Парадоксально, но факт - после того, как в электронных (электрических) устройствах перестали использовать «плавкие предохранители», которые сгорали при любых нештатных изменениях параметров сети, количество «сгоревших» электроприборов значительно выросло, несмотря на то, что «защитные автоматы» куда чувствительнее, реагируют быстрее и способны предотвратить даже короткое замыкание.
Спросите в чём подвох? Ответ прост. Удобство – это принцип действия автоматического выключателя, позволяющий его включить снова. Мало кто рискнёт просто заменить плавкий предохранитель, не понимая причины выхода из строя прибора. Ведь придётся искать ещё один, если что-то пошло не так. Поэтому когда сгорал предохранитель, владелец, прежде всего, пытался найти причину «сгорания», а не запасной предохранитель, или пробки. Автоматические системы защиты устранили поиск «запасной детали», одновременно позволив владельцу многократными включениями «выбитого автомата» добить неработающий прибор, а то и всю электросеть. Отсюда такая статистика. Давайте выясним, что такое автоматический выключатель, «с чем его едят», а заодно, как с ним правильно обращаться.
Основные принципы работы автоматов защитного отключения цепей
Начнём с электрической сети, которую защищает автоматический выключатель, характеристики которого напрямую зависят от параметров защищаемого участка сети. Задача автомата – контролировать параметры тока в этой цепи, не допуская перегрузок, немедленно отключить участок при возникновении перегрева проводов, или коротком замыкании, а также, если сила тока превысит допустимые пороговые значения. Таким образом, между точкой, в которой подключён к энергосистеме Ваш объект, и прибором, который потребляет энергию, есть два главных элемента. Первый – автоматический выключатель, характеристики которого связаны со вторым – кабелем (проводами), точнее с количеством жил и сечением этого кабеля. Приведём 2 простых примера:
В прихожей несколько лампочек, общей мощностью 400 ватт и участок тёплого пола, мощностью 1500 ватт. Сеть 220 вольт, а значит (Ватт = Вольт х Ампер), 1400 Ватт делить на 220 вольт равно 8,4 Ампера. То есть для защиты этого участка, достаточно автомата с силой тока 8,4 Ампера, а мы поставили 10 А.
В кухне 10 приборов мощностью 1200 ватт, а всего 12000 Ватт. Следовательно, для этого участка: 12000 делим на 220- нужно 54 Ампера, но мы ограничились стандартным автоматом в 25 Ампер.
Для понимания принципа действия автоматических выключателей этих примеров достаточно.
В прихожей автомат отключится, скорее всего, только тогда, когда произойдёт короткое замыкание в цепи. Вероятность отключения из-за перегрузки, перегрева этого участка сети ничтожна (при неизменности параметров тока, приходящего снаружи). Особых требований к сечению проводов на этом участке также нет. Внимание! В этой прихожей, приведенной как пример, нет розеток для подключения других приборов!
Но в кухне, включение одного за другим приборов приведёт к следующей ситуации:
Каждый включённый прибор (+1200 ватт) будет увеличивать нагрузку, а значит силу тока в этой цепи. Включённый 5-й прибор поднимет силу тока до:
5*1200/220=27,3 А.
Автомат же «знает», что сила тока на данном участке не может превышать 25 Ампер. Поэтому включение 5-го прибора приведёт к отключению кухни от сети. (Уточним, в том случае, если характеристика автомата 1 к 1, о чём ниже).
Совет. В случае срабатывания автомата защиты, обдумайте последнее действие (включение утюга, например), отключите приборы в обесточенной зоне (желательно - вынув вилки из розеток), и только убедившись, что всё выключено, подождав минут десять (чтобы остыли перегретые элементы предохранителя) попробуйте его включить снова.
Итак, автомат, обнаружив превышение параметра силы тока, обесточил участок сети. Что происходит в случае, если на кухне произошло короткое замыкание? Замыкание приводит к резкому возрастанию нагрузки, и мгновенному повышению силы тока. В этом случае провода становятся нагревательными элементами, разогреваясь до высоких температур. Разогрев происходит одновременно во всей цепи, по которой проходит ток. При этом сила тока может мгновенно повышаться до очень больших значений. Это может привести к обгоранию контактов и к неизбежному пожару, если время срабатывания автоматического выключателя выбрано неверно.
Обдумав вышесказанное, Вы без труда поймёте остальные характеристики автоматов, как их «прочитать», а также базовые принципы действия автоматических выключателей, в том числе и для промышленного применения.
Устройство, маркировка и технические характеристики автоматов
Из функций, которые выполняет защитный автомат, вытекает его устройство. Это выключатель, который обеспечивает размыкание электрической цепи от превышения силы тока, или от нагрева. То есть в автомате два контура, нацеленные на гарантированное размыкание цепи. При нагреве биметаллическая пластина изменяет объём, за счет чего и обеспечивает физическое разъединение контактов (тепловой расцепитель). Электромагнитный расцепитель, при недопустимых изменениях параметров тока, создаёт поля внутри катушки, где расположен перемещающийся толкатель, также размыкающий цепь. Возникающую при включении – выключении электрическую дугу на контактах гасит дугогасительная камера. Имеются иные конструктивные особенности для разных видов автоматов, но эти основные.
Классификация автоматов
По количеству полюсов: однополюсные и двухполюсные выключатели с 1-м или 2-мя защищенными полюсами, трехполюсные выключатели с 3-мя защищенными полюсами, четырехполюсные выключатели с 3-мя или 4-мя защищенными полюсами.
По своей защите от внешнего воздействия: закрытого или открытого исполнения.
По способу своего монтажа: настенный тип, утопленный тип, установка в распределительных шкафах (включая установку на дин-рейки), комбинированные.
По способу своего присоединения: имеющие или не имеющие механическое крепление.
По току мгновенного расцепления, обозначаемому типами В, С, D.
Маркировка автоматов отражает особенности конкретного прибора, жёстко стандартизована, на предложенном фото это хорошо видно:
Технические характеристики (отражённые в маркировке) соответствуют следующим значениям:
Как применить на практике знание характеристик для правильного подбора автомата?
Любой автоматический выключатель, характеристики которого нам примерно понятны, должен соответствовать, прежде всего, главному назначению – защите участка сети. Одновременно он должен обеспечить отсутствие необоснованных отключений с одной стороны, и не допустить «пробоя защиты» внутрь участка сети, что может привести к выходу из строя электроприбора (приборов).
Начинаем с оценки своей электросети – примерная длина проводов, количество и сечение жил, наличие заземляющего контура, качество изоляции, а также количество используемых электроприборов (частота и мощность).
Чем длиннее кабели, тем больше их собственное сопротивление, но для стандартной квартиры, в которой использованы жилы сечения от 1,5 мм. хорошо подходят наиболее распространённые автоматы класса С 220В. Количество полюсов нам даст щиток, монтажные особенности и особенности нашей сети. Желательно проконсультироваться с теми, кто будет осуществлять монтаж! Силу тока в маркировке (например, С16), определяем от нагрузки включенных приборов, принимая пороговое значение как 2-х кратный номинал, для исключения ложных отключений. Допустим, сила тока при одновременном включении всех приборов (расчет см. выше) составит 35 Ампер, учитывая, что такая ситуация нештатная, достаточно будет применить автомат С25. Автомат не отключится, но дополнительное «аварийное» увеличение нагрузки послужит той самой гарантией своевременного отключения.
Совет. Включение прибора всегда приводит к кратковременному повышению силы тока в сети, поэтому одновременное включение сразу нескольких приборов может повредить электропроводку и почти всегда приведёт к отключению питания автоматом. Включайте приборы по очереди, особенно использующие нагрев, или требующих больших мощностей!
Выбираем производителя
Определившись с напряжением, током и скоростью работы, что ограничено фактически ценой автоматов одного класса, выберем производителя. Несмотря на расхожее мнение, автоматические выключатели российского производства – очень надёжные приборы, изготавливаются в строгом соответствии ГОСТАм (которые более требовательны, чем ТУ производителей) и стоят дешевле. В любом случае, самое правильное, это подбор всего щитового оборудования (не только автоматов, но и реек, щитка и оснастки) от одного производителя, что не только облегчит монтаж (за счет полной совместимости), но и поможет сэкономить время, купив всё в одном месте.
После того как составлена спецификация на вводной участок (щиток, автоматы и т.д.), рекомендуем дать его на оценку специалистам. Если эту работу Вы поручали специалистам, используя наши рекомендации, проверьте, насколько правилен выбор характеристик с Вашей точки зрения. При возникновении вопросов, не успокаивайте себя «им лучше знать» - обязательно выясните, почему предложен именно этот вариант.
Защита человека – превыше всего!
В заключение, скажем о ещё одном устройстве, которое должно стать головным защитным прибором в Вашем щитке. В статье мы рассмотрели аспекты защиты сети и приборов, теперь поговорим, как защитить человека. Для этого используется так называемый выключатель автоматический дифференциального тока, назначение которого кроме отслеживания токов, контролировать «утечки» и нештатные изменения в сети. Проще говоря, данный тип автомата распознаёт, что в сети происходит несанкционированное изменений характеристик, попадающих в разряд «повреждение изоляции», «возможное прикосновение человека к проводам под напряжением» и т.д.
Такое обнаружение приводит к мгновенному обесточиванию участка сети. Иногда автоматические выключатели дифференциального тока называют УЗО (Устройство защитного отключения), МДЗ (Модуль дифференцированной защиты). Они могут быть использованы в комбинации с другими автоматами. Главное отличие этого автомата в том, что он работает на защиту человека от поражения электрическим током. Наиболее актуальны такие устройства для подключения санузлов и ванн (желательно с максимальной чувствительностью) и кухонь. Но сегодня многие предпочитают ставить такие выключатели на все участки сети в квартире.
Мы надеемся, что данная статья будет Вам полезна при выборе УЗО и,как следствие, Ваша электросеть, электрические приборы будут надёжно защищены.
При звонке в нашу компанию многие клиенты знают точно какие автоматы им нужны. А некоторые теряются, когда слышат вопросы: «Автомат с каким приводом Вам нужен?» или «Назовите номинальный ток автомата». Они теряются, потому что не знают, что означают некоторые термины. Интернет, конечно, переполнен информацией, но зачастую, как оказалось, информация неполная или некачественная, с допущением многих грубых ошибок. Поэтому в своей статье мы решили разъяснить, что означают некоторых термины, и для чего нужен тот или иной автомат.
Для начала необходимо разъяснить, что же, в целом, представляет собой автоматический выключатель.
Автоматический выключатель - является электротехническим устройством, которое способно обеспечить электрическую защиту электросети от токов короткого замыкания и различных перегрузок по мощности потребления. Автоматы широко применяют для непосредственного совершения включения и выключений электрических линий и приемников энергии от питаемой их электросети. Бытует ошибочное мнение, что автоматический выключатель обеспечивает защиту электроприборов от неполадок в сети. Это, конечно, неправда. Скорее наоборот, автоматический выключатель защищает проводку от самих потребителей, ведь перегрузку электросети создают сами потребители.
Существуют различные серии автоматических выключателей: АВМ, АВ2М, ВА, А, Электрон. Стоит отметить, что автоматы серии АВ2М являются усовершенствованным аналогом серии АВМ .
В нормальных условиях, когда работа всех приборов и проводки проходит в обычном режиме, выключатель проводит через себя электрический ток. Но в случае когда по тем или иным причинам сила тока превысила номинальные значения (подключена нагрузка больше рассчитанной, вследствие неисправности электроприборов или электроцепей возникло короткое замыкание), срабатывают расцепители автоматического выключателя и размыкают цепь.
Делая выбор автоматического выключателя обязательно нужно помнить — устанавливаемые автоматы должны разорвать любой электрический ток перегрузки, гораздо раньше, чем этот высокий ток создаст увеличение температуры самих проводников. От чего, в первую очередь, пострадают места электрических соединений (особенно места скрутки, которые были плохо сделаны или испорчены от естественной старости), изоляция, зажимы, а также внешняя среда, что окружает эту электрическую сеть (проводка в доме или шкаф, где работает данная цепь). В итоге может произойти аварийная ситуация.
К выбору автоматического выключателя нужно подходить со всей ответственностью, ведь у каждого автоматического выключателя есть свои технические характеристики. Чтобы сделать правильный выбор автоматического выключателя, нужно понимать и учитывать следующие характеристики:
4. Число полюсов автомата
5. Тип расцепителя
Теперь подробнее разберем каждый пункт.
1. Номинальный электрический ток автоматического выключателя
Номинальный ток In - это сила тока, которую может пропустить через себя автомат. Параметр характеризуется номинальным током вашей электросети. При превышении номинального тока, происходит размыкание контактов автоматического выключателя, вследствие чего обесточивается участок цепи. По стандартам, отключение автоматического выключателя должно происходить при силе тока в 145% от номинального. Основное правило при выборе автоматического выключателя - номинальный ток автоматического выключателя не должен превышать допустимые токовые нагрузки для Вашей проводки. Если выбрать выключатели с большим значением входящей силы тока, то при ее скачке могут не только перегореть приборы, но и проводка, что может привести к пожару, обесточиванию и утечке тока. А если наоборот - выбрать выключатели с меньшим значением силы тока, то при включении в сеть мощных устройств, выключатели будут отключать подачу тока или как в народе говорят «выбивать» автоматы.
2. Время срабатывания автоматического выключателя
Второй важной характеристикой автомата является время его срабатывания. Оно характеризует промежуток времени, в течение которого произойдёт полное обесточивание потребителя с момента повышения тока и до конечного разрыва контакта с электросетью. Сейчас в специализированных местах продажи электротоваров можно приобрести автоматический выключатель:
а) нормальный (t=0,02…0,1 с)
б) селективный (время регулируется до 1 с)
в) быстродействующие (t<=0,005с).
В соответствии с существующими нормами автоматический выключатель может быть «А», «В», «С», «D», «K», «Z» категории.
Автомат, принадлежащий категории «А» можно характеризовать, как срабатывание защиты при достижении порогового тока в 2-3 выше от номинальных значений.
Для автомата, что относится к категории «В» , характерно отключение пороговой тока с величиной превышения 3-5 номинальных значений. Предназначены для защиты активных нагрузок и протяженных линий освещения с системами заземления TN и IT (розетки, освещение).
Для автомата категории «С» срабатывание защиты происходит при превышении в 5-10 номинальных значений. Такие автоматы предназначены для защиты цепей с активной и индуктивной нагрузкой с низким импульсным током (для офисных и жилых помещений).
У автоматов, относящихся к категории «D» срабатывание защиты происходит при превышении в 10-20 номинальных значений. Используется при нагрузках с высокими импульсными (пусковыми) токами и повышенном токе включения (низковольтные трансформаторы, ламы-разрядники, подъемные механизмы, насосы)
У европейских производителей классификация может несколько отличаться.
4. Число полюсов автомата
Автоматический выключатель необходимо выбирать с нужным числом полюсов. Число полюсов характеризует, в какой электрической сети будет работать автомат защиты. У автоматических выключателей может быть следующми:
а) однополюсным
б) двухполюсным
в) трехполюсным
г) четырехполюсные (то есть, ноль и три фазы).
Однополюсные автоматические выключатели устанавливаются в однофазной цепи. При этом подобные автоматы устанавливаются непосредственно на фазу, и защищают отходящие линии, обычно розеточные или осветительные линии.
Трёхполюсные выключатели устанавливаются в трехфазной сети обычно в качестве вводных автоматов или для защиты трехфазных потребителей.
5. Тип расцепителя
Расцепители бывают тепловые и магнитные. Тепловые расцепители обычно ставят для перегрузок, а магнитные больше подходят для короткого замыкания.
Конструктивно тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину. В случае если ток, который протекает через пластину, превышает номинальный, пластина нагревается, происходит изгиб, далее эта самая пластинка толкает специальный рычаг, автомат отключается. Такой вид расцепителя плохо реагируют на короткие замыкания, поскольку ему нужно время для нагрева биметаллической пластины. В зависимости от величины номинального тока регулируется нагреваемая часть пластины. Соответственно скорость срабатывания автомата прямо пропорциональна силе тока, проходящей через пластину.
Электромагнитная защита предназначена для защиты цепи от короткого замыкания, или, как правильно это называется, от сверхтоков, которые возникают в результате короткого замыкания. Во время короткого замыкания, срабатывает электромагнит, который приводит в действие механизм отключения.
Также автоматы могут иметь расцепители с максимальным отключением тока и минимальным отключением напряжения (в этом случае автомат сможет защитить не только от перегрузок, а и от понижения напряжения в сети).
6. Система конструкции защитного автомата
Автоматические выключатели могут быть открытого и закрытого типа (то есть, в диэлектрическом корпусе). Для установки в своей квартире либо частном доме лучше взять вариант закрытого типа. Это будет более безопасно для Вас.
7. Степень защиты автоматического выключателя
В зависимости от места эксплуатации автомата (окружающая среда — улица или помещение) следует выбирать соответствующую степень защиты. Также следует обратить своё внимание на климатическое исполнение приобретаемого выключателя. От этого напрямую зависит строк службы этого автомата.
8. Конструкция крепления выключателя
Не забудьте посмотреть на конструкцию крепление автоматического выключателя. Сейчас широко распространены 2 вида крепления автоматов - на DIN-рейку и на винт. Чаще используют автоматы первого типа, потому что они очень легки в монтаже: для установки их нужно просто защелкнуть на DIN-рейке. В случае необходимости их можно будет также легко заменить.
Это основные советы по выбору автоматических выключателей, которыми можно руководствоваться. Конечно, существует еще масса деталей, которые могут учитываться, например: работа в тропическом климате, устойчивость к ударному воздействия и вибрации или полноразмерная нейтраль. Поэтому хотелось бы отметить, что перечисленные выше советы по выбору автоматического выключателя могут быть полезны для ознакомления, но все-таки, более правильный выбор Вам помогут сделать консультанты компании. Они подберут автоматы, которые подойдут по всем Вашим требования и стоимости. Также при необходимости консультанты могут подобрать Вам аналоги.
Автоматические выключатели
(АВ) предназначены для включения и отключения асинхронных электродвигателей и других приемников электроэнергии, а также для защиты их от токов перегрузки и короткого замыкания.
Автоматы обеспечивают одновременное отключение всех трех фаз в случае возникновения аварийных ситуаций. В рабочем режиме включение и отключение производится вручную, в аварийном режиме они отключаются автоматически электромагнитным, тепловым или электронным расцепителем.
Важной составной частью автомата является расцепитель, который контролирует заданный параметр защищаемой сети и воздействует на расцепляющее устройство, отключающее автомат. Наибольшее распространение получили расцепители следующих типов:
1) электромагнитные
(для защиты от токов КЗ);
2) тепловые
(для защиты от перегрузок);
3) комбинированные
, в том числе и электронные.
Электромагнитный расцепитель состоит из катушки с подвижным сердечником и возвратной пружины. При протекании по катушке тока сердечник мгновенно втягивается и воздействует на отключающую рейку механизма свободного расцепления.
Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, соединенную последовательно с контактом. При нагревании ее током перегрузки она изгибается и воздействует на отключающую рейку механизма свободного расцепления.
Различают нетокоограничивающие и токоограничивающие автоматические выключатели.
Нетокоограничивающие
выключатели не ограничивают в цепи, и он достигает максимального ожидаемого значения.
Токоограничивающие
выключатели ограничивают с помощью быстрого введения в цепь дополнительного сопротивления дуги (в первый же полупериод, до того, как значительно возрастет) и последующего быстрого отключения КЗ. При этом не достигает ожидаемого расчетного максимального значения. Токоограничение начинается с некоторого значения тока, определяемого характеристикой токоограничения (рис.6.1).
Например, выключатели серии Compact NS
(Merlin Gerin) обладают исключительной токоограничивающей способностью благодаря технологии двойного размыкания (очень быстрое разъединение контактов под действием электродинамических сил и возникновение двух последовательных напряжений дугового pазpяда с крутым волновым фронтом).
Выбор автоматических выключателей производится по номинальному току, времятоковой характеристике срабатывания (ВТХ), отключающей способности, условиям монтажа и эксплуатации. Правильный выбор характеристики автоматического выключателя является залогом его своевременного срабатывания.
Номинальным током Iн и напряжением Uн автоматического выключателя называют значения тока и напряжения, которые способны выдержать главные токоведущие части выключателя в длительном режиме. Номинальный расцепителя Iн.расц может отличаться от номинального тока автомата, поскольку в автомат могут быть встроены расцепители с меньшим номинальным током.
Другой, не менее важной, характеристикой автоматического выключателя является его предельная коммутационная способность (ПКС). ПКС называют максимальное значение тока КЗ , которое выключатель способен включить и отключить несколько раз, оставаясь в исправном состоянии.
Автоматические выключатели могут иметь следующие времятоковые защитные характеристики (ВТХ) (рис.6.2) :
1) зависимую от тока
ВТХ; такие выключатели имеют только тепловой расцепитель и применяются редко вследствие недостаточной ПКС и быстродействия;
2) независимую от тока
ВТХ; такие выключатели имеют только токовую отсечку, выполненную с помощью электромагнитного или полупроводникового расцепителя, действующего без выдержки или с выдержкой времени;
3) ограниченно зависимую
от тока двухступенчатую ВТХ; в зоне токов перегрузки выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой времени, в зоне токов выключатель отключается токовой отсечкой с независимой от тока заранее установленной выдержкой времени (для селективных выключателей) или без выдержки времени (для неселективных выключателей); выключатель имеет либо тепловой и электромагнитный расцепитель (комбинированный), либо двухступенчатый электромагнитный, либо полупроводниковый расцепитель;
4) трехступенчатую защитную
ВТХ; в зоне токов перегрузки выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой времени, в зоне токов - с независимой, заранее установленной, выдержкой времени (зона селективной отсечки), а при близких - без выдержки времени (зона мгновенного срабатывания); зона мгновенного срабатывания предназначена для уменьшения длительности воздействия токов при близких КЗ. Такие выключатели имеют полупроводниковый расцепитель и применяются для защиты вводов в КТП и отходящих линий.
В соответствии со стандартами международной электротехнической комиссии (МЭК) по времятоковым характеристикам срабатывания выключатели бывают трех типов: B, C, D (рис.6.3).
Рис.6.2. Защитные характеристики автоматических выключателей:
а) - зависимая; б) - независимая; в) - ограниченно зависимая; г) - трехступенчатая;
1 - с выдержкой времени при КЗ; 2 - без выдержки времени при КЗ.
Времятоковые характеристики автоматических выключателей
- величина тока срабатывания электромагнитного расцепителя кратности k = 5 - 10. Для бытового и промышленного применения: для двигателей со временем пуска до 1 с, нагрузок с малыми индуктивными токами (холодильных машин и кондиционеров).
Тип D
- величина тока срабатывания электромагнитного расцепителя кратности k > 10. Применяется для мощных двигателей с затяжным временем пуска.
Рисунок - Характеристики автоматических выключателей B, C, D, Z, K и S
Тепловые расцепители, используемые в автоматических выключателях, чувствительны к нагреву от посторонних источников. В практике нередко случается, что расцепитель промежуточного полюса при номинальном режиме отключается только из-за нагрева соседних полюсов. Это приводит к ограничению области его работы и к коррекции номинального тока с учетом графика рис.6.4.
Рис.6.4. Зависимость нагрузочной способности АВ при их близком расположении: Кн = I/Iн - коэффициент нагрузки, N - количество автоматических выключателей при их размещении рядом.
Нагрузочная характеристика
большинства автоматических выключателей зависит от температуры окружающей среды: при ее снижении коэффициент нагрузки увеличивается, при повышении - падает (рис.6.5). Это ограничивает возможность их использования в условиях жесткого температурного режима эксплуатации, особенно в горячих цехах или на открытом воздухе.
Рис.6.5. Зависимость нагрузочной способности АВ от температуры окружающей среды
Разнесение функций защитных устройств на несколько независимых устройств создает массу неудобств при монтаже и эксплуатации. Каждое из них не обладает универсальностью и подходит только к конкретному автоматическому выключателю. Поэтому перед разработчиками остро встала проблема создания универсального устройства.
ток срабатывания защиты от перегрузки" style="letter-spacing: 0px; line-height: 1.5em; word-spacing: 0.1em; float: none; margin: 5px auto; display: block;" title="Типовая рабочая характеристика асинхронного двигателя, совмещенная с кривой срабатывания электронного расцепителя Iсп - срабатывания защиты от перегрузки" />
Последние поколения автоматических выключателей снабжены так называемыми электронными расцепителями, осуществляющими комплексную защиту электродвигателя и объединяющими в одном устройстве функции всех вышеперечисленных расцепителей. Они выполнены на базе микропроцессорной техники, гарантируют высокую точность срабатывания, надежность и устойчивость к температурным режимам. Электропитание, необходимое для правильной работы, обеспечивается непосредственно трансформаторами тока расцепителя.
Защитные расцепители состоят из трех или четырех трансформаторов тока (в зависимости от типа сети), электронного блока и механизма расцепления, который воздействует непосредственно на механизм выключателя.
Кривая срабатывания выключателя, максимально приближенная к рабочей характеристике асинхронного электродвигателя (рис.6.6), определяет следующие виды защит :
- защита от перегрузки с обратнозависимой выдержкой по времени;
- защита от заклинивания ротора электродвигателя с определенной выдержкой времени;
- защита от короткого замыкания с мгновенным срабатыванием.
Любому автоматическому выключателю необходимо время на срабатывание. Оно может быть составлять сотые доли секунды, а может и несколько минут. Все зависит от тока, который будет протекать через автоматический выключатель. Если правильно выбрали кабель и автомат, то можете не бояться, что при повышенном токе изоляция на ваших проводах не расплавится, например за 30 секунд, которые необходимы, чтобы автоматический выключатель сработал от определенной перегрузки.
Есть такие интересные время-токовые характеристики автоматических выключателей – это такие красивые графики кривых зависимости времени срабатывания от величины тока. Они на автоматах обозначаются буквами B, C и D.
Эти буковки стоят перед значением номинала автомата. Ниже представлены обычные графики, по которым можно определить, через какое время нагрузка будет обесточена при повышенном токе или его скачке. В школу ходили? С графиками работать умеете? Тогда сразу разберетесь. По вертикальной оси стоит время в секундах. По горизонтальной шкале стоит отношение протекающего по проводам тока к номинальному току автомата I/In.
Чем же различаются время-токовые характеристики автоматических выключателей "B", "C" и "D"? Все просто! Они различаются в значении величины отношения протекающего тока к номинальному току I/In.
Если все равно остались вопросы, то идем дальше разбираться вместе. Буду приводить все на конкретных примерах, так как это будет более понятно, чем если буду объяснять "на пальцах".
Допустим, есть у нас автоматический выключатель номиналом 10А с характеристикой В. Мы выбрали на 10А, так как проще будет считать, и они часто используются в быту.
Например, произошло ЧП. Жена попросила повесить ковер, а Вы когда сверлили, попали в провод, идущий от распредкоробки. Бабах! Вокруг тишина и темно. Здесь Вы просто сверлом закоротили жилы провода, и произошло короткое замыкание. Было такое? Признаюсь, что у меня в молодости такое было.
В данной ситуации автоматические выключатели с характеристикой В срабатывают практически мгновенно, когда ток в сети превысит значение номинала автомата в 3-5 раз. В нашем случае это ток лежит в пределах 30-50 ампер. Конечно при коротком замыкании ток увеличивается в сотни раз, но автомату с характеристикой В достаточно 3-5 кратного увеличения. Здесь приходит в действие электромагнитный расцепитель.
Смотрим графики ниже и видим, что при токе 50А автомат сработает через 0,01 секунду. Это получается отсюда. Ток при КЗ делим на номинальный ток автомата, т.е. 50А/10А=5. Теперь на горизонтальной шкале находим цифру 5 и ведем условную линию (на рисунке она выделена красным) вертикально вверх до пересечения с кривой. Ставим точку и от нее ведем условную горизонтальную линию до оси времени. У нас получилось ориентировочно 0,01 секунда. Аналогично при перегрузке сети током 15А у нас отношение составило 1,5 и время задержки на срабатывание составит 30 секунд. Здесь автомат отключится благодаря работе теплового расцепителя. Если сечение провода рассчитано правильно, то его изоляция таким током и за это время не успеет расплавиться. Вы защищены.
Выше мы рассмотрели нижнюю кривую, но на картинке их можно выделить 3 шт. Зачем все это? Давайте разберемся. Эти кривые предназначены для разных состояний автоматических выключателей: «холодного» (верхняя кривая) и «горячего» (нижняя кривая), а сам график составлен для температуры окружающей среды +30С. По пунктирной линии рассчитывается время отключения для автоматом номиналом не выше 32А.
Для холодного состояния автоматического выключателя с характеристикой В для вышеописанного примера, время задержки на срабатывание составит при токе 50А – 0,04 сек. и при токе 15А – 4000 сек. (примерно 67 мин.). На рисунке выше это показано синим цветом.
Еще учтите, что автоматы стоят в разных местах – в квартире, в подъезде, на улице и т.д. Например, зимой дома температура +25, в подъезде +16, на улице -25. Соответственно температура элементов расцепителя разная и ему нужно разное время, чтобы прогреться и заставить автомат сработать.
Еще здесь существуют поправочный коэффициент. Чем ниже температура окружающей среды, тем больший ток через себя будет пропускать автомат и наоборот. При одной и той же нагрузке в жарких и в холодных помещениях один и тот же автомат будет срабатывать при разных значениях тока. Это колебания не значительные и этот вопрос становится актуальным, когда автоматический выключатель сильно нагружен и работает на пределе своего номинала. Стоит повыситься окружающей температуре, как он сможет отключить нагрузку. Часто такой вопрос встает летом в жарких помещениях.
Теперь скажу несколько слов про время-токовые характеристики автоматических выключателей C и D. Суть их заключается в том, что все графики характеристик сдвинуты вправо, т.е. таким образом, увеличивается время их срабатывания. Автомат с характеристикой C при коротком замыкании сработает, когда ток в сети превысит номинальный ток самого автомата в 5-10 раз. Автомат с характеристикой D при коротком замыкании сработает, когда ток в сети превысит номинальный ток самого автомата в 10-20 раз.
Из графиков получаем (смотрим ниже). Для автоматического автомата на 10А характеристики C время срабатывания уже будет: при токе 50А примерно 0,02 сек. и при токе 15А примерно 40 сек. Это для горячего состояния автомата (красный цвет). Для холодного состояния (синий цвет) получаем: при токе 50А примерно 27 сек. и при токе 15А примерно 5000 сек. (83 мин.).
Для автоматического автомата на 10А характеристики D (смотрим графики ниже) время срабатывания уже будет: при токе 50А примерно 1,5 сек. и при токе 15А примерно 40 сек. Это для горячего состояния автомата (красный цвет). Для холодного состояния (синий цвет) получаем: при токе 50А примерно 30 сек. и при токе 15А примерно 6000 сек. (100 мин.).
Вот видите какая разница в значениях времени при перегрузке автоматов. Это тоже нужно знать и учитывать при их выборе.
Как правило, для квартир используют автоматические выключатели с характеристикой B, а на производстве - C и D. Хотя очень часто можно встретить в этажных щитках автоматы с параметром C. Еще автоматы с параметром B в продаже редко встречаются.
Также учтите, что каждый автомат может пропускать через себя ток больший номинального в 1,13 раз. Это видно из графика. Видите на горизонтальной оси значение 1,13 и если вести условную линию вертикально вверх, то она никогда не пересечет кривую времени. Следовательно, автомат при таком токе не сработает. Поэтому выбирайте кабель большего сечения, т.е. с запасом. Лучше перестрахуйтесь.
Смотрите для каких автоматических выключателей какой соответствует ток не отключения. Это тоже учитывайте при выборе автоматического выключателя по номиналу и кабеля.
Например, для нагрузки, потребляющей ток 25А вы выбрали кабель сечением 2,5мм2. Тут жена собралась готовить обед, попутно пить чай, размораживать мясо в микроволновке и еще принесла на кухню фен (который вы не учитывали в своих расчётах), чтобы волосы посушить. Таким образом, вместо 25А вы можете получить в сети 28А, и автомат тут не сработает, так как он сработает при токе 25А*1,13=28,25А. Из таблицы видно, что для такого тока уже нужен провод сечением минимум 3 мм2. Но у нас провод сечением 2,5 мм2 и поэтому он будет греться и плавиться изоляция.
Да еще возьмите на заметку, что многие производители лукавят при производстве кабеля. Делают его по ТУ (техническим условиям), при которых уменьшают сечение кабеля. Я придерживаюсь такого мнения в выборе кабеля и автоматических выключателей, что лучше все брать с разумным запасом, чем предполагаемая нагрузка.
Не забываем улыбаться:
А не пойти ли мне поработать? - подумал электрик.
И не пошел …
Всем известно, что автоматические выключатели - есть ни что иное, как механический коммутационный аппарат, предназначенный для:
- включения, проведения и отключения токов в условиях нормального состояния цепи,
- а так же для включения, проведения в течение определенного промежутка времени и автоматического отключения токов в условиях аномального состояния цепи – так называемых токов короткого замыкания и больших токов, вызванных перегрузкой в сети.
Токи короткого замыкания автоматические выключатели отрабатывают на ура, поскольку современным расцепителям удаётся абсолютно безошибочно определять короткое замыкание и отключать нагрузку в течение долей секунд, не допуская даже намеков на повреждение аппаратуры и проводников.
Но вот с токами перегрузки дело обстоит сложнее. Такие токи ненамного отличаются от номинальных, и даже в течение определенного промежутка времени они могут протекать по электрической цепи абсолютно без последствий. Именно поэтому отсутствует необходимость мгновенного отключения такого тока, ведь ток перегрузки может оказаться краткосрочным. Основная проблема состоит в том, что у каждой сети есть свое предельное значение перегрузки и даже не одно.
Для некоторых видов токов возможно выделить максимальное значение времени до момента отключения цепи. Оно может составлять от нескольких секунд до нескольких десятков минут, но при этом следует исключить возможность ложного срабатывания. Если ток не представляет для сети никакой опасности, то отключения не должно произойти ни через секунду, ни через сутки.
Современные автоматические выключатели обладают тремя видами расцепителей:
- Механический – ручное включение и выключение,
- Электромагнитный – отключение при коротком замыкании,
- Тепловой – защита от перегрузок.
Данная характеристика означает:
- Диапазон, при котором срабатывает защита от перегрузок. Он обуславливается параметрами биметаллической пластины, встроенной в аппарат, такая пластина способна изгибаться и разрывать цепь во время протекания через неё большого электрического тока. Для точной настройки, достаточно регулировочным винтом, поджать эту самую пластину.
- Диапазон, при котором срабатывает максимально-токовая защита, обусловленная параметрами встроенного в выключатель соленоида.
Характеристики автоматических выключателей:
Характеристика МА: отсутствие теплового расцепителя, поскольку не всегда требуется его наличие. К примеру, защита электродвигателей часто осуществляется с помощью максимально-токовых реле. В данном случае автомат необходим лишь как средство защиты от короткого замыкания.
Характеристика А : тепловой расцепитель срабатывает при токах, превышающих номинальное значение на 30%. На отключение понадобится порядка часа времени. Если ток превысит номинальное значение в два раза, то в дело вступит электромагнитный расцепитель, время срабатывания которого составляет 0,05 секунды. Если при двойном превышении номинального значения тока соленоид по каким-то причинам не сработает, то тепловому расцепителю потребуется порядка 20 – 30 секунд на отключение нагрузки. Когда номинальное значение превышено в три раза электромагнитный расцепитель сработает без каких-либо промедлений, и за сотые доли секунды отключит нагрузку. Подобные выключатели используются в цепях, где не предусмотрено возникновение кратковременных перегрузок во время нормального рабочего режима. Пример – цепь, в которую подключены устройства, содержащие полупроводниковые элементы, выходящие из строя даже при незначительном превышении тока.
Характеристика В: ее отличительная особенность в том, что электромагнитный расцепитель срабатывает при токе, значение которого превышает номинальное в три и более раз. Время, необходимое соленоиду для срабатывания – 0,015 секунды. Тепловому расцепителю при тех же условиях понадобится порядка 4 – 5 секунд для срабатывания. Срабатывание автомата гарантировано при нагрузке, превышающей номинал в 5 раз (переменный ток) и в 7,5 раз (постоянный ток). Выключатели с характеристикой В используются в сетях освещения, и прочих сетях, где повышение тока во время пуска отсутствует, либо невелико.
Характеристика С : наиболее популярная характеристика. Автоматические выключатели с этой характеристикой могут выдержать еще большие перегрузки в сравнении с автоматами характеристик А и В. Минимальное значение тока, при котором срабатывает автомат превышает номинальное значение в 5 раз. При равных условиях тепловому расцепителю понадобится на срабатывание 1,5 секунды. Срабатывание автомата гарантировано при перегрузке, превышающей номинал в 10 раз (переменный ток), а для цепи постоянного тока это значение составит – 15 раз. Выключатели с характеристикой С устанавливаются в сетях, предусматривающих наличие смешанной нагрузки и умеренное повышение тока во время пуска. В бытовых электрощитах устанавливаются автоматы именно этого типа.
Характеристика D : отличительная особенность – очень большая перегрузочная способность. Минимальное значение тока для срабатывания – десятикратное превышение номинала, тепловой расцепитель сработает за 0,4 секунды. Срабатывание гарантировано при нагрузке в 20 номиналов. Назначение автоматических выключателей с характеристикой D – подключение электродвигателей с большими пусковыми токами.
Характеристика К : отличительная особенность – большой разброс между максимальными значениями токов срабатывания автомата для цепей постоянного и переменного тока. Минимальное значение тока, необходимого для срабатывания электромагнитного расцепителя – восьмикратное превышение номинального значения. Срабатывание гарантировано при значениях для цепей постоянного и переменного тока – 18-ти и 12-ти кратное превышение номинала соответственно. Время срабатывания автомата – 0,2 секунды. Тепловому расцепителю для срабатывания достаточно превышения номинала в 1,05 раза. Применение – подключение исключительно индуктивной нагрузки.
Характеристика Z : отличается довольно не высоким уровнем тока, необходимого для гарантированного срабатывания. Минимальное значение для срабатывания автомата – два номинала, гарантированное срабатывание при трех номиналах для переменного тока, и 4,5 номинала для постоянного. Тепловому расцепителю с характеристикой Z, как и для характеристики К, для срабатывания достаточно превышение номинала в 1,05 раза. Применение автоматов с характеристикой Z – подключение электронных устройств.