Тема № 2

Тема № 2

Автоматический выключатель (автомат) предназначен для коммутации и защиты низковольтных электрических цепей от сверхтоков (токов перегрузки и токов КЗ).

В системах электроснабжения промышленных предприятий низковольтные сети, т.е. сети до 1000вольт условно разбивают на 3 уровня.

На рисунке 1 приведена структура низковольтной системы электроснабжения.

Рисунок 1 – Структура низковольтной системы электроснабжения

В зависимости от положения автоматов в системе электроснабжения и номинального тока они подразделяются на три группы:

Автоматы в литом корпусе;

Автоматы на большие токи.

Модульные автоматы выпускаются на токи от 0,5 до 125А.

Предназначены для коммутации и защиты конечного потребителя. Автоматы на большие токи выпускаются на токи 630-6300А и используются в качестве вводного и секционного выключателя на подстанции, а также в цепях питания очень мощных потребителей, получающих питание непосредственно с шин трансформаторной подстанции.

Автоматы в литом корпусе занимают промежуточное положение и выпускаются на токи от 16 до 630А. Эти выключатели предназначены как для установки в цепях отдельных приемников, так и в качестве вводного автомата в промежуточных распределительных шкафах.

В зависимости от положения автоматов в системе электроснабжения и предъявляемых к ним требованиям по надежности электроснабжения автоматы делятся на 2 категории «А» и «В».

К категории «А» относятся автоматы, основное назначение которых быстрое отключение цепи при возникновении КЗ.

К категории «В» относятся автоматы, одной из главных задач которых является обеспечение надежности и бесперебойности электроснабжения. Эти автоматы устанавливаются на верхних уровнях системы электроснабжения и должны обеспечивать селективность защиты при токах КЗ, произошедших на нижних ступенях системы электроснабжения.

Такие автоматы должны в течение некоторого времени, необходимого для срабатывания защит нижестоящих автоматов и отключения места повреждения цепи, пропускать ток КЗ. Следовательно, такие автоматы должны быть термически устойчивы к токам КЗ.

В лаборатории электрических аппаратов имеются как модульные автоматы, так и автоматы в литом корпусе, включая и автоматы с электронной защитой. На рисунке 2 приведен общий вид модульного автомата

Рисунок 2 – Внешний вид модульного автомата

Стандарты на автоматические выключатели:

Стандарт ГОСТ Р 50345-99 (IEC 60898).

Этот стандарт определяет требования к аппаратам бытового и аналогичного назначения, а также во всех случаях, когда обслуживающий аппараты персонал не обладает достаточной квалификацией.

Стандарт применяется к аппаратам, имеющим максимальные значения: номинального тока до 125А, предельной коммутационной способности не более 25 кА и номинального рабочего напряжения 440 В. Для теплового расцепителя срабатывание от перегрузки должно происходить при токе от 1,05 до 1,3.

Стандарт определяет диапазоны токов для электромагнитных расцепителей следующих типов:

В (от 3 In до 5 ),

С (от 5 In до 10)

D (от 10 In до 50).

ГОСТ Р 50030.2-99 (IEC 60947-2)

Этот стандарт определяет требования к аппаратам промышленного назначения, обслуживаемым квалифицированным персоналом.

В отличие от автоматов бытового назначения, срабатывание от перегрузки должно происходить при токе от 1,13 до 1,45.

Стандартная время — токовая характеристика (защитная характеристика) модульного автомата при­ведена на рисунке 3.

Рисунок 3 Защитная характеристика модульного автомата,

Модульные автоматы предназначены для защиты потребителя от сверхтоков: от токов перегрузки и токов КЗ. Для защиты от токов перегрузки они снабжены тепловым расцепителем, а для защиты от токов КЗ электромагнитным расцепителем. На рисунке 4 приведена конструкция модульного автомата.

Рисунок 4 – Конструкция модульного автомата

Защита от перегрузки выполнена с помощью биметаллической пластины, которая при нагревании изгибается и, воздействуя на механизм свободного расцепления, отключает автомат.

Защита от КЗ выполнена в виде обмотки с ферромагнитным сердечником, который при протекании по обмотке тока КЗ намагничивается и втягивается в обмотку, воздействуя при этом на механизм свободного расцепления. Автомат отключается. Возникающая при отключении дуга гасится в дугогасительной камере. Дугогасительная камера представляет собою набор изолированных друг от друга стальных пластин, называемых часто деионной решеткой. Возникающая при отключении дуга втягивается в решетку и разбивается при этом на ряд коротких дуг. В результате значительного увеличения околокатодного напряжения дуги, она гасится уже после первого прохождения тока через нуль.

На втором уровне электроснабжения применяются автоматические выключатели в литом корпусе. Внешний вид этих выключателей приведен на рисунке 5.

Рисунок 5 – Внешний вид автоматов в литом корпусе

Как уже отмечалось, автоматы в литом корпусе выпускаются на токи от 16 до 630А. Эти выключатели предназначены как для установки в цепях отдельных приемников, так и в качестве вводного автомата в промежуточных распределительных шкафах.

Автоматические выключатели в литом корпусе на токи до 200А имеют термомагнитный расцепитель, а при токах свыше 200А – электронный расцепитель. На рисунке 6 приведена конструкция автоматического выключателя в литом корпусе.

Рисунок 6 – Устройство автомата в литом корпусе

Поскольку при номинальных токах 200 ампер и выше автоматы, как правило, устанавливаются на высших ступенях в схемах электроснабжения, поэтому к ним помимо требования к быстродействию предъявляются еще высокие требования к обеспечению надежности и бесперебойности электроснабжения. Для обеспечения таких повышенных требований эти

автоматы снабжены следующими видами защит:

1 Защита от токов перегрузки с выдержкой времени;

2 Защита от токов КЗ с выдержкой времени;

3 Защита от токов КЗ мгновенного действия.

Защита от токов КЗ с выдержкой времени предназначена для защиты сети от КЗ на низших ступенях электроснабжения. Эта защита является резервной по отношению к основной защите, имеющейся на этих ступенях, и срабатывает только в случае их отказа. Защита от токов КЗ мгновенного действия является основной защитой и должна мгновенно отключать цепь при КЗ на той ступени электроснабжения, где установлен данный автомат.

На рисунке 7 приведена панель электронного расцепителя автоматического выключателя фирмы « Шнейдер электрик»

Рисунок 7 — Панель настройки электронного расцепителя фирмы « Шнейдер электрик

— кратность номинального тока теплового расцепителя к номинальному току выключателя;

— Задержка времени срабатывания теплового расцепителя;

— Кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя к номинальному току теплового расцепителя;

– Задержка времени срабатывания электромагнитного расцепителя

кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя мгновенного действия к номинальному току теплового расцепителя.

На рисунке 8 приведена защитная характеристика выключателя с электронной защитой фирмы « Шнейдер электрик»

Рисунок 8 – Защитная характеристика выключателя с электронной защитой фирмы « Шнейдер электрик».

В каталогах и на лицевой панели автоматов приводятся параметры, характеризующие их свойства и возможности. Учащимся, естественно, необходимо иметь представление об их назначении.

Характеристики автоматических выключателей

Номинальное рабочее напряжение (В).

Это максимальное напряжение, на которое рассчитан выключатель для работы в течение длительного времени. При меньших напряжениях сети отдельные характеристики могут изменяться и даже улучшаться, например, отключающая способность.

Номинальное напряжение изоляции(кВ).

Характеризует изоляционные свойства аппарата, определяется в ходе его испытаний высоким напряжением (импульсным и промышленной частоты).

Номинальное импульсное выдерживаемое напряжение (кВ).

Номинальное импульсное выдерживаемое напряжение — пиковое значение импульсного напряжения заданной формы и полярности, которое может выдержать аппарат без повреждений.

Номинальный ток In (A).

Это наибольший ток, который автоматический выключатель может проводить длительное время при температуре окружающего воздуха 40°С.

При более высокой температуре значение номинального тока уменьшается.

Номинальная предельная отключающая способность (кА).

Это наибольший ток короткого замыкания, который автоматический выключатель способен отключить при данном напряжении и коэффициенте мощности, без гарантии сохранения в дальнейшем работоспособности.

Номинальная рабочая отключающая способность .

Определяет ток КЗ, который способен отключать выключатель с сохранением своей работоспособности. Это величина, выражается обычно в процентах от тока .

Номинальный кратковременно выдерживаемый сквозной ток .

Это ток короткого замыкания, который определяет термическую устойчивость автоматического выключателя и который выключатель способен выдерживать в течение установленного времени без изменения своих характеристик. Значение обычно указывается для тока, действующего в течение 1с.

Номинальная наибольшая включающая способность .

Это максимальное значение тока КЗ (ударный ток), который аппарат способен включить без сваривания контактов.

Краткие сведения об автоматических выключателях, выпускаемых западными фирмами

Автоматические выключатели, которые предлагают сегодня на рынке Казахстана такие известные производители, как Legrand, Shneider Electric, Moeller можно, как было сказано выше, разбить на три группы.

Фирма «Legrand»

— для первой группы производит автоматические выключатели серии DMX. Выпускаются на номинальные токи 800, 1250, 1600, 2000, 2500, 3200, 4000 А.

— для второй группы производит автоматические выключатели серии DPX. Выпускаются на номинальные токи: 125, 160, 250, 630, 1250, 1600.

— для третьей группы производят автоматические выключатели серии DX и LR. Выпускаются на токи от 2 и до 125 А.

Shneider Electric

— для первой группы производит автоматические выключатели серии «Masterpact» и «NW». Выпускаются на номинальные токи 630 — 6300А.

— для второй группы производит автоматические выключатели серии “Compact». Выпускаются на номинальные токи: 100 -1600 А.

— для третьей группы производит автоматические выключатели серии Multi 9. Выпускаются на токи до 125 А.

Времятоковые характеристики автоматических выключателей.

Пишу больше для себя — часто надо, а искать не хочется, но если вдруг кому пригодится, то пользуйтесь на здоровье. Картинки подбрил в каталоге на модульные выключатели ABB.

Раз уж начал писать не только для себя, напишу пару слов про сами времятоковые характеристики. Этот параметр показывает, за какое время отключится автомат в зависимости от тока протекающего через него. На кривых есть три основных области:
— зона неотключения,
— зависимая характеристика;
— независимая характеристика.

На примере автомата С10.

Зона не отключения. До 11,3 А автомат точно не отключится. До 14,5 А может и не отключиться, а может и отключиться со временем от 20 с до 60 мин.

Зона с зависимой характеристикой. За отключение в этой зоне отвечает тепловой расцепитель. Обычно его делают из двух сваренных между собой пластин с разным коэффициентом температурного расширения. Когда по этой пластине течет ток, она изгибается и в определенный момент отключает автомат. Чем больше ток КЗ(короткого замыкания) или перегрузки, тем меньше время срабатывания. Например, при токе 40 А (кратность это отношение тока протекающего через автомат, к его номинальному току при 40 А 40/10=4) время срабатывания может колебаться от 2 до 40 с (синяя линия на рисунке).

Зона с независимой характеристикой. Эта зона начинается со 100 А (для переменного тока). В этой зоне время отключения не зависит от тока и равно примерно 0,01 с. За отключение в этой зоне отвечает электромагнитный расцепитель. Например, при токе 300 А (кратность=30) автомат отключится мгновенно. Точнее, со временем 0,01 с.

Характеристики Z и B
Имеют малую кратность срабатывания. Предназначены для цепей, в которых перегрузки невозможны или недопустимы, а так же в цепях без пусковых токов или их минимальных значениях. Применимы в цепях освещения и цепях требовательных к отсутствию перегрузок. Например, в цепях с электронными компонентами.

Характеристика С
Наиболее распространенная в наших щитах и на прилавках магазинов. Если не знаешь что ставить, ставь С)))
Предназначена для цепей со смешанной нагрузкой, где могут появляться незначительные пусковые токи.

Характеристики D и K
Эта группа автоматов предназначена для цепей с большими пусковыми токами. Чаще всего применяется для защиты мощных двигателей.

Селективные характеристики K и E
Характеристики из разряда экзотики. Особенно в виду высокой цены таких автоматов. Время срабатывания этих автоматов искусственно завышено. Эти автоматы предназначены для вводов в щиты и ВРУ. Повышение времени срабатывания введено для исключения одновременного отключения вводного и отходящего автомата при близких коротких замыканиях.

Характеристика MA
Тоже относится к разряду экзотики. Автоматы с такой характеристикой не имеют теплового расцепителя и, как следствие, защищают последующие элементы только от коротких замыканий. Для защиты от перегрузок не расчитаны.

Автоматический выключатель максимальной токовой защиты

С автоматическими сетевыми выключателями — также называемыми переключателями максимальной токовой защиты — почти все имели дело. Они размещены в распределительной коробке в большинстве современных квартир и домов (хотя все еще много квартир с керамическими выкручивающимися пробками-предохранителями). Но так как они относительно недавно начали применяться массово, про них есть немало вопросов и просто пробелов в знаниях как правильно такие предохранители устанавливать. В этой статье вы узнаете что вообще такое предохранитель и что он защищает, как правильно подключить его к сети 220V, какие характеристики имеют стандартные автоматические выключатели и кое-что об их взаимозаменяемости.

Использование автоматических выключателей тока

Такое устройство используется для:

1. Защита кабелей от повреждений, вызванных протекающим электрическим током слишком высокой мощности.
Каждый провод имеет определенное максимальное значение тока который может протекать через него в течение длительного периода времени без риска повреждения. Если это значение превышено, температура провода может увеличиться до опасного уровня (связано с тем, что кабель имеет собственное электрическое сопротивление). Оно мало, но чем больше ток протекает через провод, тем больше энергии отходит на кабель в виде тепла.

Если температура провода останется на некоторое время на слишком высоком уровне, его изоляция начнет плавиться. Автоматический выключатель с правильными параметрами для данного провода защитит его от такой ситуации и своевременно отключит напряжение в цепи. Скорость работы в случае обнаружения так называемой термической перегрузки зависит от количества тока, проходящего через автоматический выключатель, и составляет от 0,2 секунды до 2-х часов.

2. Защита проводов и приборов от воздействия коротких замыканий в электрической цепи. Короткое замыкание или очень высокий ток может протекать во внутренней электрической проводке, когда сопротивление между фазным проводом и нейтральным проводником очень мало (например, когда замкнуты нейтральный и фазовый проводники).
Если обнаружено короткое замыкание, выключатель максимального тока должен срабатывать очень быстро, то есть менее чем за 30 миллисекунд.

Чего не может автоматический выключатель: Переключатель максимального тока не используется для защиты человека от поражения электрическим током. Интенсивность токов при которых установочный выключатель сработает даже за долю секунды, абсолютно смертельна для человека. Для защиты от удара 220 вольт используется специальное устройство с остаточным током.

Конструкция токозащитного выключателя

На приведенных выше рисунках показан автоматический выключатель тока с нескольких ракурсов:

1. Переключатель имеет два винтовых соединителя в верхней и нижней части для прикручивания провода питания с одной стороны, и выхода на потребители тока (розетки, лампы). В центральной части находится подвижный элемент (переключатель), который может быть установлен в двух положениях. На этом чертеже автоматический выключатель находится в положении «OFF», то есть питание не подключено к потребителям. Под переключателем находится серия меток, определяющих его параметры.
2. Это фото отличается от первого только положением переключателя. Обратите внимание, что положение OFF отмечено зеленым, а положение ON — красным. Казалось бы всё должно быть наоборот. Однако оно имеет свое оправдание. Зеленый означает отсутствие напряжения на выходе, то есть безопасное состояние для монтажа, а красный означает: в розетке есть напряжение, поэтому ничего не трогайте.
3. Взгляните на винтовое соединение. Затягивая винт, металлический элемент снизу поднимается вверх, надавливая кабель на верхнюю часть отверстия.
4. С задней стороны переключателя видно паз, характерный для элементов закрепленных на DIN-рейке (TS35). Пластмассовый белый элемент с небольшим отверстием в нижней части представляет собой защелку, которая удерживает переключатель на DIN-рейке. Чтобы снять переключатель с рейки, вставьте небольшую плоскую отвертку в отверстие и вытащите ее.

Так автоматический токовый выключатель выглядит снаружи. А что у него внутри? Внутри коммутатора есть два так называемых триггера (реле):

• Электромагнитный — он отвечает за работу автоматического выключения в случае короткого замыкания в электрической цепи. Это мгновенный триггер.
• Тепловой — отвечает за работу выключателя в случае длительного превышения номинального тока автоматического реле. Скорость его срабатывания зависит от того насколько превышен ток.

Если вас интересуют элементы внутри переключателя, посмотрите на рисунок ниже.

1. Рычажок. Производит включение и выключение подачи тока на клеммы.
2. Винтовые клеммы. Необходимы для подвода и закрепления контактов, подводимых к автомату.
3. Подвижный контакт. Подпружинен, необходим для быстрого расцепления контактов.
4. Неподвижный контакт. Осуществляет коммутацию цепи с подвижным контактом.
5. Биметаллическая пластина. При превышении допустимого значения пластина нагревается, изгибается и приводит в действие механизм расцепления.
6. Регулировочный винт. Служит для настройки тока срабатывания.
7. Катушка. Подвижный сердечник, который также приводит в действие механизм расцепления.
8. Дугогасительная решетка. Предотвращает возникновение электрической дуги при расцеплении контактов.
9. Защелка. Фиксирует корпус на DIN-рейке.

Схема подключения автоматического выключателя

Подключение реле максимального тока показано на принципиальной схеме.

Подключают к автоматическому выключателю фазные проводники. С одной стороны — источник питания (вход на щиток от электростанции или общей домовой сети), а с другой стороны — отход тока в квартиру. Переключатель, соединяющий / отсоединяющий фазный проводник, управляет электрическим потенциалом приборов, подключенных к автоматическому выключателю.

Вышеприведенная схема является самым простым решением. Одна розетка для одного коммутатора. Как правило розеток (или другие электрических компонентов) которые защищены одним токовым реле намного больше. Как выглядит соединение тогда?

Провода определенного типа соединены друг с другом в розетке или с другим элементом, например, в лампе. Таким образом введя фазу получаем электрический потенциал во всех розетках.

Подключение максимальной токовой защиты

Схемы схемами, но в конце концов нужно брать отвертку и присоединять провода к электрощитку. Начнем с удаления изоляции с конца провода. Удаленная изоляция должна быть достаточной длины. Слишком короткая изоляция — это, во-первых, меньшая контактная поверхность выключателя с кабелем, а во-вторых, риск завинчивания крепления на изоляцию, вместо оголенного провода. Правильная длина кончика: 10-15 мм.

Во-вторых, нужно вставить провод куда следует. Кабель должен находиться между подвижным зажимом и верхней частью отверстия. Проблема при всей своей простоте может быть реальной. Чаще всего смотрят на переключатель спереди, поэтому не могут видеть клеммы-терминалы и нетрудно сделать ошибку.

Клеммы с обеих сторон выключателя функционируют одинаково. Подключение двух проводов к автоматическому выключателю возможно при условии, что оба провода имеют одинаковое поперечное сечение. Попытка подключения проводов с различными поперечными сечениями не рекомендуется.

Более тонкий провод во время работы может выскочить из крепления. На приведенных выше рисунках подключены два провода: коричневый 2,5 мм2 и черный 1,5 мм2.

Обозначения и типы выключателей тока

На передней панели выключателя максимальной токовой защиты имеется несколько обозначений, определяющих параметры реле максимального тока:

• C2 — самый важный параметр автоматического выключателя. Первая буква, в данном случае «С», определяет характеристики переключателя, а «2» — номинальный ток. Значение силы тока, конечно, указано в Амперах [A].

Выключатели максимального тока могут быть не только одиночными (1P), но также могут иметь 2, 3 или 4 элемента.

Коммутатор для многопозиционных переключателей является общим, то есть возможны только два состояния: все цепи подключенные к автоматическому выключателю включены или все цепи отключены. Это имеет смысл, например, использование трехпозиционного автоматического выключателя для трехфазных устройств, где при обнаружении короткого замыкания или перегрузки на каком-либо однофазном проводнике все устройство будет обесточено.

Характеристики автоматического выключателя

Временная характеристика — графическое представление рабочей скорости срабатывания коммутатора в зависимости от проходящего через него тока. Выключатели максимального тока имеют 4 основные характеристики которые отличаются друг от друга интенсивностью тока, при котором электромагнитное освобождение срабатывает. Эксплуатация блока теплового отключения идентична для каждого типа выключателя максимальной токовой защиты.

Каждая характеристика имеет два токовых порога:

1. Порог отказа — ниже этого порога триггер отключения не работает. Превышение этого порогового значения может привести к отключению автоматического выключателя.
2. Порог срабатывания — выше этого порога срабатывание отключающего устройства будет работать на 100%.

В чем разница между этими характеристиками? Порог срабатывания электромагнитного отпуска (быстрый):

Характеристика A:

• порог отказа — 2x номинальный ток автоматического выключателя (In)
• порог срабатывания — 3-кратный номинальный ток автоматического выключателя (In)

Характеристика B:

• частота отказа — 3x
• порог активации — 5x In

Характеристика C:

• частота отказа — 5x In
• порог активации — 10x In

Характеристика D:

• частота отказа — 10x
• порог активации — 20x In

На графике можно увидеть 4 характеристики. Из приведенных выше данных можно сделать вывод, что автоматический выключатель с характеристикой А будет срабатывать как можно раньше, а автоматический выключатель с характеристикой D — позднее.

При включении, например, дрели, это устройство может на долю секунды потреблять всплеск тока, кратный номинальному току автоматического выключателя (так называемый пусковой ток). Предположим, что у нас есть автоматический выключатель с номинальным током 10 А, а в момент запуска дрель потребляет 35 А. Эта интенсивность в 3,5 раза превышает номинальный ток автоматического выключателя, то есть:

• переключатель с функцией A сработает наверняка
• переключатель с функцией B может сработать
• переключатели C и D не будут выключаться

А что, если в системе появляется короткое замыкание, интенсивность которого может легко превысить 20-кратный номинальный ток автоматического выключателя? В случае короткого замыкания не существует разного времени задержки для выключателей которые отличаются только их характеристиками. Что это означает на практике? Если в вашем доме имеется выключатель максимального тока B16 (характеристика B, номинальный ток 16 A), а в распределительной коробке поставщика энергии, например C20, в случае короткого замыкания в цепи невозможно определить будет ли срабатывать B16 или C20, или оба одновременно.

Характеристики выключателя выбираются, среди прочих из-за наличия устройств, которые потребляют большое количество энергии при запуске. Автоматические выключатели с характеристиками А используются для чувствительных электронных устройств (требуется быстрый отклик). С другой стороны, автоматические выключатели с характеристиками C и D используются там, где к цепи подключены двигатели, которые при запуске набирают большой ток.

Подведём итоги

В зависимости от тока протекающего в цепи, защитный коммутатор может сработать в течение секунды, но он также может работать до срабатывания в течение нескольких минут или даже часов.

Когда вы посмотрите на характеристики то заметите, чтоб автоматический выключатель сработал, его номинальный ток должен быть превышен на 13%. Однако, если нужно быть уверенным в активации автоматического выключателя, ток должен иметь значение минимум на 45% выше номинального.

Легко подсчитать, что если по умолчанию через выключатель B10, используемый в цепях освещения, будет течь 11A, автоматический выключатель не сработает никогда. И для того чтобы быть уверенным в его отключении, через него должен пройти ток не менее 14,5A.

Уверены что теперь вы поняли работу автоматического выключателя, который ставят в щитки на замену старым пробкам. Если что-то осталось не ясным — спросите в комментариях ниже.

Время-токовая характеристика

При правильной работе электросети и подключенных к ней электроприборов через автоматический выключатель проходит электрический ток. Но иногда бывает, что при перегрузке происходит КЗ. В этой статье рассказывается о том, что такое токовременная характеристика автоматического выключателя.

Понятие время-токового параметра

Электрический ток имеет основную отличительную черту — он может проходить только по замкнутой цепи. Если контур открыть, то работа тока сразу останавливается. Эта особенность нашла применение в функционировании наибольших токовых защит, основанных на работе предохранителей и автоматов.

График ВТХ

Они выбираются так, чтобы могли долгое время сохранять номинальное значение проходящего сквозь них тока. Таким образом создается надёжность электроснабжения потребителей. Также автоматы и предохранители оснащены защитными функциями, в случае образования чрезвычайных ситуаций в контролируемой цепи они разрывают протекающий через них опасный ток.

На это влияют два фактора:

• величина проходящего тока нагрузки;
• время его действия.

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

Предохранители также учитывают температурный режим цепи и размыкают контуры за счет действия теплового расцепителя. В то же время в его составе имеется еще одно устройство — электромагнитный расцепитель, который реагирует на превышение электромагнитной энергии, возникающей даже в импульсном режиме.

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

Значение автоматических выключателей

Автомат, защищающий сеть, выполняет 2 задачи:

• вовремя определить слишком большой ток;
• разорвать цепь до того, как возникнет повреждение.

Главная задача автоматического выключателя — отреагировать на появление чрезмерного тока и обесточить сеть. Опасно влияют на сеть 2 вида токов:

• ток перегрузки, возникающий из-за включения большого количества приборов в сеть;
• сверхтоки из-за короткого замыкания.

Современные электромагнитные устройства легко и безошибочно определяют ток короткого замыкания и выключают нагрузку. С током перегрузки проблем больше. Они мало чем отличаются от номинального значения и в течение некоторого промежутка времени протекают без последствий. Проблема заключается в наличии предельного значения тока нагрузки, который и вредит сети.

Обратите внимание! В автоматических выключателях 3 вида расцепителей — механический для ручного выключения, электромагнитный для реагирования на токи короткого замыкания и тепловой для защиты от перегрузок.

Устройство автоматов

Параметры время-токового срабатывания автоматов (A, B, C и D)

• изоляции кабелей;
• сетей с электро-нагревательными приборами (плитой, бойлером);
• маломощных сетей:
• сигнализации;
• измерения;
• управления.

• освещения;
• розеток;
• корпусов бытовых электрических приборов.

• электрических двигателей (стиральных машин, водяных насосов);
• низковольтных трансформаторов;
• ламп-разрядников.

Параметры автоматических выключателей

К основным параметрам автоматических выключателей относятся:

• номинальное напряжение автоматического выключателя;
• номинальный ток максимального расцепителя;
• уставка по току срабатывания максимального расцепителя;
• уставка по времени срабатывания максимального расцепителя (только для селективных автоматов).

Номинальным АВ считается ток, на который рассчитаны его главные контакты в продолжительном режиме работы. Для отключения токов КЗ в АВ устанавливают максимальные расцепители (реле максимального напряжения). Номинальные токи максимальных расцепителей могут отличаться от номинальных токов АВ.

Уставкой по току срабатывания максимального расцепителя считается такой, при котором максимальный расцепитель отключит автомат. Уставка по току срабатывания АВ обычно приводится в относительных единицах.

К сведению! Уставка по времени срабатывания максимального расцепителя — это время между моментом обнаружения короткого замыкания и моментом отключения автоматического выключателя.

Принцип работы автоматов

Как работают автоматические выключатели

Работа автоматического выключателя в различных режимах происходит по простому принципу.

Нормальный режим

Во время взвода рычага управления выключателем приводится в движение механизм взвода и расцепления, тем самым осуществляя коммутацию силовых контактов.
После коммутации ток протекает от питающего провода или кабеля, подключенного к винтовому зажиму. Через этот зажим по контактам проходит ток, причем сначала по неподвижным, а затем и по подвижным.

Короткое замыкание

В данном режиме электромагнитный расцепитель автоматического выключателя должен произвести мгновенное отключение нагрузки. Принцип действия заключается в следующем: при значительном превышении номинального показателя, протекающего через обмотку электромагнита, возникает мощное магнитное поле, которое тянет вниз якорь с подвижным контактом.

Последствия КЗ

Якорь в свою очередь надавливает на рычажок спускового механизма, в результате чего происходит отключение нагрузки.

Перегрузка

За защиту от перегрузки отвечает тепловой расцепитель. Принцип работы данного расцепителя заключается в следующем: когда энергия, протекающая через биметаллическую пластину, становится равной или больше установленного значения, пластина нагревается и постепенно изгибается.

Обратите внимание! Достигнув определенного угла изгиба, она надавливает своим кончиком на рычажок спускового механизма. Таким образом автомат отключается.

Как правильно выбирать автоматические выключатели

При выборе устройств стоит обратить на внимание на три критерия.

Количество

Чтобы разобраться с количеством выключателей, нужно знать число силовых цепей в квартире.

Номиналы автоматов

Силовая цепь — это провод, идущий от электрощитка в квартиру вместе с подключенными к нему приборами-потребителями электроэнергии. Как правило, в квартирах в одну цепь объединены осветительные приборы, в другую — розетки.

Обратите внимание! Каждый из бытовых приборов, например, посудомойка, водонагреватель, кондиционер, получает электричество по отдельному проводу, а значит включен в свою электрическую цепь.

Полюсность и рабочее напряжение

Электрическое подключение в доме может быть однофазным или трехфазным. С точки зрения выбора автомата эти подключения отличаются количеством жил в проводе, которые выключатель должен обесточить, когда будет срабатывать. На каждую жилу нужна своя секция выключателя. Полюсность — это фактически количество секций в автомате, их может быть от одной до четырех.

Щиток с предохранителем

Безопасный для проводки номинальный показатель

Номинальный ток — это самая важная характеристика автоматов.

Она говорит о том, какую энергию автомат пропускает через себя в течение длительного времени и не размыкает цепь. От правильного выбора номинального тока зависит, сможет ли автомат защитить проводку.

К сведению! Распространенные классы номинального показателя бытовых автоматов: 6, 10, 16, 25, 32, 50 А.

Сфера применения автоматов

Что касается области применения автоматов, она возможна как в бытовых условиях (защита домов и квартир), так и на промышленных предприятиях. Автоматические выключатели применяются во всех сферах электроэнергетики.

Для бытовой сферы рекомендуется использовать ВТХ типа С, а для промышленной или сельскохозяйственной тип В.

Таким образом, время-токовые характеристики — важный показатель, который играет не последнюю роль в обеспечении электричеством здания, квартиры или завода. Он нужен для выбора автоматических выключателей во избежание КЗ. Перед эти нужно изучить параметры срабатывания и принцип работы устройств, чтобы после покупки не оказалось, что они не тянут все нагрузки.

ПУЭ. Раздел 3. Защита и автоматика

14.01.2017 Комментариев нет 176284

Раздел 3. Защита и автоматика

Глава 3.1. Защита электрических сетей напряжением до 1 кВ

Область применения, определения

3.1.1. Настоящая глава Правил распространяется на защиту электрических сетей до 1 кВ, сооружаемых как внутри, так и вне зданий. Дополнительные требования к защите сетей указанного напряжения, вызванные особенностями различных электроустановок, приведены в других главах Правил.

3.1.2. Аппаратом защиты называется аппарат, автоматически отключающий защищаемую электрическую цепь при ненормальных режимах.

Требования к аппаратам защиты

3.1.3. Аппараты защиты по своей отключающей способности должны соответствовать максимальному значению тока КЗ в начале защищаемого участка электрической сети (см. также гл. 1.4).

Допускается установка аппаратов защиты, нестойких к максимальным значениям тока КЗ, а также выбранных по значению одноразовой предельной коммутационной способности, если защищающий их групповой аппарат или ближайший аппарат, расположенный по направлению к источнику питания, обеспечивает мгновенное отключение тока КЗ, для чего необходимо, чтобы ток уставки мгновенно действующего расцепителя (отсечки) указанных аппаратов был меньше тока одноразовой коммутационной способности каждого из группы нестойких аппаратов, и если такое неселективное отключение всей группы аппаратов не грозит аварией, порчей дорогостоящего оборудования и материалов или расстройством сложного технологического процесса.

3.1.4. Номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи уставок автоматических выключателей, служащих для защиты отдельных участков сети, во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков или по номинальным токам электроприемников, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковые токи, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске и т. п.).

3.1.5. В качестве аппаратов защиты должны применяться автоматические выключатели или предохранители. Для обеспечения требований быстродействия, чувствительности или селективности допускается при необходимости применение устройств защиты с использованием выносных реле (реле косвенного действия).

3.1.6. Автоматические выключатели и предохранители пробочного типа должны присоединяться к сети так, чтобы при вывинченной пробке предохранителя (автоматического выключателя) винтовая гильза предохранителя (автоматического выключателя) оставалась без напряжения. При одностороннем питании присоединение питающего проводника (кабеля или провода) к аппарату защиты должно выполняться, как правило, к неподвижным контактам.

3.1.7. Каждый аппарат защиты должен иметь надпись, указывающую значения номинального тока аппарата, уставки расцепителя и номинального тока плавкой вставки, требующиеся для защищаемой им сети. Надписи рекомендуется наносить на аппарате или схеме, расположенной вблизи места установки аппаратов защиты.

Выбор защиты

3.1.8. Электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения и требования селективности.

Защита должна обеспечивать отключение поврежденного участка при КЗ в конце защищаемой линии: одно-, двух- и трехфазных — в сетях с глухозаземленной нейтралью; двух- и трехфазных — в сетях с изолированной нейтралью.

Надежное отключение поврежденного участка сети обеспечивается, если отношение наименьшего расчетного тока КЗ к номинальному току плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического выключателя будет не менее значений, приведенных в 1.7.79 и 7.3.139.

3.1.9. В сетях, защищаемых только от токов КЗ (не требующих защиты от перегрузки согласно 3.1.10), за исключением протяженных сетей, например сельских, коммунальных, допускается не выполнять расчетной проверки приведенной в 1.7.79 и 7.3.139 кратности тока КЗ, если обеспечено условие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам проводников, приведенным в таблицах гл. 1.3, аппараты защиты имели кратность не более:

• 300% для номинального тока плавкой вставки предохранителя;
• 450% для тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку);
• 100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки);
• 125% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратной зависящей от тока характеристикой; если на этом автоматическом выключателе имеется еще отсечка, то ее кратность тока срабатывания не ограничивается.

Наличие аппаратов защиты с завышенными уставками тока не является обоснованием для увеличения сечения проводников сверх указанных в гл. 1.3.

3.1.10. Сети внутри помещений, выполненные открыто проложенными проводниками с горючей наружной оболочкой или изоляцией, должны быть защищены от перегрузки.

Кроме того, должны быть защищены от перегрузки сети внутри помещений:

• осветительные сети в жилых и общественных зданиях, в торговых помещениях, служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий, включая сети для бытовых и переносных электроприемников (утюгов, чайников, плиток, комнатных холодильников, пылесосов, стиральных и швейных машин и т. п.), а также в пожароопасных зонах;
• силовые сети на промышленных предприятиях, в жилых и общественных зданиях, торговых помещениях — только в случаях, когда по условиям технологического процесса или по режиму работы сети может возникать длительная перегрузка проводников;
• сети всех видов во взрывоопасных зонах — согласно требованиям 7.3.94.

3.1.11. В сетях, защищаемых от перегрузок (см. 3.1.10), проводники следует выбирать по расчетному току, при этом должно быть обеспечено условие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам, приведенным в таблицах гл. 1.3, аппараты защиты имели кратность не более:

• 80% для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), — для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией; для проводников, прокладываемых в невзрывоопасных производственных помещениях промышленных предприятий, допускается 100%;
• 100% для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), — для кабелей с бумажной изоляцией;
• 100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки) — для проводников всех марок;
• 100% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой — для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией;
• 125% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой — для кабелей с бумажной изоляцией и изоляцией из вулканизированного полиэтилена.

3.1.12. Длительно допустимая токовая нагрузка проводников ответвлений к короткозамкнутым электродвигателям должна быть не менее:

• 100% номинального тока электродвигателя в невзрывоопасных зонах;
• 125% номинального тока электродвигателя во взрывоопасных зонах.

Соотношения между длительно допустимой нагрузкой проводников к короткозамкнутым электродвигателям и уставками аппаратов защиты в любом случае не должны превышать указанных в 3.1.9 (см. также 7.3.97).

3.1.13. В случаях, когда требуемая допустимая длительная токовая нагрузка проводника, определенная по 3.1.9 и 3.1.11, не совпадает с данными таблиц допустимых нагрузок, приведенных в гл. 1.3, допускается применение проводника ближайшего меньшего сечения, но не менее, чем это требуется по расчетному току.

Места установки аппаратов защиты

3.1.14. Аппараты защиты следует располагать по возможности в доступных для обслуживания местах таким образом, чтобы была исключена возможность их механических повреждений. Установка их должна быть выполнена так, чтобы при оперировании с ними или при их действии были исключены опасность для обслуживающего персонала и возможность повреждения окружающих предметов.

Аппараты защиты с открытыми токоведущими частями должны быть доступны для обслуживания только квалифицированному персоналу.

3.1.15. Аппараты защиты следует устанавливать, как правило, в местах сети, где сечение проводника уменьшается (по направлению к месту потребления электроэнергии) или где это необходимо для обеспечения чувствительности и селективности защиты (см. также 3.1.16 и 3.1.19).

3.1.16. Аппараты защиты должны устанавливаться непосредственно в местах присоединения защищаемых проводников к питающей линии. Допускается в случаях необходимости принимать длину участка между питающей линией и аппаратом защиты ответвления до 6 м. Проводники на этом участке могут иметь сечение меньше, чем сечение проводников питающей линии, но не менее сечения проводников после аппарата защиты.

Для ответвлений, выполняемых в труднодоступных местах (например, на большой высоте), аппараты защиты допускается устанавливать на расстоянии до 30 м от точки ответвления в удобном для обслуживания месте (например, на вводе в распределительный пункт, в пусковом устройстве электроприемника и др.). При этом сечение проводников ответвления должно быть не менее сечения, определяемого расчетным током, но должно обеспечивать не менее 10% пропускной способности защищенного участка питающей линии. Прокладка проводников ответвлений в указанных случаях (при длинах ответвлений до 6 и до 30 м) должна производиться при горючих наружных оболочке или изоляции проводников — в трубах, металлорукавах, или коробах, в остальных случаях, кроме кабельных сооружений, пожароопасных и взрывоопасных зон, — открыто на конструкциях при условии их защиты от возможных механических повреждений.

3.1.17. При защите сетей предохранителями последние должны устанавливаться на всех нормально незаземленных полюсах или фазах. Установка предохранителей в нулевых рабочих проводниках запрещается.

3.1.18. При защите сетей с глухозаземленной нейтралью автоматическими выключателями расцепители их должны устанавливаться во всех нормально незаземленных проводниках (см. также 7.3.99).

При защите сетей с изолированной нейтралью в трехпроводных сетях трехфазного тока и двухпроводных сетях однофазного или постоянного тока допускается устанавливать расцепители автоматических выключателей в двух фазах при трехпроводных сетях и в одной фазе (полюсе) при двухпроводных. При этом в пределах одной и той же электроустановки защиту следует осуществлять в одних и тех же фазах (полюсах).

Расцепители в нулевых проводниках допускается устанавливать лишь при условии, что при их срабатывании отключаются от сети одновременно все проводники, находящиеся под напряжением.

3.1.19. Аппараты защиты допускается не устанавливать, если это целесообразно по условиям эксплуатации, в местах:

1. ответвления проводников от шин щита к аппаратам, установленным на том же щите; при этом проводники должны выбираться по расчетному току ответвления;
2. снижения сечения питающей линии по ее длине и на ответвлениях от нее, если защита предыдущего участка линии защищает участок со сниженным сечением проводников или если незащищенные участки линии или ответвления от нее выполнены проводниками, выбранными с сечением не менее половины сечения проводников защищенного участка линии;
3. ответвления от питающей линии к электроприемникам малой мощности, если питающая их линия защищена аппаратом с уставкой не более 25 А для силовых электроприемников и бытовых электроприборов, а для светильников — согласно 6.2.2;
4. ответвления от питающей линии проводников цепей измерений, управления и сигнализации, если эти проводники не выходят за пределы соответствующих машин или щита или если эти проводники выходят за их пределы, но электропроводка выполнена в трубах или имеет негорючую оболочку.

Не допускается устанавливать аппараты защиты в местах присоединения к питающей линии таких цепей управления, сигнализации и измерения, отключение которых может повлечь за собой опасные последствия (отключение пожарных насосов, вентиляторов, предотвращающих образование взрывоопасных смесей, некоторых механизмов собственных нужд электростанций и т. п.). Во всех случаях такие цепи должны выполняться проводниками в трубах или иметь негорючую оболочку. Сечение этих цепей должно быть не менее приведенных в 3.4.4.