Com-ip.ru

КОМ IP
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ток срабатывания автоматического выключателя ввод

Модульный автоматический выключатель (MCB) — все, что вы хотели знать, но стеснялись спросить. Глава 2.

Глава 2. Характеристики срабатывания.

2.1. Характеристики срабатывания и диаграммы импульсного срабатывания.
2.2. Способы чтения диаграммы импульсного срабатывания.
2.3. Различия между характеристиками срабатывания.
2.4. Стандарты для характеристик срабатывания.

Когда мы говорим о характеристиках срабатывания или, лучше сказать, их визуальном представлении, речь идет о кривых времени срабатывания как функции коэффициента (кратности) номинального тока. На рисунке 13 для визуализации используется характеристика В. Посмотрим сначала на характеристики биметаллической пластины. Зона отключения ограничена двумя кривыми – условного тока не расцепления и условного тока расцепления. Область слева от тока не расцепления называется безопасной зоной не расцепления. В этой области не должно происходить срабатывание автоматического выключателя. Справа от кривой отключающего тока находится зона безопасного расцепления. В этой области автоматический выключатель должен прерывать всякий ток. Вы видите две отмеченные точки – это выбранные значения отключающего и не отключающего тока. Они используются в качестве опорных точек для защиты от перегрузок. В соответствии со стандартами МЭК, ток в 1,45 раза превосходящий In и подаваемый на протяжении не менее 60 мин. Должен вызвать отключение автоматического выключателя, а токи от 1,13 до 1,45 In, длительностью менее 60 мин. и токи менее 1,13 In любой продолжительности не должны вызывать срабатывание.

Давайте рассмотрим пример возникновения аварийной ситуации (рис. 14).

Вследствие непредвиденной нагрузки, сила тока стала в 3,1 раза выше In. Когда сработает автоматический выключатель?

Чтобы выяснить это, необходимо провести линию через точку тройного значения In. Вначале мы достигаем точки пересечения с кривой условного не отключающего тока на отметке 2,1с. Это означает, что не должно происходить срабатывание автоматического выключателя в течение первых 2,1с в условиях перегрузки. В следующей точке происходит пересечение с кривой условного отключающего тока на отметке 40 с. Это означает ,что должно происходить срабатывание автоматического выключателя в течение первых 40с в условиях перегрузки. Другими словами, срабатывание автоматического выключателя не должно происходить в течение первых 2,1с и срабатывание должно произойти не позднее 40 с в условиях перегрузки.

Как мы видим, тепловой расцепитель дает хорошую защиту от перегрузок. Однако в случае более высоких токов перегрузки, возникающих при коротком замыкании, чувствительность биметалла снижается. Как упоминалось ранее, только электромагнитые расцепители обеспечивают хорошую защиту от короткого замыкания. Точка отключения электромагнитных устройств зависит только от величины, но не от продолжительности тока короткого замыкания. Этим объясняется ортогональность кривой характеристик срабатывания. Вернемся к нашему примеру. Что произойдет в случае подачи тока перегрузки 3,1 In?

Точка пересечения с кривой условного не отключающего тока находится на отметке 0,01с, а точка пересечения с кривой условно отключающего тока по прежнему на отметке 40с. Таким образом, при коротком замыкании, при помощи электромагнитного расцепителя, цепь можно разомкнуть в 400 раз быстрее, чем при помощи обычного теплового расцепителя. Если ток короткого замыкания в 6 и более раз превосходит In, в соответствии со стандартом он будет отключен за время менее 0,1с.

Теперь сравним характеристики выключателя с характеристиками обычного провода. В показанном на картинке случае видно, что тепловой расцепитель может защищать от токов перегрузки до 5 In. Но если ток перегрузки будет выше, тепловой расцепитель не сможет обеспечить достаточную защиту. Но имея оба расцепителя, автоматический выключатель обеспечивает защиту при любых неполадках.

В МЭК имеется два основных стандарта для автоматических выключателей. АББ предлагает характеристики B, C, В в соответствии МЭК 50345 и характеристики K и Z в соответствии с МЭК 50030-2 (рис. 15). Характеристики B, C и D имеют одинаковую тепловую характеристику срабатывания, но отличаются по магнитным характеристикам. По стандарту МЭК 50345 срабатывание не должно происходить при значении тока не более 1,13 In. Время срабатывания должно быть более 60 минут при токе от 1,13 до 1,45 In и менее 60 минут, если номинальный ток превышает номинальное значение более, чем в 1,45 раза. Зона электромагнитного срабатывания для характеристики В находится в диапазоне от 3 до 5 In. Для С зона срабатывания лежит в диапазоне между 5 и 10 In, а для D, соответственно, в интервале 10 -20 In.

Что же касается характеристик K и Z, в соответствии с МЭК 50030-2, у производителя автоматических выключателей значительно больше свободы при определении кривой. Без срабатывания – ток до 1,05 от номинального значения, время срабатывания более 2х часов – от 1,05 до 1,2 In; время срабатывания менее 60 мин – в 1,2 раза выше In; время срабатывания менее 2х минут – в 1,5 раза, время срабатывания менее 2х секунд – в 6 раз. Также как и с описанными ранее характеристиками B,C и D, отличия имеются только в электромагнитных характеристиках срабатывания. Диапазон мгновенного срабатывания находится между 2 и 3 In для характеристики Z и между 10 и 14 In для характеристики K.

На одном рисунке (рис. 15) приведено пять характеристик срабатывания. Видно, что К и Z обеспечивают лучшую защиту от сверхтока, благодаря тому, что эти кривые лучше спозиционированы. В частности это интересно в случае характеристики K. Она сочетает в себе стабильность при пиковых токах с хорошей защитой кабелей, благодаря низкому выбранному току.

Читать еще:  Бра с выключателями веревочными

Теперь мы можем сравнить основные отличия и преимущества различных характеристик срабатывания. Начнем с характеристик срабатывания B и Z. Во- первых диапазон магнитного срабатывания у характеристики Z находится ниже, чем для В. Точнее, кривая условного тока нерасцепления для В совпадает с кривой условного нерасцепления Z.

Следующее, что мы заметим, это то, что токи для Z ниже, чем для В. Эти два свойства приводять к тому, что для Z, по сравнению с В когут использоваться кабели на 67% длиннее, без изменения русловий срабатывания и без увеличения поперечного сечения. АББ обеспечивает характеристику Z для токов начиная с 0,5А, в то время, как характеристика B доступна с 6А.

Рассмотрим области применения этих двух характеристик. Характеристику В можно рассматривать как стандартную характеристику. Она используется в частном и коммерческом строительстве, а также в других случаях, когда нет особых требований по условиям эксплуатации.

Z ориентирована на специальные применения, когда требуется наиболее быстрое отключение и отсутствуют пусковые токи. К специальным применениям можно отнести:

  • цепи управления с высоким сопротивлением и отсутствием пиковых токов;
  • цепи трансформаторов напряжения;
  • измерительные цепи с датчиками;
  • защита полупроводников для специальных задач.

Теперь сравним характеристики С, D и K. Интересно рассмотреть поведение трех характеристик срабатывания при пусковом токе:

Характеристика С с 5-ти кратным номинальным током чувствительна к пусковым токам.

Характеристика D с 20-ти кратным номинальным током имеет большую устойчивость к пусковым токам. Однако отключающий ток в 20 раз превосходящий номинальный может вызвать проблемы, связанные с несрабатыванием из-за большого сопротивления контура к.з. Кроме того, чувствительность теплового расцепителя не достаточно высока, чтобы сработать вместо электромагнитного расцепителя при 20-ти кратном номинальном токе. По этим причинам требуются кабели с бОльшим поперечным сечением.

Характеристика К решает эту проблему и обеспечивает безопасность эксплуатации даже при пусковых токах. Благодаря пониженному верхнему порогу электромагнитного срабатывания при 14-ти кратном номинальном токе обеспечивается быстрое срабатывание при аварии. В то же время обеспечивается хорошая защита от перегрузок благодаря низкому значению тока срабатывания – 1,2 In.

Как мы увидели, три характеристики отличаются по своим свойствам и областям применения. Характеристика С, как и В, предназначены от перегрузок по току в стандартных применениях. С другой стороны, К и D используются для защиты от повышенных токов в цепях с большими пусковыми токами, таких как:

  • электродвигатели,
  • зарядные устройства,
  • сварочные трансформаторы.

С момента разработки характеристики К на заводе АББ STOZ KONTAKT в 1928 году, она показала свою надежность для применения в условиях, описанных выше.

Рассмотрим импульсное срабатывание (рис. 16). Выбирая автоматический выключатель, следует учитывать импульсы тока менее 10мс, которые вызваны коммутацией конденсаторов и индуктивностей.

Для анализа поведения на коротких промежутках времени мы используем кривую импульсного срабатывания. Показанная зависимость коэффициент безопасности как функции длительности импульса основана на математической модели.

Чтобы узнать, при каких значениях тока сработает автоматический выключатель, следует, прежде всего оценить продолжительность пикового тока. Затем, мы используем диаграмму, чтобы определить соответствующий коэффициент безопасности.

Проиллюстрируем небольшим примером: мы используем автоматический выключатель S201 B16, производства ABB, предполагая, что длительность импульса составит 600 мкс (0,6мс).

Ток удержания равен произведению коэффициента безопасности, электромагнитного тока нерасцепления и номинального тока автоматического выключателя:

По графику получаем импульсный коэффициент 4,2. При не отключающем токе в 3 In и номинальном токе 16А, ток удержания будет 201,6А.

Как выбрать автоматический выключатель

Модульный автоматический выключатель — это аппарат, предназначенный для защиты электрических цепей от коротких замыканий, перегрузки, а также для нечастых коммутаций, устанавливаемый на DIN рейку.

Изображение 1 — модульные автоматы: а) на ток до 63А; б) на ток до 125А

Выясним какие функции защиты должен выполнять автомат:
1. Отключение участка цепи при недопустимой перегрузке
Если ток в защищаемой цепи будет больше допустимого значения, срок службы изоляции проводов существенно снизится, так же возможно возникновение пожара. Тепловой расцепитель (Т.Р.) работает с выдержкой времени, поэтому кратковременные перегрузки до 13% автоматом не отключаются. Расцепители модульных аппаратов выпускают с определенным шагом по току: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 А.
Узнать какой номинальный ток имеет Т.Р. можно по маркировке автоматического выключателя. На изображении 1а автомат имеет номинальный ток ТР Iтр=16А, на рис.1б Iтр=100А.
Номинальный ток теплового расцепителя групповых автоматов для новой электропроводки может принимать нижеследующие значения:
10А для линий освещения (сечение провода 1,5 мм 2 по меди);
16А для розеточных линий жилых комнат (сечение 2,5 мм 2 по меди);
25А для розеточных линий кухни (сечение 4 мм 2 по меди);
40А для электроплиты (сечение 6 мм 2 по меди).
При этом номинальный ток вводного автомата должен быть на ступень выше самого большого номинала группового автомата. Например, для представленного случая, это 50А. Не стоит забывать, что сетевая организация в технических условиях на подключение к электросети устанавливает максимальный ток автомата, который может быть установлен на вводе.
Если вы укладываете новую проводку, можно узнать сечение по маркировке на проводе. Если же провода давно заложены в стены, то узнать сечение можно, измерив диаметр жилы провода:
1,5 мм 2 — 1,38 мм
2,5 мм 2 — 1,78 мм
4 мм 2 — 2,25 мм
6 мм 2 — 2,76 мм
10 мм 2 — 3,56 мм
16 мм 2 — 4,51 мм
Алюминиевые провода хуже проводят ток, поэтому номинал автомата должен быть на одну ступень ниже, чем для меди такого же сечения.
Количество линий в доме определяется, исходя из нагрузки. Например, если в доме 4 жилых комнаты, и мощность электроприборов в них превышает 3500 Вт, то одной линии на 16А будет недостаточно, необходима прокладка двух линий. Узнать какую мощность можно подключить к линии легко узнать из формулы
P = I*U, Вт
где I – ток теплового расцепителя автомата;
U – напряжение в сети 220В
Например, для линии с медной проводкой под защитой автомата на 20А допустимая мощность подключаемых приборов не более 20*220 = 4400 Вт.
Очень важно понимать, что провода электропроводки должны иметь соответствующее сечение, иначе автомат не будет эффективно защищать их!
2. Отключение цепи при коротком замыкании
КЗ — самое разрушительное из всех повреждений, поэтому оно должно быть отключено за максимально короткое время, которое устанавливается ПУЭ п.1.7.79. Например, для напряжения 220В время отключения КЗ не должно превышать 0,4с. Указанное время обеспечивается, если при КЗ автомат отключается ЭмР — электромагнитным расцепителем, то есть без выдержки времени.
Номинал ЭмР указан на маркировке автомата в виде буквенного обозначения характеристики срабатывания:
В — (3-5)*Iтр, С — (5-10)*Iтр, D – (10-20)*Iтр.
Например, для автомата на изобр. 2 гарантированное срабатывание ЭмР произойдет при токе свыше 10*16=160А, гарантирование несрабатывание при токе менее 5*16=80А.

Читать еще:  Вакуумные выключатели предназначены для

Изображение 2 — однополюсные автоматические выключатели с характеристикой «В», «С» и «D»
а) Уставка ЭмР 40-80А,
б) Уставка ЭмР 80-160А
с) Уставка ЭмР 160-320А

Выбор характеристики произведем в зависимости от типа подключенных электроприборов.

  • Линии бытового освещения — характеристика «В»
  • Розеточные линии жилых помещений без возможности подключения ручного электроинструмента — «В»
  • Розеточные линии жилых помещений с возможностью подключения ручного электроинструмента — «С»
  • Розеточные линии гаражей, мастерских без мощного электроинструмента — «С»
  • Розеточные линии гаражей, мастерских с мощным электроинструментом — «D»
  • Вводные автоматические выключатели — «D»

3. Многоразовое использование
Хороший автомат способен многократно отключать токи КЗ и перегрузки.

Изображение 3 — момент отключения тока КЗ двухполюсным автоматом С20

В рамочке на автомате указано число 4500, 6000 или 10000.

Изображение 4 — автоматы с ПКС 4500, 6000 и 10000 ампер

Это максимальный ток КЗ, который способен отключить автомат без разрушения три раза.

  • 4500А — для групповых автоматов в старых сетях, выполненных алюминиевым проводом
  • 6000А — для групповых и вводных автоматов в распределительных щитках квартир и подъездов жилых домов с медной проводкой
  • 10000А — для вводных щитов в здание

Указанных значений будет вполне достаточно для надежного разрыва цепи при аварии, так как ток короткого замыкания в жилых зданиях редко превышает 3000А.
Помните, что только правильно подобранный автоматический выключатель стоит на страже вашего имущества!

Кривые срабатывания автоматических выключателей

Кривые срабатывания автоматических выключателей, они же время-токовые характеристики, показывают зависимость времени отключения автоматического выключателя от величины тока.

Конструкция автоматических выключателей

Автоматический выключатель состоит из двух расцепителей — теплового расцепителя и электромагнитного.

Тепловой расцепитель — это биметаллическая пластина. При протекании тока пластина нагревается и меняет свою форму (изгибается). Таким образом, при протекании тока, который превышает номинальный ток автомата, биметаллическая пластина изгибается настолько сильно, что происходит отключение автомата. Когда вы включаете автомат — взводится пружина и она фиксируется рычажком, который фиксирует автомат во включенном положении. Этот самый рычажок биметаллическая пластина и снимает.

Электромагнитный расцепитель предназначен для защиты от короткого замыкания. При коротком замыкании в кабеле протекает ток, который в несколько раз превышает номинальный ток автомата. Этот ток необходимо мгновенно отключить. Для это в механизме автомата используется электромагнит — катушка и сердечник. При протекании тока катушка втягивает сердечник, который нажимает на фиксирующий рычажок и, таким образом, приводит в действие механизм отключения.

Типы кривых срабатывания

Параметры автоматических выключателей и их кривых срабатывания (время-токовых характеристик) жестко определены межгосударственным стандартом ГОСТ IEC 60898 .

Рассмотрим эти кривые подробнее. Их построение выполняют по логорифмической шкале. По горизонтали (оси абсцисс) откладывают кратность значения номинального тока (отношения тока к номинальному току автоматического выключателя). По вертикали (оси ординат) откладывают время в секундах и минутах. Время-токовые характеристики можно разделить на две части: верхняя ниспадающая часть и нижняя вертикальная.

Верхняя часть кривой показывает процесс работы теплового расцепителя. Чем меньше превышение тока тока над номинальным током автомата, тем медленнее изгибается биметаллическая пластина и тем дольше она отключает автомат.

Нижняя часть показывает процесс работы электромагнитного расцепителя. Эта часть кривой срабатывания имеет закругление вблизи нуля — это время движения механических контактов при размыкании. Мгновенно это произойти не может, но время очень мало.

Стандартом предусмотрены три типа автоматов с различными характиристиками срабатывания, которые определяются по диапазону срабатывания электромагнитного расцепителя:

  • Характеристика B — 3-5•Iном;
  • Характеристика C — 5-10•Iном;
  • Характеристика D — 10-20•Iном.
Читать еще:  Вакуумный выключатель нагрузки принцип действия

Таким образом, для различных типов нагрузок выбирают автомат с соответствующей характеристикой. Для нагрузок с низкими пусковыми токами — с характеристикой «B». Для нагрузок с большими пусковыми токами (например, двигателей) — с характеристикой «D».

Испытания автоматических выключателей

Стандартом предусмотрены следующие испытания:

  1. Начальное состояние автомата — «холодное», т.е. через него перед этим не пропускался ток. Через автомат пропускают ток 1.13•Iном.
  2. Начальное состояние автомата — сразу после испытания «a». Через автомат пропускают ток 1.45•Iном.
  3. Начальное состояние автомата — «холодное». Через автомат пропускают ток 2.55•Iном.
  4. Начальное состояние автомата — «холодное». Через автомат пропускают ток нижней границы диапазона характеристики (3•Iном для «B», 5•Iном для «C»).
  5. Начальное состояние автомата — «холодное». Через автомат пропускают ток верхней границы диапазона характеристики (5•Iном для «B», 10•Iном для «C»).

Результатом испытания «a» является отсутствие срабатывания автомата за время t>1час для автоматов с номинальным током Iном≤63A и t>2час для автоматов с Iном>63A.

Результатом испытания «b» является срабатывание автомата за время t 63A.

Результатом испытания «c» является срабатывание автомата в пределах 1с 32A.

Результатом испытания «d» является срабатывание автомата с характеристикой «B» в пределах 0,1с 32A; с характеристикой «C» в пределах 0,1с 32A.

Результатом испытания «e» является срабатывание автомата за время t гарантированно выполняются только в том случае, если ток короткого замыкания превышает верхнюю границу диапазона срабатывания, т.е. 5•Iном для характеристики «B», 10•Iном для характеристики «C», 20•Iном для характеристики «D». Эти величины кратности срабатывания следует использовать при проверке времени срабатывания автоматического выключателя при однофазном коротком замыкании.

Как выбрать автоматические выключатели

УЗО, дифавтоматы и автоматические выключатели – устройства защиты, обычно располагаемые в специальных боксах для автоматики. Вопрос приобритения автоматов становится актуальным, как правило, либо в процессе ремонта, либо тогда, когда Ваша автоматика вышла из строя. Автоматический выключатель (автомат) — устройство, которое защищает проводку от перегрузки и коротких замыканий. Автоматические выключатели являются обязательными в любой электрической сети. Принцип действия устройства очень простой — автоматический выключатель при превышении номинальной силы тока в цепи просто размыкает цепь, тем самым сохраняя проводку от перегрева.

Номинальное значение тока

Одной из основных характеристик автоматов является номинальный ток, так же называемый током срабатывания автомата, допустимым током автомата и «амперажом». Значение номинального тока автомата показывает основное значение тока, в сравнении с которым происходят защитные действия автоматического выключателя по превышению тока нагрузки. Будучи, пожалуй, ключевым параметром автоматических выключателей, номинальный ток всегда указывается на корпусе автомата.

Выбирать автоматы нужно прежде всего, исходя из данного показателя:

  • На вход в квартиру — 40-50 Ампер
  • На розетки — 16 Ампер
  • На свет — 10 Ампер
  • На плиту — 20-32 Ампера (в зависимости от мощности плиты).

Количество полюсов

Эту характеристику иногда еще называют «полюсностью», иногда «модульностью», иногда «фазностью», при этом, по сути все названия обозначают одно и то же, а именно то количество линий, которые можно подключить к автомату. В свою очередь бывают однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные автоматы. Как выбрать количество полюсов? 1 и 2 полюса — предназначены для однофазной сети. Если вы решаете купить однополюсный автомат, он будет размыкать только фазу, если же вы поставите автомат 2P (2 полюса), в случае превышения номинального значения тока, автомат будет размыкать фазу и ноль. Данный вариант обеспечивает дополнительную безопасность. Автоматы 3P и 4P предназначены для трехфазных сетей.

Класс автоматического выключателя

Характеризует время отключения в случая короткого замыкания или перегрузки, (За какое время и при какой величине тока автомат отключит нагрузку).

У разных производителей встречаются следующие классы автоматики: A; B; C; D; L; U; K; Z.

А — самый быстрый,

A — применяются в сетях без больших скачков напряжения, B и C — для квартир, офисов и производства, D — для производства.

Для бытовых нужд применяются автоматические выключатели класса срабатывания C. Почему быстро — не всегда хорошо? При выборе автоматики важно подобрать оптимальное решение. Тут нет понятия, чем быстрее, тем лучше. Рассмотрим такую ситуацию. Вы выбрали автомат класса А. И Вот вы решили пропылесосить в квартире. Включили пылесос. В этот момент нагрузка на сеть выше, чем номинал автомата в несколько раз. Принцип такой же, как и у расхода автомобиля. Когда вы давите на газ, расход может достигать 40 литров на 100км. Также и здесь. В случае если Вы поставите автомат класса А — то он будет срабатывать постоянно при включении мощных устройств. Если поставить автомат класса D — возникнет угроза для проводки, так как скорость срабатывания будет слишком низкой. Класс С — оптимальный с точки зрения соотношения цены качества. Класс В — наверно, самый лучший вариант. Но стоят такие автоматы в несколько раз больше аналогов класса С.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector