2,5 кВт, то следует произвести его ревизию на предмет наличия неисправностей.

Читайте так же:
Шкаф учета автоматический выключатель

Неисправность автоматического выключателя — не так уж и редко причиной постоянного срабатывания автоматических выключателей является неисправность последних. Даже среди новых автоматов допускается некоторое количество бракованных экземпляров. Их неспособность держать уставку (а касается это, в основном, тепловых расцепителей) часто выявляется только в ходе эксплуатации.

Поэтому при систематическом срабатывании теплового расцепителя автомата, прежде чем приступать к радикальным методам решения проблемы, можно просто произвести пробную замену автомата на схожий по номиналу и характеристике.

В заключение

В статье мы умышленно обошли стороной моменты, когда срабатывание автомата вызвано повреждением линии в ходе ремонтных работ – это тема отдельного разговора. По той же причине мы не стали касаться ситуации, когда срабатывает дифференциальный автоматический выключатель.

Но напоследок хотелось бы напомнить, что самый популярный способ решения проблемы срабатывающего автомата – замена его на автомат большего номинала – не допустим категорически. Автоматические выключатели – это аппараты, обеспечивающие защиту от пожара и повреждений. Их номинал подбирается именно с целью обеспечения безопасности. Произвольно выбранный автомат не выполнит своих функций и не защитит от опасных режимов работы электрической сети.

Время токовая характеристика

Электрический ток обладает одной отличительной чертой: он способен протекать только по замкнутому контуру. Если же эту цепь разорвать, то его действие сразу прекращается. Это свойство нашло воплощение в работе максимальных токовых защит, основанных на использовании предохранителей и автоматических выключателей.

Они подбираются таким образом, чтобы могли длительное время выдерживать номинальное значение протекающего через них тока. Этим обеспечивается надёжность электроснабжения потребителей. В то же время предохранители и автоматические выключатели обладают защитными функциями: во время возникновения аварийных режимов в контролируемой схеме они разрывают проходящий через них опасный ток.

При этом в комплексе учитываются два фактора:

  1. величина протекающего тока нагрузки
  2. продолжительность его воздействия

Плавкая вставка предохранителя перегорает от теплового воздействия, созданного проходящим по ней током.

Автоматический выключатель тоже учитывает температурный перегрев схемы и размыкает свои силовые контакты за счет работы теплового расцепителя. В то же время в его составе имеется еще одно устройство — электромагнитный расцепитель, который реагирует на превышение электромагнитной энергии, возникающей даже в импульсном режиме.

Подробнее про устройство, принцип действия и особенности эксплуатации автоматических выключателей и предохранителей рассказано здесь:

О работе всех этих устройств судят по определенным техническим характеристикам, которые принято называть время токовыми потому, что они точно определяют время срабатывания защит, учитывая его зависимость от кратности превышения тока аварийного режима относительно номинального состояния.

Время токовая характеристика (ВТХ) выражает графиками в декартовых координатах. По оси ординат располагают время, отсчитываемое в секундах, а абсцисс — отношение протекающего тока аварийного режима I к номинальной величине Iн коммутационного аппарата.

Для чего создается защитная характеристика у плавкой вставки

В целях правильной работы предохранителя внутри электрической схемы необходимо учитывать его:

  • технические возможности
  • условия проверок
  • назначение

Основные параметры защитной характеристики предохранителя

График срабатывания предохранителей при различных токах выражается кривой линией, разделяющей рабочее пространство координат на две части:

  1. рабочую область, в которой плавкая вставка остается целой и надежно обеспечивает протекание тока по защищаемой схеме
  2. зону протекания токов предельного отключения, в которой происходит разрыв электрической цепи

Первая часть на графике показана светло-зелёным цветом, а вторая выделена бежевым.

Время токовая характеристика

Защитная характеристика плавкой вставки предохранителя

Защитная характеристика у плавкой вставки лежит на границе этих двух зон. В пространстве рабочих токов предохранитель остается целым, а при увеличении их значений выше критического состояния перегорает.

Зона токов предельного отключения опасна для оборудования и должна быть отключена максимально быстро.

Защитная характеристика плавкой вставки выражает продолжительность отрезка времени от начала создания аварийного режима до момента его отключения, представленную в зависимости к превышения величины опасного тока над номинальным значением предохранителя.

Плавкая вставка характеризуется тремя видами токов:

  1. номинальным, который она способна выдерживать практически неограниченное время
  2. минимальным испытательным, под действием которого может проработать более одного часа
  3. максимальным испытательным, которое вызывает ее перегорание менее чем за один час

Плавкая вставка предохранителя защищает подключенную к ней схему от двух видов аварийных режимов:

  1. перегрузов повышенными нагрузками, которые отключаются с задержкой
  2. коротких замыканий — КЗ, требующих максимально быстрой ликвидации

Все эти режимы и виды токов учитываются при выборе предохранителя и плавкой вставки. Для этого разработаны математические соотношения, преобразованные графиками и таблицами в удобной форме.

Как создается защитная характеристика предохранителя

Плавкая вставка способна работать защитой только один раз. После этого она сгорает. Поэтому ее характеристику можно создать только косвенным путем.

Для этого на заводе выбирают случайным образом определённое количество образцов из каждой партии готовой продукции. Их используют для проведения дальнейших электрических испытаний под действием различных токов. По их результатам составляют таблицы и графики, которые позволяют судить о качестве выпущенной серии предохранителей.

Назначение защитной характеристики предохранителя

Плавкая вставка оценивается электрическими параметрами для решения чисто практической задачи: обеспечения правильного ее выбора по рабочим и защитным свойствам.

Для этого учитывают:

  • величину рабочего напряжения схемы, в которой должен работать предохранитель
  • предельный отключаемый ток у плавкой вставки, способный ее разорвать (отключить)
  • значение номинального тока предохранителя с учетом коэффициентов его нагрузки и отстройки от перегрузок.

Без использования защитной характеристики плавкой вставки правильно выбрать предохранитель для его надежной работы в электрической схеме невозможно.

Как работает время токовая характеристика у автоматического выключателя

На выбор время токовой характеристики оказывают влияние:

  • конструктивные особенности встроенных защит
  • конфигурация выбранного графика

Влияние конструкции защит автомата на форму его характеристики срабатывания

Обеспечением защитных свойств в автоматическом выключателе занимаются два встроенных устройства, работающие по принципам реле прямого действия. Они расцепляют силовые контакты автомата при превышении номинальных значений по критериям ограничения:

  1. тепловой нагрузки
  2. электромагнитного воздействия

Биметаллическая пластина теплового расцепителя воспринимает нагрев проводов обмотки. При его превышении она изгибается, выводя из удержания узел сцепления.

Время токовая характеристика

Принцип работы теплового расцепителя

Под действием усилия натяжения пружины поворачивается освобожденное от удержания подвижное коромысло, а его силовые контакты разрывают цепь питания.

Читайте так же:
Bjc розетки bjc выключатели bjc iris

У электромагнитного расцепителя отключение силовых контактов происходит за счет выбивания удерживающего рычага пружины ударом толкателя, которое происходит под воздействием тока аварийного режима.

Время токовая характеристика

Принцип работы электромагнитного расцепителя

В отличие от предохранителя с перегораемой плавкой вставкой оба этих устройства созданы для многоразового использования. Они позволяют оперативно восстанавливать отключения схемы после предотвращения ненормальных ситуаций.

Работа теплового расцепителя и электромагнитной отсечки входит в алгоритм отключения автоматического выключателя и комплексно учитывается при его срабатывании во время токовой характеристике.

Поскольку температура окружающей среды и биметаллической пластины влияют на скорость работы защит, то все измерения принято проводить при +30 градусах Цельсия.

График время токовой характеристики для автоматического выключателя представляет собой сложную линию, выделенную буквами АВС. Верхний участок АВ соответствует работе теплового расцепителя, а его нижняя часть ВС — электромагнитной отсечке.

Время токовая характеристика

Время токовая характеристика автоматического выключателя

Время токовая характеристика, основные параметры графика

Учет влияния температуры

В отличие от защитной характеристики плавкой вставки предохранителя у автоматического выключателя график ВТХ представлен двумя линиями:

  1. верхней, учитывающей срабатывание защит непосредственно из холодного состояния +30 О С
  2. нижней, созданной после повторного включения, когда конструкция автомата не успела остыть

Зона между этими двумя крайними графиками выделена цветом. При работе автоматического выключателя следует учитывать, что он может находиться где-то внутри показанной зоны. В этом случае время отключения аварийных токов несколько сокращается в прогретом состоянии и увеличивается в холодном. За счет этого создается разброс параметров срабатывания.

Температура конструктивных элементов может оказывать значительное влияние на время срабатывания автомата. Особенно актуальным это становится при проведении электрических проверок, требующих нескольких измерений. Для их повторов необходимо обеспечивать время на остывание защит до +30 градусов.

Деление ВТХ на зоны

Автоматические выключатели строго разделяют по зонам время токовой характеристики для выделения эксплуатационных областей:

  • внутри первой должно обеспечиваться надежное протекание рабочих токов
  • а во второй — происходить отключения аварийных режимов

Линия токов условного нерасцепления

С целью обозначения первой области на оси абсцисс графика выбрано значение 1,13 I/I ном. Его называют точкой условного нерасцепления. Ниже этих токов отключение автоматического выключателя не должно происходить.

При ее достижении автоматические выключатели с номинальным значением токов до 63 ампер должны отключаться через 1 час, а с большими номиналами — через два.

Время токовая характеристика

Время токовая характеристика автоматического выключателя

Местоположение точки условного расцепления в обязательном порядке указывается на графике ВТХ.

Линия токов условного расцепления

Точка на оси абсцисс с величиной 1,45 I/I ном — это второе граничное значение зоны токов условного расцепления и нерасцепления силовых контактов.

Время токовая характеристика

Время токовая характеристика автоматического выключателя

Точка 1,45 I/I ном характеризует токи условного расцепления, она тоже обозначается на всех графиках ВТХ. При достижении подключенной к автомату нагрузки такой величины он должен отключиться за время:

  • меньшее, чем 1 час, если его номинал до 63 ампер
  • не дольше двух часов, когда номинальный ток превышает эту величину в 63 ампера

Вышеприведённый график показывает, что у выбранного автоматического выключателя время отключения аварийного режима из холодного состояния составляет 1 час, а при его нагреве может уменьшиться вплоть до 40 секунд.

Практическое применение параметров ВТХ

Анализ использования время токовой характеристики автоматических выключателей по токам условного расцепления силовых контактов позволяет учитывать длительность протекания перегрузок в подключенной электрической схеме. Это важно делать потому, что они могут повредить оборудование.

Например, при выборе автомата с номиналом на 16 ампер и нахождении его в холодном состоянии ток условного расцепления в 1,45∙16=23,2 ампера будет действовать на подключенную электропроводку в течение одного часа. Этого времени вполне достаточно для того, чтобы перегреть изоляцию медных проводов сечением 1,5 мм кв и вывести ее из строя, создать условия для возникновения пожара. А случаи защиты таких жил, да и алюминиевых на 2,5 мм кв, подобными автоматами еще часто встречаются на практике.

Чтобы исключить подобные ситуации рекомендуется внимательно анализировать время токовую характеристику автоматических выключателей применительно к подключенной к ним нагрузке. Для облегчения их выбора создана таблица соответствия номинальных токов и площадей поперечного сечения медных жил кабелей и проводов.

Время токовая характеристика

Таблица выбора автоматических выключателей по номинальному току и сечению жил кабельной линии

Производители автоматических выключателей всю свою продукцию проверяют на соответствие с принятыми стандартами. Основные требования к автоматам изложены в ГОСТ Р 50345—2010. Однако на некоторых участках время токовые характеристики у каждого завода могут незначительно отличаться. Эту особенность необходимо учитывать при выборе определенной модели и ее проверках.

Типы время токовых характеристик автоматических выключателей

Защиты автоматов могут создаваться с различным назначением для условий эксплуатации. По этим показателям графики их ВТХ обладают разными границами срабатывания по времени. Это позволяет их отстраивать по селективности, избегать ложных отключений оборудования. Автоматические выключатели выпускаются для бытового или промышленного использования.

Время токовая характеристика

Виды время токовых характеристик автоматических выключателей

Бытовые автоматы классифицируют тремя группами В, С и D:

  1. класс В предназначен для защиты протяженных линий и систем освещения. Кратность токов для его срабатывания лежит в пределах 3÷5 Iном
  2. класс С защищает розеточные группы или оборудование, создающее умеренные пусковые токи. Кратность токов 5÷10 Iном
  3. класс D применяют для защиты потребителей, обладающих повышенными пусковыми токами, например, трансформаторов или станков с мощными асинхронными электродвигателями. Кратность токов 10÷20 Iном

Автоматические выключатели типа В являются более чувствительными. Ими принято защищать оконечные потребители внутри квартир и домов. А в качестве вводного автомата лучше устанавливать те, которые относятся к типу С.

Качество состояния электропроводки и величина сопротивления петли фаза-ноль может влиять на выбор автоматического выключателя. Старая изоляция с высоким содержанием токов утечек и завышенными показателями петли способны ухудшить условия срабатывании автомата типа С или привезти к его отказу. В таких ситуациях применяют класс В.

Промышленные автоматы классифицируют тремя группами:

  1. класс L — более 8 Iном
  2. класс Z — более 4 Iном
  3. класс K — более 12 Iном

Среди производителей стран Европы встречаются модели автоматов с классом А, который имеет границу кратности токов 2÷3 Iном.

Все эти особенности необходимо учитывать при выборе конструкции автоматического выключателя и его проверках. Автоматы, обозначенные одним и тем же номиналом, в зависимости от типа время токовой характеристики, обладают разными временами срабатывания.

Читайте так же:
Mosaic выключатель двухклавишный 2 модуля

Характеристики автоматических выключателей: A, B, C, D, K и Z

Характеристики автоматических выключателей: A, B, C, D, K и Z

На сегодняшний день автоматические выключатели стали незаменимым частью электрической цепи как на производстве, так и в быту. Все автоматические выключатели обладают множеством параметров, один из которых – время токовая характеристика. В данной статьи мы рассмотрим, чем отличаются автоматы с время токовой характеристиками категории A, B, C, D и где данные выключатели применяются.

Работа автоматического выключателя

Независимо от того к какому классу относится автоматический выключатель, его основная задача — это срабатывание в случае появления чрезмерного тока в сети, и прежде, чем произойдет повреждение защитного оборудования и кабеля автомат должен обесточить сеть.

В сети бывают 2 вида опасных для сети токов:

Сверхтоки вызванный КЗ. Причиной возникновения короткого замыкания является замыкание нейтрального и фазного проводника между собой. В обычном состоянии фазный и нейтральный провод подключены к нагрузке отдельно друг от друга.

Токи перегрузки. Появление таких токов зачастую происходит в том случае, если суммарная мощность подключенных устройств к линии превышает предельно допустимую норму.

Токи перегрузки

Токи перегрузки зачастую бывают немного больше номинального значения тока автомата, поэтому токи перегрузки как правило не вызывают повреждение цепи в случае недолговременной продолжительности действия. Следовательно, нам не нужно мгновенно отключать сеть в данном случае (зачастую величина тока быстро приходит в норму). В каждом автоматическом выключателе предусмотрено определенное превышение силы тока, которое приводит к срабатыванию автомата.

Время срабатывания автоматического выключателя связано с величиной перегрузки. При значительном превышении номинала выключение автомата происходит за считанные секунды, а при небольшом превышении нормы, срабатывание автомата может произойти в течении часа и больше. Данная особенность обусловлена использованием в автомате биметаллической пластины, которая изгибается при нагреве током превышающего норму и тем самым приводит к срабатыванию автомата. Чем большее значение тока, тем быстрее изгибается пластина и тем раньше срабатывает автомат.

Токи КЗ

При правильном выборе автомата, ток КЗ должен приводить к его мгновенному срабатыванию. За обнаружение и немедленную реакцию автомата отвечает электромагнитный расцепитель. Конструктивно расцепитель представляет собой соленоид с сердечником. Под воздействием сверхтока сердечник вызывает мгновенное срабатывание автомата и данное отключение должно происходить в течении доли секунд.

Здесь мы плавно переходим к основному вопросу, которому посвящен наш материал. Существует, как мы уже говорили, несколько классов АВ, различающихся по времятоковой характеристике. Наиболее распространенными из них, которые применяются в бытовых электросетях, являются устройства классов B, C и D. Автоматические выключатели, относящиеся к категории A, встречаются значительно реже. Они наиболее чувствительны и используются для защиты высокоточных аппаратов.

Теперь мы плавно переходим к главному вопросу связанному с срабатыванием автоматических выключателей в зависимости от его времятоковой характеристики. Между собой эти устройства различаются по току мгновенного расцепления. Его величина определяется кратностью тока, проходящего по цепи, к номиналу автомата.

Автоматы типа МА

Главная особенность подобных устройств – отсутствие в них теплового расцепителя. Обычно подобные устройства ставят для защиты электрических моторов и прочих мощных устройств.

Устройства класса А

Автоматы класса А имеют самый высокий порог чувствительности. В устройствах с времятоковой характеристикой А, тепловой расцепитель, как правило срабатывает в случае превышении воздействующей силы тока на 30% больше номинала выключателя.

Стоит учесть, что подобные автоматы устанавливаются в линии, в которой не допустимы даже кратковременные перегрузки. К примеру, это может быть цепь с полупроводниковыми элементами.

Защитные устройства класса B

Все устройства категории В имеют меньшую чувствительность, в сравнении с устройствами категории А. Срабатывание электромагнитного расцепителя в них происходит при превышении номинала автомата на 200%. При этом время срабатывания данных устройств составляет 0,015 сек.

Устройства категории В используются для установки в линиях, в которые включены приборы освещения, розетки и также в других цепях, в которых отсутствует пусковые токи или они имеют минимальное значение.

Устройства категории С

Устройства типа С весьма распространены в бытовых сетях. Устойчивость к перегрузкам у данных устройств выше, нежели у всех вышеперечисленных. Чтобы произошло срабатывание соленоида электромагнитного расцепителя, требуется превышение проходящего через расцепитель тока в 5 раз выше номинального значения. Тепловой расцепитель срабатывает в случае превышения номинала в 5 раз через 1,5 сек.

Как упоминалось ранее выключатели с времятоковой характеристикой С обычно устанавливаются в бытовых сетях. Данные устройства отлично работают в роли вводных устройств для защиты общей сети.

Вы можете купить автоматические выключатели категории С от лучших производителей:

Автоматические выключатели категории D

Выключатели категории D имеют наиболее высокую перегрузочную способность. Электромагнитная катушка в устройстве срабатывает при превышении номинала автомата, как минимум в 10 раз.

Тепловой расцепитель срабатывает через 0,4 сек.

Зачастую устройства категории D применяются в общих сетях зданий и сооружений в роли страховки. Данные устройства срабатывают в том случае, если не произошло своевременное срабатывание автоматов защиты цепи в отдельных помещениях. Также автоматы категории D могут устанавливаться в цепях с большими пусковыми токами.

Вы можете купить автоматические выключатели категории D здесь:

Защитные устройства категории K и Z

Автоматы категории K и Z встречаются довольно редко. Устройства категории К имеют большой разброс в значениях тока, требуемых для электромагнитного расцепителя. К примеру, для цепи переменного тока данный показатель должен превышать номинал в 12 раз, а в случае применения в цепи постоянного тока, в 18 раз. Электромагнитный соленоид срабатывает через 0,02 сек. Тепловой расцепитель может сработать при превышении номинала всего на 5%.

Из-за своих свойств устройства категории К применяются в цепях с исключительно индуктивной нагрузкой.

Устройства категории Z также имеют различные токи срабатывания соленоида электромагнитного расцепителя, но разброс для данного варианта, не настолько большой, как в выключателях с категорией К. В цепи постоянного тока величина тока должна быть в 4,5 раза выше номинала, а в сетях переменного тока для срабатывания автомата, ток должен превысить автомат в 3 раза. Устройства категории Z обычно используют для защиты электроники.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector