От каких токов защищает ав

Нагрузочная характеристика автоматических выключателей

При помощи такого графического отображения можно получить наглядное представление, при каких условиях будет активирован механизм отключения питания цепи (см. рис. 2). На графике, в качестве вертикальной шкалы отображается время, необходимое для активации АВ. Горизонтальная шкала показывает соотношение I/In.

Графическое отображение время токовых характеристик наиболее распространенных типов автоматов
Рис. 2. Графическое отображение время токовых характеристик наиболее распространенных типов автоматов

Допустимое превышение штатного тока, определяет тип время-токовых характеристик для расцепителей в приборах, производящих автоматическое выключение. В соответствии с действующими нормативом (ГОСТ P 50345-99), каждому виду присваивается определенное обозначение (из латинских литер). Допустимое превышение определяется коэффициентом k=I/In, для каждого вида предусмотрены установленные стандартом значения (см. рис.3):

  • «А» — максимум – троекратное превышение;
  • «В» — от 3 до 5;
  • «С» — в 5-10 раз больше штатного;
  • «D» — 10-20 кратное превышение;
  • «К» — от 8 до 14;
  • «Z» — в 2-4 больше штатного.
Основные параметры активации для различных типов
Рисунок 3. Основные параметры активации для различных типов

Заметим, что данный график полностью описывает условия активации соленоида и термоэлемента (см. рис.4).

Отображение на графике зон работы соленоида и термоэлемента
Отображение на графике зон работы соленоида и термоэлемента

Учитывая все вышесказанное, можно резюмировать, что основная защитная характеристика у АВ обусловлена время-токовой зависимостью.

Перечень типовых время-токовых характеристик.

Определившись с маркировкой, перейдем к рассмотрению различных типов приборов, отвечающих определенному классу в зависимости от характеристик.

Таблица время токовых характеристик автоматических выключателей
Таблица время токовых характеристик автоматических выключателей

Тепловая защита АВ этой категории активируется, когда отношение тока цепи к номинальному (I/In) превысит 1,3. При таких условиях отключение произойдет через 60 минут. По мере дальнейшего превышения номинального тока время отключения сокращается. Активация электромагнитной защиты происходит при двукратном превышении номинала, скорость срабатывания – 0,05 сек.

Данный тип устанавливаются в цепях не подверженных кратковременным перегрузкам. В качестве примера можно привести схемы на полупроводниковых элементах, при выходе из строя которых, превышение тока незначительное. В быту такой тип не используется.

Характеристика «B»

Отличие данного вида от предыдущего заключается в токе срабатывания, он может превышать штатный от трех до пяти раз. При этом механизм соленоида гарантированно активируется при пятикратной нагрузке (время обесточивания – 0,015 сек.), термоэлемент – трехкратной (на отключение понадобиться не более 4-5 сек.).

Такие виды устройств нашли применение в сетях, для которых не характерны высокие пусковые токи, например, цепи освещения.

S201 производства компании ABB с время-токовой характеристикой B
S201 производства компании ABB с время-токовой характеристикой B

Характеристика «C»

Это наиболее распространенный тип, его допустимая перегрузка выше, чем у двух предыдущих видов. При пятикратном превышении штатного режима срабатывает термоэлемент, это схема, отключающая электропитание в течение полутора секунд. Механизм соленоида активируется, когда перегрузка превысит норму в десять раз.

Данные АВ рассчитаны на защиту электроцепи, в которой может возникнуть умеренный пусковой ток, что характерно для бытовой сети,  для которой характерна смешанная нагрузка. Покупая устройство для дома, рекомендуется остановить свой выбор на этом виде.

Трехполюсный автомат Legrand

Характеристика «D»

Для АВ такого типа характерны высокие перегрузочные характеристики. А именно, десятикратное превышение нормы для термоэлемента и двадцатикратное для соленоида.

Применяются такие приспособления в цепях с большими пусковыми токами. Например, для защиты пусковых устройств асинхронных электродвигателей. На рисунке 9 показано два прибора этой группы (a и b).

Автоматические выключатели: а) ВА51-35; b) BA57-35; c) BA88-35
Рисунок 9. а) ВА51-35; b) BA57-35; c) BA88-35

Характеристика «K»

У таких АВ активация механизма соленоида возможна при превышении токовой нагрузки в 8 раз, и гарантированно произойдет, когда будет двенадцати кратная перегрузка штатного режима (восемнадцати кратное для постоянного напряжения). Время отключения нагрузки не более 0,02 сек. Что касается термоэлемента, то его активация возможна при превышении 1,05 от штатного режима.

Автоматические выключатели - как выбрать, характеристики, графики защиты

Сфера применения – цепи с индуктивной нагрузкой.

Характеристика «Z»

Данный тип отличается небольшим допустимым превышением штатного тока, минимальная граница — двух кратная от штатной, максимальная – четырех кратная. Параметры срабатывания термоэлемента, такие же, как и у АВ с характеристикой К.

Этот подвид применяется для подключения электронных приборов.

Характеристика «MA»

Отличительная особенность этой группы – не используется термоэлемент для отключения нагрузки. То есть прибор предохраняет только от КЗ, этого вполне достаточно, чтобы подключить электрический двигатель. На рисунке 9 показано такое приспособление (с).

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.

Разнесение функций защитных устройств на несколько независимых устройств создает массу неудобств при монтаже и эксплуатации.

Поэтому перед разработчиками остро встала проблема создания универсального устройства.

Последние поколения автоматических выключателей снабжены так называемыми электронными расцепителями, осуществляющими комплексную защиту электродвигателя и объединяющими в одном устройстве функции всех вышеперечисленных расцепителей.

Электропитание, необходимое для правильной работы, обеспечивается непосредственно трансформаторами тока расцепителя.

Кривая срабатывания выключателя, максимально приближенная к рабочей характеристике асинхронного электродвигателя (рис.6.6), определяет следующие виды защит [19]:

  • защита от перегрузки с обратнозависимой выдержкой по времени;
  • защита от заклинивания ротора электродвигателя с определенной выдержкой времени;
  • защита от короткого замыкания с мгновенным срабатыванием.

Независимый расцепитель

DA ETIMAT 10 от ETI позволяет дистанционно управлять АВ серии ETIMAT:

  • 2159303 (230 В AC), 2159311 (48 В DC), 2159312 (24 В AC) для АВ 0,5…63 А;
  • 2159321 для АВ 80…125 А.

Независимые расцепители производства EATON серии ZP используются с АВ серии PL и имеют ширину 1 модуль, возможность монтажа при помощи защелок (ZP) или винтов (Z). Рабочее напряжение – 12…415 В для ZP-ASA/24 и Z-LHASA/230 соответственно.

Компания Siemens выпускает независимые расцепители моделей 5ST3030 (110…415 В АС) и 5ST3031 (24…60 В AC/DC) для использования с АВ серий 5SY и 5SP.

Под данным термином подразумевается условия срабатывания термоэлемента. Эти данные можно получить из соответствующего время-токового графика.

УЗО — это устройство защитного отключения, которое управляется остаточным (дифференциальным) током. Представляет собой коммутационный аппарат (либо совокупность элементов), который при превышении остаточным током заданного значения должен разомкнуть контакты и отключить линию электропитания.

Теперь — более детально. Устройство защитного отключения предназначено для защиты человека от поражения электрическим током и от токов утечки, которые могут вызвать пожар.

Применение УЗО необходимо, ведь с каждым днем количество электроаппаратуры и бытовых приборов растет в геометрической прогрессии, как и количество травмированных электрическим током.

Для начала стоит рассмотреть понятие дифференциального тока. Происходит он от английского «different» — отличный, другой. У нас его называют электрическим током утечки. Возьмем для примера двухжильный кабель. Ток течет по одной жиле кабеля и возвращается по второй. Следовательно, при отсутствии тока утечки разность тока нагрузки между двумя жилами кабеля будет равна нулю.

От каких токов защищает ав

Именно на этом и основана работа УЗО. Т.е., если человек прикоснется к токоведущей линии, часть тока пойдет через него в землю (протекание дифференциального тока). Причем электрическим проводником для тока утечки может быть не только человек (например, повышенная влажность в помещении при нарушении изоляции или пробой).

Схематически включение УЗО и принцип работы изображены на рисунке 10.

Рис. 10. Включение УЗО в схему и принцип работы

Ток нагрузки проходит через дифференциальный трансформатор. Появившуюся ненулевую разность в жилах фиксирует следящее устройство, оно же отключает соленоид (который больше не удерживает контакты в замкнутом положении). Цепь размыкается, линия электропитания отключается. Отключение происходит за доли секунды (в среднем это значение составляет 0,003 с). Для примера приведу УЗО фирмы Siemens AG 5SM3416-8 (рисунок 11).

Рис. 11. Внешний вид УЗО 5SM3416-8

Существует множество типов УЗО. Из них можно выделить два основных типа (А, АС). УЗО типа АС срабатывают только на переменный ток утечки. УЗО типа А срабатывают и на переменный, и на постоянный ток утечки (поэтому и стоят дороже). На рисунке 11 изображено устройство защитного отключения типа А. Покупать УЗО стоит исходя из используемого оборудования. Если для дома, где бытовая техника использует и постоянный, и переменный ток — то тут безусловно выбор должен быть сделан в пользу типа А.

Все описания основных характеристик (номинальное напряжение работы, токи нагрузки, диаметр жил, температура работы, размеры, количество подключаемых полюсов и др.) устройства защитного отключения уже приведены выше, в характеристиках АВ.

Некоторые дополнительные характеристики для УЗО 5SM3416-8 сведены для наглядности в таблицу 2.

Таблица 2. Дополнительные характеристики УЗО 5SM3416-8

Номинальный дифференциальный ток, мА 100
Импульсная прочность, кА 5
Устойчивость к климатическим воздействиям по IEC 60068-2-30 28
Размеры, мм 90х36х70
Номинальное напряжение, В АС 230
Среднее число коммутаций при номинальной нагрузке 10000

Дополнительно указаны номинальный дифференциальный ток (показывает допустимое изменение разности тока нагрузки на жилах) и импульсная прочность (величина импульса тока, при котором УЗО остается работоспособным).

Для справки: иногда в описании может указываться номинальная частота (значение частоты, на которую рассчитана работа УЗО).

УЗО в чистом виде получило не слишком широкое распространение, так как оно не защищает аппаратуру и себя от коротких замыканий и перегрузок в сети. Поэтому УЗО используется в комплексе с автоматическим выключателем — эта комбинация устройств и называется дифференциальным автоматом.

Для установки УЗО и АВ необходима специальная сборная шина, чтобы не нарушалось сплошное присоединение жил линии электропитания.

Совместная нормальная работа последовательно включенных УЗО, АВ и их взаимодействие в случае аварийных ситуаций называют селективностью. Она необходима для того, чтобы в случае внештатной ситуации срабатывало именно то устройство, которое необходимо, а не отключалась, к примеру, вся линия. Это нужно учитывать при сложной системе подключения устройств (рисунок 12).

Рис. 12. Пример сложного включения УЗО, АВ и нагрузок

Тема эта сложная, здесь нужны не только знания и расчеты, но и применение определенного оборудования. В первую очередь, необходимо обеспечить селективность по току, которая достигается установкой в начале линии электропитания АВ с максимальной токовой отсечкой (обычно подстраиваются расцепители). Т.е.

Также стоит отметить, что иногда модульные АВ не столь точны на практике, т.к. калибровка тепловых расцепителей производилась при комнатной температуре, а температура в помещении, в котором работает АВ, может быть или ниже, или выше. При низкой температуре время срабатывания будет больше, при высокой — меньше. Это обязательно нужно учитывать при расчете селективности.

Если говорить об УЗО, то в этом случае необходимо добиваться селективности именно по выдержке времени срабатывания, т.е. в начале линии электропитания — максимальная по времени выдержка.

При покупке УЗО и АВ обязательно уточните наличие таблиц селективности, в которых уже просчитаны все параметры специально для подобных моделей.

Независимый расцепитель, как было сказано, представляет собой добавочный элемент устройства защиты цепи. Он позволяет отключить АВ на расстоянии при поступлении напряжения на его катушку. Чтобы вернуть его в исходное состояние, следует нажать на устройстве кнопку с надписью «Возврат».

Расцепители автоматических выключателей этого типа могут использоваться в однофазных и трехфазных сетях.

Независимый расцепитель наиболее часто используется в электроцепях и автоматических щитах крупных объектов. Управление энергоснабжением в этих случаях, как правило, производится с пульта оператора.

Основным элементом этого устройства является биметаллическая пластина. При ее изготовлении используется два металла с различными коэффициентами теплового расширения.

Будучи спрессованными вместе, они при нагревании расширяются в разной степени, что приводит к искривлению пластины. Если ток не нормализуется в течение длительного времени, то по достижении определенной температуры пластина касается контактов АВ, прерывая цепь и обесточивая проводку.

Основной причиной чрезмерного нагрева биметаллической пластины, из-за которого срабатывает тепловой расцепитель, является слишком высокая нагрузка на определенном участке линии, защищенном автоматом.

Например, сечение выходного кабеля АВ, идущего в помещение, составляет 1 кв. мм. Можно подсчитать, что он способен выдерживать подключение приборов суммарной мощностью до 3,5 кВт, при этом сила проходящего в линии тока не должна превышать 16А. Таким образом, в эту группу можно спокойно подключить телевизор и несколько осветительных приборов.

Если хозяин дома решит включить в розетки этой комнаты дополнительно стиральную машину, электрокамин и пылесос, то общая мощность станет намного выше той, что способен выдержать кабель. В результате возрастет сила тока, проходящего по линии, и проводник станет нагреваться.

Перегрев кабеля может привести к тому, что изоляционный слой расплавится и загорится.

Чтобы этого не произошло, в действие вступает тепловой расцепитель. Его биметаллическая пластина нагревается вместе с металлом провода, и через некоторое время, изогнувшись, отключает питание группы. Когда она остынет, защитное устройство можно снова включить вручную, предварительно вытащив из розетки шнуры питания приборов, которые привели к перегрузке. Если этого не сделать, через некоторое время автомат вырубит снова.

Ток штатной работы

От каких токов защищает ав

Этот параметр описывает максимально допустимое значение для штатного режима работы, при его превышении будет активировано срабатывание системы отключения нагрузки. На рисунке 1 показано, где отображается это значение (в качестве примера взята продукция компании IEK).

Ток штатной работы обведен окружностью
Ток штатной работы обведен окружностью

Автоматический выключатель защиты сети с электромагнитным расцепителем

Разобравшись, как работает автомат с тепловым расцепителем, перейдем к следующему вопросу. Защитное устройство, разбор действия которого мы провели только что, срабатывает не сразу (на это требуется не менее секунды), поэтому оно не в состоянии эффективно защитить цепь от сверхтоков короткого замыкания. Для решения этой задачи в АВ дополнительно устанавливается электромагнитный расцепитель.

Расцепители автоматических выключателей электромагнитного типа включают в себя катушку индуктивности (соленоид), а также сердечник. Когда цепь работает в обычном режиме, поток электронов, проходя сквозь соленоид, формирует слабое магнитное поле, неспособное оказывать влияние на функцию сети. При возникновении короткого замыкания происходит мгновенное увеличение силы тока в десятки раз, и пропорционально ей возрастает мощность магнитного поля. Под его влиянием ферромагнитный сердечник мгновенно сдвигается в сторону, оказывая воздействие на механизм отключения.

Поскольку процесс усиления магнитного поля при коротком замыкании происходит за доли секунды, электромагнитный расцепитель под его воздействием срабатывает моментально, отключая питание сети. Это позволяет избежать серьезных последствий, связанных со сверхтоками КЗ.

Проверка работоспособности расцепителей

Довольно часто электрики-любители интересуются, можно ли самостоятельно проверить исправность расцепителей автоматических выключателей. Следует сказать, что своими силами проводить такое тестирование нельзя, и если им занимается начинающий монтажник, то работу должен контролировать опытный специалист. Приводим пошаговую инструкцию по выполнению этой процедуры:

  • В первую очередь поверхность коробки следует осмотреть визуально, чтобы удостовериться в целостности корпусной части.
  • Затем нужно несколько раз пощелкать рычажком выключателя. Он должен легко устанавливаться ка во включенное, так и в выключенное положение.
  • После этого производится прогрузка устройства. Так называется проверка качества работы оборудования в неблагоприятных условиях. Этот этап предусматривает наличие специализированной аппаратуры, и при его выполнении должен обязательно присутствовать квалифицированный электрик. Во время тестирования фиксируется время, которое проходит с момента начала возрастания силы тока до отключения расцепителя.
  • Наконец, аналогичное испытание производится на устройстве, с которого снят корпус.
  • В ходе проверки на срабатывание теплового расцепителя фиксируется время, требующееся для отключения устройства под воздействием электротока повышенной силы.

логотип

Проверка исправности защитных устройств в соответствии с требованиями ПУЭ выполняется только в спецодежде. Как было сказано выше, эту процедуру должен контролировать опытный специалист.

Этот термин обозначает максимально допустимое значение нагрузки, при котором прибор сможет разомкнуть цепь без потери работоспособности. На рисунке 5 данная маркировка обозначена красным овалом.

Прибор компании Шнайдер Электрик
Рис. 5. Прибор компании Шнайдер Электрик

Категории токоограничения

Этот термин используется для описания способности АВ произвести отключение цепи до того, как ток КЗ в ней станет максимальным. Приспособления выпускаются с токоограничением трех категорий, в зависимости от времени отключения нагрузки:

  1. 10 мс. и больше;
  2. от 6 до 10 мс;
  3. 2,5-6 мс.

Соответственно, чем выше категория, тем меньше электропроводка подвержена нагреву, а значит, снижается риск ее возгорания. На рисунке 6 указанная категория обведена красным овалом.

Маркировка ВА47-29 содержит указание на класс токоограничения
Маркировка ВА47-29 содержит указание на класс токоограничения

Заметим, что АВ, относящиеся к первой категории, могут не иметь соответствующей маркировки.

Заключение

В России ежегодно происходит несколько десятков тысяч аварий, связанных с неисправностью электрооборудования и электролиний. Этого можно избежать, если при проектировании и сервисном обслуживании систем электроснабжения объектов закладывать в проект только надежное и высококачественное защитное оборудование.

Компании Siemens,Eaton и ETI являются ведущими мировыми производителями электротехнического оборудования, в том числе – автоматических выключателей и аксессуаров к ним. Инженеры этих компаний ежегодно улучшают технико-эксплуатационные характеристики своих изделий. Оборудование периодически проходит международную сертификацию и полностью соответствует мировым электротехническим стандартам.

В этой статье мы разобрались с темой расцепляющих устройств, рассказали о том, что собой представляют и как работают независимые, а также встроенные в автоматический выключатель расцепители. Теперь вы знаете, по какому принципу работают различные типы этого оборудования, и какую функцию выполняет каждый из них.

Хотелось бы сказать несколько добрых слов об аппаратуре компании Siemens AG. Как и указывалось ранее, я работаю именно с оборудованием этой марки. За все время работы не было ни одного замечания. Как говорится, установил и забыл.

Нельзя не заметить, что в России по продажам устройств плавного пуска и низковольтной аппаратуры Siemens уверенно занимает первое место на протяжении семи лет. По другим направлениям компания также занимает лидирующие позиции.

Главные преимущества УЗО и АВ производства Siemens AG:

  • быстрый и простой способ монтажа на DIN-рейку;
  • малые габариты и вес (они также позволяют без проблем установить дополнительное оборудование на DIN-рейке в уже работающий распределительный щит);
  • простое присоединение дополнительных устройств на корпус оборудования;
  • дополнительно предусмотренное крепление винтами;
  • прочный пластиковый корпус с высокими диэлектрическими данными;
  • традиционно высокое качество.

Небольшой лайфхак о том, как выбрать необходимый выключатель для дома

Предложим несколько общих рекомендаций:

  • Исходя из всего выше сказанного, нам следует остановить свой выбор на АВ с времятоковой характеристикой «С».
  • При выборе штатных параметров необходимо учитывать планируемую нагрузку. Для вычисления следует воспользоваться законом Ома: I=Р/U, где Р – мощность цепи, U – напряжение. Рассчитав силу тока (I), выбираем номинал АВ по таблице, представленной на рисунке 10.
    График для выбора АВ в зависимости от тока нагрузки
    Рисунок 10. График для выбора АВ в зависимости от тока нагрузки

    Расскажем, как пользоваться графиком. Допустим, произведя расчет силы тока нагрузки, мы получили результат — 42 А. Следует выбрать автомат, где это значение будет в зеленой зоне (рабочей области), это будет номинал – 50 А. При выборе также следует учитывать, на какую силу тока рассчитана проводка. Допускается подбирать автомат исходя из этого значения, при условии, что суммарная сила тока нагрузки будет меньше расчетного тока для проводки.

  • Если планируется установка УЗО или автомата дифференцированного тока, необходимо обеспечить заземление, в противном случае эти устройства могут работать некорректно;
  • Лучше отдать предпочтение изделиям известных брендов, они надежней и служат дольше китайской продукции.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector