Sanitaryhygiene.ru

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

Время-токовая характеристика автоматического выключателя

Время-токовая характеристика автоматического выключателя

Когда все приборы и сама электрическая сеть функционируют в нормальном режиме, в них наблюдается обычное течение тока. Данное явление в полной мере касается и автоматического выключателя. Однако в случае превышения силой тока, по каким-либо причинам, своего номинального значения, срабатывает расцепитель защитного устройства и цепь размыкается. Параметр такого срабатывания известен как время-токовая характеристика автоматического выключателя. Она представляет собой зависимость времени срабатывания автомата и соотношения между реальным током, протекающим через автомат и номинальным током прибора.

Для чего нужна время-токовая характеристика

Время-токовая характеристика автоматического выключателя

Сложности практического применения этого параметра в первую очередь связаны с графиками, которые необходимо правильно читать и применять на практике. Отключение автоматов с одинаковым номиналом будет происходить не одинаково в случае различных превышений тока. Поэтому для каждого типа выключателей существует собственная кривая, отображаемая на графике. Это дает возможность использования автоматических выключателей с разными характеристиками для определенного типа нагрузки.

В результате, автоматический выключатель выполняет защитную токовую функцию и одновременно сводит до минимума ложные срабатывания. Именно в этом и заключается основное практическое значение время-токовой характеристики.

В области энергетики нередко возникают ситуации, при которых увеличение тока на короткое время не связано с возникновением аварийного режима работы. В этих случаях защитные устройства не должны реагировать на подобные изменения. Это происходит при включении электродвигателей, когда наблюдается значительный скачок тока, в несколько раз превышающий номинальное значение. Если следовать логическим выводам, должно произойти обязательное отключение автомата. Например, если устройство установлено на 10 А, а пусковой ток составляет 12 А, это приведет к непременному срабатыванию защиты. Чтобы этого не произошло, требуется увеличить порог срабатывания, например, до 16 ампер. Однако в случае короткого замыкания устройство может и не отключиться.

Слишком низкий уровень срабатывания приведет к тому, что автомат будет реагировать даже на незначительные скачки. Решить данную проблему позволяет время-токовая характеристика, определяющая основной режим работы каждого защитного устройства.

Время-токовые характеристики автоматов

Срабатывание автоматических выключателей происходит за счет действия его основных элементов – теплового и электромагнитного расцепителя. Конструкция теплового расцепителя состоит из биметаллической пластины, нагревающейся под действием протекающего тока. В результате, она изгибается и приводит в действие механизм расцепления. Для срабатывания необходима длительная нагрузка, обратно пропорциональная выдержке по времени. Уровень перегрузки напрямую влияет на нагрев пластинки и время срабатывания теплового расцепителя.

Основными составляющими электромагнитного расцепителя служат катушка и сердечник. При достижении током определенного уровня, магнитное поле катушки втягивает сердечник, под действием которого срабатывает расцепляющий механизм. Устройство мгновенно срабатывает при коротких замыканиях, не дожидаясь нагрева теплового расцепителя. Время срабатывания автомата зависит от силы тока, проходящего через автоматический выключатель. Данная зависимость как раз и представляет собой времятоковую характеристику защитного устройства.

На корпусе каждого прибора наносятся латинские символы В, С и D. Каждый из них соответствует кратности уставки электромагнитного расцепителя к номинальному значению автомата. То есть, с помощью этих букв отображается ток мгновенного срабатывания расцепителя или чувствительность автоматического выключателя. Данный параметр обозначает минимальный ток, при котором происходит мгновенное отключение защитного устройства. Таким образом, латинскими буквами обозначается времятоковая характеристика каждого конкретного автомата. Символ «В» соответствует характеристикам 3-5 х ln, «С» – 5-10 х ln и «D» – 10-20 х ln.

Значение этих цифр необходимо рассмотреть на примере двух автоматов, равных по мощности, то есть, с одинаковым номинальным током, например, модели В16 и С16. Для выключателя В16 диапазон срабатывания электромагнитного расцепителя составит 16 х (3-5) = 48-80 А. Соответственно, у автомата С16 этот диапазон будет находиться в пределах 16 х (5-10) = 80-160 ампер. Таким образом, при наличии тока в 100 А, произойдет мгновенное отключение модели В16, а устройство С16 отключится лишь через несколько секунд после нагрева биметаллической пластины.

Читайте так же:
Принцип действия автоматического выключателя abb

Для жилых и административных зданий наиболее подходящими вариантами считаются автоматы с маркировкой В и С. Это связано с отсутствием больших пусковых токов и крайне редким включением электродвигателей повышенной мощности. Автоматы категории D используются в основном на тех объектах, где имеются мощные электродвигатели и другие устройства с большими пусковыми токами.

График время токовой характеристики обязательно учитывает температуру самого защитного устройства. В случае первого срабатывания времени на отключение затрачивается больше, поскольку биметаллическая пластинка холодная. При повторном срабатывании, когда пластинка уже была ранее разогрета, отключение происходит быстрее.

График время-токовой характеристики

Данный график показывает время токовые характеристики для различных типов автоматических выключателей – В, С и D. Основным параметром является значение тока, протекающего через устройство защиты, и оказывающего непосредственное влияние на время отключения. Отношение тока, протекающего в цепи, и номинального тока автомата отображается в виде l/ln на оси Х. Время срабатывания устройства, измеряемое в секундах, фиксируется на оси У

Поскольку каждый автомат состоит из электромагнитного и теплового расцепителя, то и представленный график условно делится на два участка. На крутом участке отражается работа теплового расцепителя, защищающего от перегрузок, а в более пологой части отображено действие электромагнитного расцепителя, выполняющего отключение при коротких замыканиях.

На графике наглядно видно, что при различных нагрузках, изменяется и время отключения устройства. Время отключения при одинаковой нагрузке у холодного и горячего автомата будет разным. Таким образом, график времятоковой характеристики позволяет заранее выполнить все необходимые расчеты и выбрать наиболее подходящее защитное устройство для конкретных условий эксплуатации.

Выбор автомата для дома

Для большинства квартир рекомендуются автоматические выключатели категории В, обладающие повышенной чувствительностью. Его срабатывание при перегрузках происходит так же, как и у автомата типа С. Однако в случае короткого замыкания их действия могут отличаться.

Идеальными условиями считается наличие нового дома, хорошего состояния сети, расположение подстанции возле объекта. Большое значение имеет качество всех соединений. В такой ситуации при коротком замыкании может сработать даже вводный автомат.

Совершенно иные условия в старых домах. Как правило в них очень старая электропроводка, обладающая высоким сопротивлением. Тока может оказаться недостаточно, и при коротком замыкании автомат не сработает. На таких объектах времятоковая характеристика автоматического выключателя должна обязательно соответствовать категории В. Это условие касается не только квартир, но также дач и старых сельских домов.

Токи автоматических выключателей

Токи автоматических выключателей

Защита

Автоматический выключатель (АВ), являясь устройством защиты от различных электрических токов в цепи, обладает характеристиками, которые описывают параметры токовой защиты. Такими характеристиками являются токи, протекающие через автоматический выключатель, а именно, ток предельной коммутационной способности автомата, номинальный ток автоматического выключателя, который вместе с кривой отключения определяет ток срабатывания электромагнитного расцепителя автомата и ток срабатывания теплового расцепителя АВ. Описание указанных токов автоматических выключателей указывается на передней панели прибора и является обязательной частью маркировки электрического автомата.

номинальный ток автомата

Номинальный ток автоматического выключателя

Номинальный ток автоматического выключателя указывается на передней, доступной и хорошо видной при эксплуатации, части автомата. Обозначение номинального тока автоматического выключателя производится числом, обычно следующим за латинской буквой, обозначающей время-токовую характеристику автомата. Число, обозначающее номинальный ток автоматического выключателя обозначает, что автомат предназначен для защиты электропроводки, рабочий ток которой больше или равен номинальному току автоматического выключателя.

Читайте так же:
Поплавковый выключатель джилекс как подключить

Ток теплового расцепителя автоматического выключателя

Номинальный ток автомата является параметром определяющим ток срабатывания теплового расцепителя автоматического выключателя. До тех пор, пока ток, протекающий в проводке и через защищающий ее автомат меньше, чем номинал автомата, ничего не происходит, однако, при превышении значения протекающего тока над значением номинального тока автомата, произойдет отключение автомата. Скорость срабатывания автоматического выключателя, то есть время, через которое автомат разомкнет силовой контакт, разорвет цепь и отключит напряжение, зависит от времени протекания превышенного тока и характеристической кривой автоматического выключателя. Например, для автомата С16, номинальный ток которого равен 16А, а характеристическая кривая соответствует графику C, отключение автомата при токе в проводке равному 32 ампера, произойдет в период времени от 18 секунд до 150 секунд, а трехкратное превышение номинала, то есть протекающий ток равен 48 Амп., автоматический выключатель выключится в диапазоне времени от 4 до 50 секунд, а десятикратное превышение номинального тока для автоматического выключателя C16 приведет к его отключению за время меньшее 10 секунд. Для каждого значения тока можно рассчитать время отключения теплового расцепителя используя график время-токовой характеристики рассматриваемого автомата.

Ток электромагнитного расцепителя автомата

Ток, протекающий через электромагнитный расцепитель автоматического выключателя приводит к выключению автомата при быстром и значительном превышении над номинальным током автоматического выключателя, что обычно происходит при коротком замыкании в защищаемой проводке. Короткому замыканию соответствует очень быстро нарастающий высокий ток, что и учитывает устройство электромагнитного расцепителя, позволяющего практически мнгновенно воздействовать на механизм расцепления автоматического выключателя при быстром возрастании тока, протекающего по катушке соленоида расцепителя. Скорость срабатывания электромагнитного расцепителя составляет менее 0,05 секунд.

Предельный ток автоматического выключателя

предельный ток автомата
Предельным током автоматического выключателя называется максимальный электрический ток, который может быть отключен автоматическим выключателем. Предельный ток автоматического выключателя так же называется ПКС и указывается в маркировке на передней поверхности. Маркировка предельного тока автоматического выключателя может указываться в амперах, обозначаясь как 3000, 4500, 6000 или 10000, при этом, цифра предельного тока автоматического выключателя указывается в прямоугольнике, без указания размерности.

В связи с отсутствием размерности, цифра в прямоугольнике иногда воспринимается неверно и трактуется как например: допустимое количество включений и выключений автомата, гарантированное количество срабатываний и другие неверные варианты.

Предельный ток автоматического выключателя определяет применение такого автомата в зависимости от максимально возможного тока короткого замыкания, который может возникнуть в защищаемой электропроводке. Для большинства бытовых электроустановок вполне достаточно ПКС 4500 Ампер, так как состояние бытовых электросетей не позволяет току короткого замыканяи превысить значение в 3000 — 4000 ампер, однако в некоторых случаях коротких замыканий, через автоматический выключатель может протекать ток, превышающий 4500 ампер. В случае применения 4,5kA автомата, при таком превышении тока, автоматический выключатель не сможет отключить питание, так как контактная группа, под действием столь высокого тока перегреется и сварится — пригорит. Механической силы, запасенной в механизме расцепления не хватит для того что бы оторвать сварившиеся контакты друг от друга и автомат не выключит питание, поддерживая ток КЗ, что приведет, в лучшем случае к расплавлению и порче проводки, а в худшем — пожару.

Типы автоматических выключателей и их различия

Типы автоматических выключателей и их различия

Сегодняшний рынок электрической защитной техники предлагает очень широкий выбор автоматических выключателей. Это самые разные модели устройств, подходящие для различных электрических сетей. Рассмотрим же более детально типы и различия автоматических выключателей.

В первую очередь все автоматические выключатели делятся на выключатели постоянного тока, выключатели переменного тока и универсальные, которые работают в электрических сетях, как с постоянным, так и с переменным током.

Читайте так же:
Окпд 2 выключатель клавишный

Одно из главных различий всех автоматических выключателей это показатель номинального тока для каждого конкретного устройства. Минимальный номинальный ток, при котором могут работать автоматические выключатели, составляет 1 А. Пример такого устройства это «Автоматический выключатель АВВ 1-пол. S201 C1». Максимальный номинальный ток – 6300 А.

Еще одно различие автоматических выключателей заключается в показателе номинального напряжения. Преимущественно, большинство таких устройств предназначены для работы в электрических сетях с номинальным напряжением в 220 В, 380 В и 400 В. Для работы в электрической сети в напряжением в 220 В подойдет модель «Автоматический выключатель Legrand 2-полюсный 100А-2М(тип С)». Примером модели, предназначенной для работы в электрической сети с напряжением в 380 В, может служить устройство «Автоматический выключатель ВА47-29 4Р 6А 4,5кА х-ка С ИЭК». Для электрических сетей с номинальным напряжением в 400 В используют «Автоматический выключатель DX 3P C10A 6,0кА(Legrand)».

Все модели автоматических выключателей классифицируются также в зависимости от количества полюсов. Выделяют однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные автоматические выключатели. Примером однополюсной модели может служить «Автоматический выключатель DX 1P C6A 6,0kA(Legrand)». В качестве примера двухполюсного устройства можно привести модель «Автоматический выключатель Legrand 2-полюсный 100А-2М(типС)». Пример трехполюсного выключателя это «Автоматический выключатель АВВ 3-пол. SH203L C20». И, наконец, в качестве примера четырехполюсного автоматического выключателя можно назвать «Автоматический выключатель АВВ 4-пол. S204 C25».

Еще одно важное различие автоматических выключателей это скорость их срабатывания. Здесь выделяют быстродействующие, селективные (с выдержкой времени) и нормальные устройства. Время срабатывания нормальных автоматических выключателей варьируется в пределах от 0,02 с до 0,1 с. Время срабатывания селективных устройств – до 1 с. А время срабатывания быстродействующих автоматических выключателей составляет не больше 0,005 с. Селективные автоматические выключатели используются в тех случаях, когда необходимо установить селективную защиту электрических сетей. Для этого устанавливают несколько различных автоматов такого типа с разными выдержками времени.

Также при выборе автоматического выключателя стоит обратить внимание на его тип по току мгновенного расцепления. Всего выделяют три типа: B, C и D. Устройства типа В срабатывают при 3-5 номинальных токах. Автоматические выключатели типа С срабатывают при 5-10 номинальных токах. А устройства типа D – при 10-20 номинальных токах. Также у некоторых производителей автоматических выключателей введены дополнительные типы, такие как A, K и Z. Автоматические выключатели типа А срабатывают уже при 2-3 номинальных токах. А данные о других типах лучше всего смотреть в таблицах автоматических выключателей конкретно по каждому производителю.

Автоматические выключатели отличаются не только своими характеристиками, но и компаниями-производителями. На сегодняшний день самыми популярными производителями автоматических выключателей являются российская компания «ИЭК», французская компания «Legrand» и немецкая компания «АВВ». Эти компании зарекомендовали себя как производители качественной защитной автоматической техники для электрических сетей всех видов. Их продукция популярна не только на родине этих компаний, но и далеко за их пределами.

Типы автоматических выключателей и их различия

Сегодняшний рынок электрической защитной техники предлагает очень широкий выбор автоматических выключателей. Это самые разные модели устройств, подходящие для различных электрических сетей. Рассмотрим же более детально типы и различия автоматических выключателей.

В первую очередь все автоматические выключатели делятся на выключатели постоянного тока, выключатели переменного тока и универсальные, которые работают в электрических сетях, как с постоянным, так и с переменным током.

Одно из главных различий всех автоматических выключателей это показатель номинального тока для каждого конкретного устройства. Минимальный номинальный ток, при котором могут работать автоматические выключатели, составляет 1 А. Пример такого устройства это «Автоматический выключатель АВВ 1-пол. S201 C1». Максимальный номинальный ток – 6300 А.

Читайте так же:
Не работает выключатель духовки

Еще одно различие автоматических выключателей заключается в показателе номинального напряжения. Преимущественно, большинство таких устройств предназначены для работы в электрических сетях с номинальным напряжением в 220 В, 380 В и 400 В. Для работы в электрической сети в напряжением в 220 В подойдет модель «Автоматический выключатель Legrand 2-полюсный 100А-2М(тип С)». Примером модели, предназначенной для работы в электрической сети с напряжением в 380 В, может служить устройство «Автоматический выключатель ВА47-29 4Р 6А 4,5кА х-ка С ИЭК». Для электрических сетей с номинальным напряжением в 400 В используют «Автоматический выключатель DX 3P C10A 6,0кА(Legrand)».

Все модели автоматических выключателей классифицируются также в зависимости от количества полюсов. Выделяют однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные автоматические выключатели. Примером однополюсной модели может служить «Автоматический выключатель DX 1P C6A 6,0kA(Legrand)». В качестве примера двухполюсного устройства можно привести модель «Автоматический выключатель Legrand 2-полюсный 100А-2М(типС)». Пример трехполюсного выключателя это «Автоматический выключатель АВВ 3-пол. SH203L C20». И, наконец, в качестве примера четырехполюсного автоматического выключателя можно назвать «Автоматический выключатель АВВ 4-пол. S204 C25».

Еще одно важное различие автоматических выключателей это скорость их срабатывания. Здесь выделяют быстродействующие, селективные (с выдержкой времени) и нормальные устройства. Время срабатывания нормальных автоматических выключателей варьируется в пределах от 0,02 с до 0,1 с. Время срабатывания селективных устройств – до 1 с. А время срабатывания быстродействующих автоматических выключателей составляет не больше 0,005 с. Селективные автоматические выключатели используются в тех случаях, когда необходимо установить селективную защиту электрических сетей. Для этого устанавливают несколько различных автоматов такого типа с разными выдержками времени.

Также при выборе автоматического выключателя стоит обратить внимание на его тип по току мгновенного расцепления. Всего выделяют три типа: B, C и D. Устройства типа В срабатывают при 3-5 номинальных токах. Автоматические выключатели типа С срабатывают при 5-10 номинальных токах. А устройства типа D – при 10-20 номинальных токах. Также у некоторых производителей автоматических выключателей введены дополнительные типы, такие как A, K и Z. Автоматические выключатели типа А срабатывают уже при 2-3 номинальных токах. А данные о других типах лучше всего смотреть в таблицах автоматических выключателей конкретно по каждому производителю.

Автоматические выключатели отличаются не только своими характеристиками, но и компаниями-производителями. На сегодняшний день самыми популярными производителями автоматических выключателей являются российская компания «ИЭК», французская компания «Legrand» и немецкая компания «АВВ». Эти компании зарекомендовали себя как производители качественной защитной автоматической техники для электрических сетей всех видов. Их продукция популярна не только на родине этих компаний, но и далеко за их пределами.

Специальные предложения для оптовиков! Отличная выгода + индивидуальное обслуживание

Нормирование коммутационной способности выключателей

Под коммутационной способностью выключателя понимают eго способность отключать и включать электрические цепи при КЗ. Соответственно установлены понятия номинального тока отключения Iот.ном и номинального тока включения Iвк.ном.

Номинальный ток отключения

Тяжесть процесса отключения (в части, относящейся к току) определяется в основном действующим значением периодической составляющей отключаемого тока. Поэтому условились под номинальным током отключения понимать наибольшее допустимое действующее значение чисто симметричного тока или наибольшее допустимое значение периодической составляющей асимметричного тока к моменту τ размыкания дугогасительных контактов. Выключатель должен надежно отключать эти токи при: асимметрии β=i/(√2 Iпτ) — вплоть до номинального значения βном=iaτном/(√2 Iот.ном); напряжении сети — вплоть до наибольшего рабочего напряжения Uраб.нб; номинальных параметрах восстанавливающегося напряжения; нормированных циклах операций включения и отключения.

Читайте так же:
Схемы подключения выключателя для птф

Действующее значение периодической составляющей тока КЗ к некоторому моменту τ определяют по огибающим кривым, как показано на рис.1.

Осциллограмма отключаемого тока КЗ

Рис.1. Осциллограмма отключаемого тока КЗ:
АА’ и ВВ’ — огибающие кривые;
ЕЕ’ — момент размыкания дугогасительных контактов

Расчетное время τ размыкания дугогасительных контактов (в секундах), определяют как сумму собственного времени отключения выключателя tот.сб и минимального времени срабатывания релейной защиты, принимаемого равным 0.01 с:

τ=tот.сб+0,01 (1)

Собственное время отключения выключателя указывают заводы-изготовители. Его исчисляют от момента подачи команды на отключение до момента размыкания дугогасительных контактов.

Обычно номинальная асимметрия выражается в процентах:

Номинальная асимметрия отключаемого тока как функция расчетного времени τ

Рис.2. Номинальная асимметрия отключаемого тока
как функция расчетного времени τ

Согласно ГОСТ 687-78 номинальная асимметрия установлена как функция времени τ (рис.2). Кривая βном(τ) представляет собой экспоненту с показателем τ/Та. Значение принято равным 0,045с, что соответствует среднему значению — в большинстве точек системы. При КЗ вблизи мощных электростанций Та>0,045с, что должно быть учтено при выборе выключателя. При τ>70мс значение βном следует считать равным нулю.

При выборе выключателя по номинальному току отключения должны быть соблюдены следующие условия:

(2)

где iaτном=√2 Iот.номβном/100 — номинальное значение апериодической составляющей тока отключения.

В левой части этих неравенств указаны номинальные параметры выключателя, в правой — соответствующие расчетные значения.

Если второе требование не выполнено, т.е. расчетное значение апериодической составляющей тока превышает номинальное значение, то в этом случае следует сопоставить условные значения полных токов отключения, а именно:

откуда

Из последнего выражения следует, что выключатель способен отключать ток КЗ при значении i, превышающем номинальное значение, при условии, что номинальный ток отключения превышает расчетный ток Iпτ в отношении

Номинальный ток включения

Под номинальным током включения понимают наибольший ток КЗ, который выключатель способен надежно включить. Заводы-изготовители определяют этот ток наибольшим действующим значением, которое установлено равным номинальному току отключения

и наибольшим мгновенным значением, которое установлено равным

Отсюда следует, что выключатель, выбранный по номинальному току отключения, способен также включить цепь с номинальным током включения. Поэтому дополнительной проверки не требуется.

Нормированные циклы операций включения и отключения

Для выключателей, предназначенных для работы с АПВ, нормированы следующие циклы:

1) О — tбт — ВО — 180 с — ВО;

2) О — 180 с — ВО — ВО,

где О — операция отключения КЗ; ВО — операция включения на КЗ и немедленно (без преднамеренной выдержки времени) следующая за ней операция отключения; tбт — нормированная бестоковая пауза при АПВ, значение которой для разных типов выключателей может находиться в пределах от 0,3 до 1,3 с.

Для выключателей, не предназначенных для работы с АПВ, установлен только второй цикл.

Проверка выключателя на электродинамическую и термическую стойкость

Условия электродинамической стойкости электрических аппаратов могут быть записаны следующим образом:

Для выключателей номинальные токи электродинамической стойкости установлены равными

(5)

Отсюда следует, что выключатель, выбранный по номинальному току отключения, отвечает условию электродинамической стойкости.

Условие термической стойкости выключателя может быть записано следующим образом:

I 2 тер.номtтер.ном≥B (6)

где Iтер.ном — номинальный ток термической стойкости выключателя, установленный равным Iот.ном; tтер.ном — номинальное время термической стойкости (3-4с); В — интеграл Джоуля с пределами интегрирования от нуля до tот.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector