Ток отсечки автоматического выключателя – Ток отсечки автоматического выключателя это

Содержание

Ток отсечки автоматического выключателя это

Ток, проходящий через автоматический выключатель, определяется по известному закону Ома величиной приложенного напряжения, отнесенного к сопротивлению подключенной цепи. Это теоретическое положение электротехники заложено в основу работы любого автомата.

На практике напряжение сети, например, 220 вольт поддерживается автоматическими устройствами энергоснабжающей организации в пределах нормативов, оговоренных государственными стандартами, меняется внутри этого диапазона незначительно. Выход его за пределы ГОСТ считается неисправностью, аварией.

Автоматический выключатель врезается в фазный провод электропитания светильников, розеток и других потребителей. Когда от розетки запитывают вначале электробритву, а затем моющий пылесос, то в обоих случаях через автомат протекает ток по замкнутому контуру между фазой и нулем.

Но, в первом случае он будет сравнительно небольшим, а во втором — значительным: эти приборы отличаются сопротивлением. Они создают разную нагрузку. Ее величину постоянно отслеживают защиты автомата, осуществляя ее отключения при отклонениях от нормы.

Как проходит ток через автоматический выключатель

Конструктивно автомат создан так, что ток воздействует на последовательно расположенные элементы. К ним относятся:

клеммы подключения проводов с зажимными винтами;

силовые контакты с подвижной и стационарной частью;

биметаллическая пластина теплового расцепителя;

электромагнит отсечки токов коротких замыканий;

Путь тока через автоматический выключатель показан на картинке условными стрелками красного цвета.

Силовые подвижные контакты прижимаются к неподвижным, создавая непрерывную электрическую цепь только после поворота рычага управления вручную оператором. Обязательным условием включения является отсутствие аварийных ситуаций в коммутируемой схеме. Если они появятся, то сразу начинают работать защиты на автоматическое отключение. Другого способа включить автомат не существует.

А вот разорвать эти контакты, обесточив подачу потенциала фазы к потребителям, можно двумя способами:

вручную, возвратив в исходное положение рычаг управления;

автоматически от срабатывания защит.

Как создаются и работают конструктивные элементы автоматического выключателя

Силовые контакты

Они, как и вся конструкция автоматического выключателя, рассчитаны на передачу строго ограниченной мощности. Превышать ее нельзя, ибо в противной случае автомат выйдет из строя — сгорит.

Технической характеристикой, ограничивающей максимальную мощность, проходящую через силовые контакты, является показатель, называемый «Предельная отключающая способность». Его обозначают индексом «Icu».

Значение предельной отключающей способности автоматического выключателя задается при его проектировании из стандартного ряда токов, измеряемого обычно в килоамперах. Например, Icu может быть равно 4 или 6 либо даже 100 или более кА.

Эта величина указывается прямо на лицевой стороне корпуса автомата, как и другие характеристики настроек значений токов.

Итак, через силовые контакты показанного на картинке автомата может безопасно проходить электрический ток от нуля до 4000 ампер. Сам АВ его нормально выдержит и отключит при возникновении аварийной ситуации внутри подключенной электропроводки с потребителями.

С этой целью введено разграничение протекающих через силовые контакты токов на:

1. номинальные и рабочие;

2. аварийные, включающие перегрузку и короткие замыкания.

Что такое номинальный ток автоматического выключателя

Любой автомат создается для работы при определенных технических условиях. Он должен надежно обеспечивать прохождение рабочего тока нагрузки, протекающего как по электрической проводке, так и по подключенным потребителям.

При выборе автомата для бытовой сети пользователи часто учитывают токопроводящие свойства проводки или только мощность электрических приборов, совершая ошибку: необходимо комплексно анализировать оба этих вопроса. Ибо, выключатель — это автоматическое устройство, которое уже налажено под срабатывание при достижении определённых значений тока.

Когда эти условия еще не наступили, а рабочий ток через автомат меньше. чем нижняя граница отключения, то силовые контакты надежно замкнуты. Верхний предел этого рабочего диапазона принято называть номинальным током, обозначая In.

Показанная на картинке цифра «16» обозначает, что проходящие через силовые контакты токи включительно до 16 ампер будут надежно передаваться автоматическим выключателем к подключённым потребителям через электрические провода.

Это функция самого автомата. А у владельца электроустановки и обслуживающего электрика задача совсем другая — подобрать правильно автоматический выключатель под нагрузку и проводку в комплексе. Ведь при превышении этих 16 ампер будут происходить отключения от защит, которые настраиваются на срабатывание от различных токов, “привязанных” электрическими алгоритмами к номинальному значению. Подробнее об этом читайте здесь — Выбор автоматических выключателей для квартиры, дома, гаража

Как работают защиты

Все токи, большие чем номинальное значение, приводят к срабатыванию защит. Их называют токами срабатывания, обозначают Iср.

Для автоматического отключения внутри корпуса автомата смонтировано два вида устройств, работающих по разным принципам отключения:

1. нагрева и изгиба биметалла с выводом механической защелки из зацепления;

2. выбиванием защелки механическим ударом сердечником электромагнита.

Тепловой расцепитель

Он работает за счет изгиба биметаллической составной пластины при нагреве от проходящего через нее тока, а охлаждается за счет отвода тепла в окружающую среду.

К этому расцепителю прикладывается тепловая энергия, создаваемая электрическим током по проходящему биметаллу. Ее величина, как нам известно из закона Джоуля-Ленца, зависит от:

1. электрического сопротивления цепи;

2. силы протекающего тока;

3. и времени его воздействия.

Из этих трех параметров электрическое сопротивление в установившемся процессе практически не меняется. Его учитывают только при теоретических расчетах. При коммутациях нагрузки резко изменяется ток. Поэтому важнее два других параметра:

1. величина электрического тока;

2. время его протекания.

Их учитывают специальными характеристиками, которые называют по этим составляющим — времятоковыми.

По силе протекающего тока через автомат и времени его действия определяют не только зону работы теплового расцепителя, но и электромагнитной отсечки.

За основу расчетов принимают величину номинального тока, выбранного для конструкции выключателя. Срабатывание защит привязывают к его кратности — отношению проходящего действующего тока к номинальному.

Поскольку токовые защиты автоматического выключателя работают на превышение номинального тока, то всегда кратность токов I/In>1.

Электромагнитная отсечка

Работа защиты основана на постоянном учете токов, проходящих по виткам обмоток электромагнита. При величине нагрузок, не превышающих расчетное номинальное значение, токи, протекающие в каждом витке, создают суммарное магнитное поле, не способное преодолеть силу удержания механического штока внутри корпуса соленоида.

Головка подвижного толкателя втянута внутрь, а подвижный силовой контакт автоматического выключателя надежно прижат к стационарной части.

Когда сила проходящего тока превысит номинальный ток уставки, то суммарное магнитное поле, образованное внутри катушки, резко преодолеет силу удержания штока. Он выстреливает и резким ударом бьет по защелке, выдергивает ее из зацепления.

В результате нанесенного удара подвижный силовой контакт автоматического выключателя резко отбрасывается механической энергией от стационарного — электрическая цепь разрывается, а питающее напряжение снимается с подключенной схемы.

Как настраиваются защиты автоматического выключателя

Чтобы автомат четко выдерживал номинальный ток, не создавая ложных срабатываний, его защиты отстраивают на расчетные величины.

Тепловой расцепитель

При выборе нормативной уставки тока учитывают характер подключенной нагрузки и рассчитывают по формуле Iуст=kр∙kн∙In, где kр=1,1, а kн учитывает условия эксплуатации. Его устанавливают в пределах:

1,1÷1,3 для цепей с кратковременными перегрузками от запуска электродвигателей или подобных устройств;

1,1 — у резистивных схем без перегрузки или для работы схем постоянного тока.

В качестве примера рассмотрим защитную характеристику теплового расцепителя старого автоматического выключателя А3120.

На участке тока от 1,3 до 10 крат In характеристика представлена кривой «а», срабатывание производится с выдержкой времени, создающей резерв работы подключенных электроприборов. С увеличением нагрузки время их отключения сокращается от нескольких минут до одной секунды.

При десятикратный нагрузке тепловой расцепитель А3120 выводит из работы силовые контакты со временем порядка 0,01 секунды с небольшим разбросом параметров, показанным на графике зоной светло-красного цвета. Бо́льшие десяти крат возрастания рабочих токов не могут ускорить срабатывание защиты из-за механических свойств конструкции выключателя.

Электромагнитная отсечка

Параметры времятоковой характеристики для электромагнитного органа отсечки тоже настраиваются по номинальному току. У бытовых автоматов ток мгновенного расцепления разделяют на три класса:

1. В, лежащий в пределах 3÷5 In;

Для производственных технических устройств создаются автоматические выключатели с классами:

А, срабатывающими при меньших токах, чем 3In;

E и F — при больших кратностях, чем 20In в различных пределах.

Описанный класс работы отечественных автоматов узаконен требованиями ГОСТа Р 50345—2010. У иностранных производителей тоже применяется подобное деление мгновенных отсечек, но, стандарты токов и времена отключения могут отличаться, оговариваться нормативами своих стран или МЭК 60947—2.

Учет класса токоограничения

Скорость работы мгновенных токовых защит автоматического выключателя привязывают к частоте синусоидальной гармоники промышленной сети и обозначают одной из цифр: 1, 2 или 3. Эта цифра показывает часть полуволны стандартной гармоники, во время которой должно произойти отключение.

Автомат с токоограничением 3 самый быстрый — он отработает за 1/3 полупериода. Характеристика 2 свидетельствует о его половине, а 1 — полной длине полуволны.

Условия ограничения токов, проходящих через автоматический выключатель

Важным моментом при эксплуатации защит автоматов, работающих по токам нагрузок, является учет подключенной к ним схемы, обладающей уже каким-то определённым сопротивлением. Его величина будет ограничивать работу отсечки в аварийном режиме, а в какой-то момент не позволит своевременно снять напряжение питания с повреждаемого оборудования.

Примером такого участка является активное сопротивление обмотки источника питающего трансформатора со всеми подключенными жилами кабелей и проводами электрической сети, собранными на клеммниках и зажимах распределительных коробок и щитков вплоть до контактов квартирной розетки. Ее специалисты называют петлей фаза-ноль.

Для учета его величины при правильной настройке и работе автоматического выключателя используют специальные приборы — измерители сопротивления этой петли.

Их замер позволяет учесть поправку, вносимую дополнительным сопротивлением проводов, а значит — точно учитывать токи, проходящие в аварийном режиме через силовые контакты и защиты автоматического выключателя.

Как автоматический выключатель проверяется на проходящие через него токи

После изготовления на производстве до момента установки в электрическую схему продукция любого производителя может транспортироваться на большие расстояния или длительно храниться на складах. За это время возможно снижение ее качества, связанное с нарушением технических характеристик.

Поэтому автоматические выключатели при монтаже в схему до ввода ее в работу должны подвергаться проверке на исправность, которую принято называть прогрузкой.

Для этого в электролаборатории собирается специальная схема прогрузки автомата или используется одна из многочисленных конструкций стационарных или переносных стендов.

Автоматический выключатель проверяется по номинальному току, указанному на корпусе. Он должен длительно выдерживать его величину.

Затем автомат подвергают перегрузкам и токам коротких замыканий, которые он должен выдерживать при эксплуатации. При этом четко замеряются и фиксируются:

1. токи срабатывания защит теплового расцепителя и токовой отсечки;

2. времена отключения автомата от момента имитации аварийной ситуации.

Некоторые конструкции автоматов позволяют регулировать выходные параметры при прогрузке. Например, отдельные виды тепловых расцепителей имеют винтовое крепление, позволяющее корректировать уставку срабатывания биметаллической пластины в определенных пределах.

Все замеренные характеристики фиксируются с высокой точностью измерительными приборами и заносятся в протокол проверки, сравниваются с требованиями ГОСТ. После их анализа выдается свидетельство с заключением о пригодности.

Прогрузка автомата под нагрузкой позволяет выявить брак, предотвращает случаи возможных пожаров и электрических травм.

Таким образом, токи, проходящие через автоматические выключатели, учитываются при проектировании, производстве, испытаниях и эксплуатации. Для этого введены термины, учитываемые требованиями ГОСТ:

Уставка тока Isd селективной токовой отсечки должна быть отстроена (должна быть больше) от пикового тока IПИК. QF1 = 3098 А, который протекает по вводному выключателю QF1. Уставка по току Isd связана с уставкой тока Ir защиты от перегрузок и регулируется в пределах Isd = (1,5-10) •Ir. Для предварительного определения уставки тока определим отношение пикового тока IПИК. QF1 к уставке по току Ir. QF1

Ближайшая большая уставка будет Isd. QF1 = 4•Ir. QF1 = 4•900 = 3600 А.

Рисунок 14 — Переключатели уставок селективной токовой отсечки (3) и мгновенной токовой отсечки (4)

Полученная уставка селективной токовой отсечки выключателя QF1 должна быть проверена на селективность с уставкой по току селективной токовой отсечки выключателя QF3. Условием токовой селективности двух последовательных защит является выполнение соотношения

Isd. QF1/Isd. QF3 = 3600/2160 = 1,67 > КН. СОГЛ = 1,3-1,5.

Условие согласования уставок тока двух селективных токовых отсечек, установленных на автоматических выключателях разных уровней СЭС, выполняется. Окончательно уставку тока селективной токовой отсечки выключателя QF1 примем Isd. QF1 = 3600 А. Точность срабатывания селективной токовой отсечки блока Micrologic

5.0 составляет ±10 % [5, c.25] и находится в пределах (0,9-1,1) Isd. Определим границы ДIsd. QF1 зоны разброса срабатывания

0,9 • 3600 = 3240 А и 1,1 • 3600 = 3960 А.

Отметим, что минимальное значение Isd. QF1 = 3240 А больше максимального значения Isd. QF3 =2160 А, т.е. наложения время-токовых характеристик защит разных уровней системы электроснабжения не будет.

Коэффициент чувствительности селективной токовой отсечки к минимальному току КЗ на сборных шинах РПН

Это говорит о недостаточной чувствительности защиты секционного выключателя QF1 к удаленным токам КЗ. Выбор уставки времени tsd селективной токовой отсечки выключателя QF1 необходимо производить также с учетом защитных ВТХ нижестоящего выключателя QF3. Следовательно, учитывая выражение (9.33), уставка должна быть tsd. QF1 = tsd. QF3 + Дt = 0,2 +0,1 =0,3 с. Диапазон изменения времени срабатывания селективной токовой отсечки составит

Дtsd. QF1 = 0,23-0,32 с [2, с.25].

Мгновенная токовая отсечка

Уставка тока Ii связана с номинальным током выключателя и регулируется в диапазоне Ii = (2-15) •In.

Примем 6-ти кратную уставку Ii. QF1 = 6•1000 = 6000 А.

Точность срабатывания мгновенной токовой отсечки блока Micrologic 5.0 составляет ±10 % [5, с.25]. Тогда границы ДIi. QF1 зоны разброса срабатывания будут

0,9 • 6000 = 5400 А и 1,1 • 6000 = 6600 А.

Проверка селективности мгновенных токовых отсечек автоматических выключателей QF1 и QF3. Ток несрабатывания Ii. QF1 = 5400 А мгновенной токовой отсечки выключателя QF1 должен быть больше тока срабатывания Ii. QF3 = 4800 А мгновенной токовой отсечки выключателя QF3. Условие выполняется, следовательно, ВТХ этих двух защит накладываться друг на друга не будут.

Диапазон срабатывания по времени Дti мгновенной токовой отсечки составляет: время несрабатывания 20 мс; максимальное время отключения 50 мс.

Проверим чувствительность мгновенной токовой отсечки к минимальному току КЗ в месте установки выключателя QF1

Проверка выключателя по предельной коммутационной стойкости при отключении КЗ. Номинальная предельная отключающая способность выбранного выключателя при напряжении сети 380 В составляет Icu = 100 кА, что значительно больше предельного тока трехфазного КЗ в месте установки выключателя.

Результаты расчетов всех выключателей занесем в таблицу 7

Защита от перегруза

Время срабатывания, с при значениях тока, кА,

отнесенного к току I_r

QF1, QF2,Masterpact NW10h2,Micrologic 5.0 A

QF3,Masterpact NW08h2,Micrologic 5.0 А

Выключатель отходящих линий

Селективная токовая отсечка

Мгновенная токовая отсечка

Рис. 15 — Время-токовые характеристики вводных и секционного выключателя ТП и выключателя и предохранителя, защищающих отходящие линии анализ результатов рассмотренного примера:

1.1 Плавкая вставка предохранителя F3 имеет достаточную чувствительность и отвечает требованиям ПУЭ. Также предохранитель F3 для рассматриваемого примера обеспечивает и дальнее резервирование. Плавкая вставка предохранителя F1 имеет не достаточную чувствительность по отношению к минимальному току короткого замыкания в точке З. Также выбранные плавкие вставки отвечают требованиям селективности срабатывания.

1.2 Сделаем оценку времени срабатывания выбранных плавких предохранителей при возникновении КЗ в разных точках СЭС:

Ток однофазного КЗ на землю кА на сборных шинах РПН предохранитель F3 отключит примерно через 1.6 с, а предохранитель F1 не чувствителен к току однофазного КЗ на землю в этой точке.

Ток двухфазного КЗ на землю кА на низкой стороне трансформатора F1 отключит примерно через 0,2-0,4 с.

Ток трехфазного КЗ кА в конце линии ВЛ7 предохранитель F1 отключит примерно через 0,07-0,1с.

1.3 Выбранные предохранители удовлетворяет требованиям по отключающей способности

1.4 На рис.15 видно, что защитные ВТХ электронных расцепителей выключателей QF1, QF2 и предохранителя F1 в области действия защит от перегрузки пересечений не имеют. Таким образом, обеспечивается селективность между защитами выключателей QF1, QF2 и предохранителем F1 установленных на разных ступенях СЭС.

2.1 На карте селективности рис.15 обозначены токи КЗ .

2.2 Защитные время-токовые характеристики электронных расцепителей Micrologic 5.0 A и STR22SE, установленные соответственно в выключателях QF1, QF2, QF и QF4:

2.3 Уставки тока I_{r. QF1}, I_{r. QF3} и I_{r. QF4} защит от перегрузки и их зависимые от тока характеристики времени срабатывания.

2.4 Уставки тока I_{sd. QF1}, I_{sd. QF3} и I_{sd. QF4} селективных токовых отсечек с зонами разброса срабатывания.

2.5 Уставки тока I_{i. QF1}, I_{i. QF3}и I_{i. QF4} мгновенных токовых отсечек с зонами разброса срабатывания.

3. Защитные время-токовые характеристики расцепителей выключателей QF1, QF3 и QF4 построены по точкам, координаты которых были определены выше и сведены в табл.7.

4. Защита от перегрузки выключателя QF1 имеет недостаточную чувствительность (К_{Ч. ЗП} = 0,885) к минимальному току КЗ на сборных шинах РПН. Это говорит о том, что для резервирования предохранителя F3 нужно рассмотреть другие способы защиты.

5. Секционный выключатель QF3 также имеет недостаточную чувствительность (К_{Ч. ЗП} = 1,07) к минимальному току КЗ .

6. ВТХ расцепителей выключателей QF1, QF2 распологаются выше и правее характеристик секционного выключателя QF3. Это обусловлено тем что секционный выключатель QF3 в послеаварийном режиме пропускает через себя меньшие токи по сравнению с выключателями QF1 и QF2.

7. Выбранные автоматические выключатели QF3 и QF1, QF2 имеют соответственно предельно отключаемые токи I_CU 36 и 100 кА, что больше предельного тока трёхфазного КЗ на стороне низшего напряжения ТП, что говорит о достаточной коммутационной способности выключателей.

8. Защитные ВТХ разных аппаратов, установленных на одном уровне СЭС (например, QF4 и F3, защищающих отходящие от ТП линии), могут пересекаться.

9. Для максимального приближения защитных ВТХ выключателя QF4 и предохранителя F3 к защитным ВТХ секционного QF3 и вводных QF1 выключателей можно использовать «сглаживание» ВТХ селективных токовых отсечек — для этого используется функция «On». На рис.13 видно, что ВТХ селективных токовых отсечек выключателей QF1-QF3 «сглажены» или «срезаны» под углом 45 0 , что позволяет приблизить ВТХ предохранителя F3 к ВТХ выключателя QF3, а затем ВТХ выключателя QF1 согласовать с ВТХ выключателя QF3.

Электромеханические расцепители типа Т, М, ТМ, ТМД обеспечивают следующие типы защит:

Т — Ir — защита от перегрузок — тепловая защита.
M — Im — защита от коротких замыканий — электромагнитная защита
TM — Ir, Im — защита от перегрузок и коротких замыканий — комбинированная защита
TMД — Ir, Im, IΔn — защита от перегрузок и коротких замыканий, а также от токов утечек

Ir — защита от перегрузок — тепловая защита.
Механизм, реализующий Ir, представляет собой биметаллическую пластину, нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления. Время срабатывания зависит от тока (времятоковая характеристика) и может изменяться от секунд до часа.

Примечание: ΔIr — тоже что и Ir, только с возможностью регулировки порога срабатывания потребителем (на рисунке верхняя синяя стрелка) — данное обозначение установлено только на портале Profsector.com

Im — защита от коротких замыканий — (электромагнитная защита, электромагнитный расцепитель).

Механизм, реализующий Im, представляет собой соленоид, подвижный сердечник которого также может приводить в действие механизм расцепления. Ток, проходящий через выключатель, течет по обмотке соленоида и вызывает втягивание сердечника при превышении заданного порога тока. Защита от коротких замыканий, в отличие от защиты от перегрузок, срабатывает очень быстро (доли секунды), но при значительно большем превышении тока: в 2÷20 раз от номинала, в зависимости от типа автоматического выключателя.

Примечание: ΔIm — тоже, что и Im, только с возможностью регулировки порога срабатывания потребителем (на рисунке синяя стрелочка) — данное обозначение установлено только на портале Profsector.com.

IΔn — дифференциальная защита — это защита от токов утечек. Она защищает персонал от повреждения током и оборудование от возможных возгараний. Обычно реализуется специальными блоками, тороидальные трансформаторы которых обнаруживают непосредственно слабые токи замыкания на землю, возникающие в результате повреждения изоляции.

IN — защита нейтрали (только для 4-х полюсных автоматов) — это защита от перегрузок и коротких замыканий в нейтральном проводе.

Электронные расцепители типа ЭР в зависимости от исполнения могут обесепчивать следующие типы защит:

Ir — защита от перегрузок — тепловая защита, обозначается L
tr — настраиваемое потребителем время выдержки для включения защиты Ir
Im — защита от коротких замыканий — очень редко реализуемая защита в электронных расцепителях. Её обычно заменяют защиты выполняющие теже функции Isd и Ii.
Isd — селективная токовая отсечка, обозначается S (Short delay = короткая выдержка времени). Дополняет тепловую защиту. Отличается очень малым временем срабатывания, но при этом имеет небольшую задержку включения, обеспечивающую селективность с нижестоящим аппаратом. Уставка Isd может настраиваться пользователями.
tsd — настраиваемое потребителем время выдержки для включения защиты Isd
Ii — мгновенная токовая отсечка (I) — эта защита дополняет Isd. Она вызывает мгновенное отключение аппарата. Уставка по току может быть регулируемой или постоянной (встроенной).
Ig — защита от замыканий на землю, обозначается G (Ground). Электронные расцепители могут рассчитывать дифференциальные токи утечки на землю с высоким порогом (порядка десятков ампер) на основе измерений фазных токов.
tg — настраиваемое потребителем время выдержки для включения защиты Ig
IΔn — дифференциальная защита — это защита от токов утечек. Она защищает персонал от повреждения током и оборудование от возможных возгараний.
tΔn — настраиваемое потребителем время выдержки для параметра IΔn
IN — защита нейтрали (только для 4-х полюсных автоматов) — это защита от перегрузок и коротких замыканий в нейтральном проводе. Может использоваться настройка для фаз или собственная настройка для нейтрали: пониженная уставка (0,5 фазной уставки) или OSN – защита нейтрали с уставкой, превышающей в 1,6 раза уставку фазной защиты. В случае защиты OSN максимальная настройка аппарата ограничена до 0,63 х In.

Реализация защит у электронных расцепителей следующая. Измерительное устройство, с помощью датчиков тока и напряжения, производит необходимые измерения характеристик протекающих по силовой цепи автомата токов и в случае аварийной ситуации, через исполнительный соленоид, отключает автоматический выключатель.
В большинстве случаев, защиты обеспечиваемые электронными расцепителями, имеют возможность настройки пользователями. Поэтому, при указании типов защит для электронных расцепителей, не применяется символ Δ.

morflot.su

Токовая отсечка: принцип действия

Содержание:

Принцип работы токовых отсечек
Особенности и виды токовых отсечек
Видео: Релейная защита и токовая отсечка в действии

Релейная защита обеспечивает надежную и безопасную работу электрических сетей. Среди множества защитных средств широко используется токовая отсечка, принцип действия которой основан на резком повышении силы тока, на каком-либо участке защищаемой цепи. Данные устройства относятся к средствам быстрого действия. Они обладают селективностью и возможностью настроек в зависимости от максимального значения токов короткого замыкания. Чтобы обеспечить правильную эксплуатацию, нужно знать, как работает токовая отсечка.

Принцип работы токовых отсечек

При протекании в сети электрического тока ее элементы начинают нагреваться. Это так называемая рабочая температура, позволяющая функционировать в течение длительного времени в обычном режиме.

При коротком замыкании в сети происходит значительное возрастание силы тока. Как правило, это приводит к возгораниям, разрушениям и прочим негативным последствиям. Элементы, способные долго выдерживать действие короткого замыкания, экономически невыгодно производить.

Человек просто не успевает отреагировать на короткое замыкание в связи с высокой скоростью возрастания тока. Эту функцию берет на себя автоматика, в том числе и токовая отсечка. С помощью нее осуществляется контроль величины тока на участке цепи. Если сила тока возрастает и начинает превышать установленное значение, происходит срабатывание защиты и отключение участка.

Величина тока, вызывающая срабатывание защиты, носит название уставки. Ее значение должно обеспечивать отключение цепи до того момента, когда начнутся разрушения. Для создания токовой отсечки существуют различные способы. Чаще всего эта процедура проводится с использованием электромагнитных реле. Замыкание контактов в этих устройствах происходит под влиянием электромагнитной силы. Таким образом, прибор подает сигнал, отключающий защищаемый элемент. Этот же принцип применяется в различных конструкциях автоматических выключателей.

Эффективным средством защиты являются предохранители. Здесь ведущую роль играет температура, возрастающая под действием тока и оказывающая свое воздействие. Когда ее значение достигает определенного предела, происходит разрушение плавкой вставки предохранителя и разрыв электрической цепи.

Особенности и виды токовых отсечек

При коротком замыкании сила тока, проходящего через цепь, зависит от того места, где это произошло. Его величина возрастает по мере приближения к источнику тока. На основании этого свойства обеспечивается селективность токовых отсечек.

Защита должна срабатывать на том участке, для которого она предназначена. Поэтому, ее уставка превышает ток замыкания, произошедшего на другом участке. В данной ситуации защита не будет срабатывать при коротком замыкании вне своего участка.

В некоторых случаях селективность не является обязательной. Здесь осуществляется защита не отдельного участка, а всей линии с использованием дополнительных устройств дифференциальной защиты.

В зависимости от времени срабатывания все токовые отсечки разделяются:

Мгновенные. Их действие полностью зависит от собственного времени срабатывания. Основным пусковым элементом является токовое реле. В качестве промежуточных элементов используются реле, подающие отключающий сигнал сразу к расцепителю выключателя. Срабатывание таких устройств начинается в промежутке от 0,04 до 0,06 с.
С выдержкой времени. В их конструкцию включен элемент, позволяющий устанавливать заданное время. Диапазон срабатывания отсечки составляет от 0,25 до 0,6 секунд. Такие устройства получили название автоматических селективных выключателей.

Таким образом, токовая отсечка позволяет выполнять защиту самыми разными способами. В результате, обеспечивается надежная защита не только отдельных участков, но и полных электрических цепей.

electric-220.ru

Выбор уставок расцепителей автоматических выключателей в цепях электродвигателей 0,4 кВ

Для защиты электродвигателей 0,4 кВ используются автоматические выключатели с встроенными в них электромагнитными и полупроводниковыми расцепителями.

Номинальный ток катушки расцепителя автоматического выключателя Iном.р. выбирается в соответствии с номинальным током электродвигателя [Л2]:

Iном.р. > Iном.дв. (1)

Ток срабатывания отсечки автоматического выключателя с электромагнитным расцепителем [Л2] :

Iотс. > 2*Iпуск.дв. (2) — для автоматического выключателя с полупроводниковым расцепителем [Л2] :

Iотс. > 1,3*Iпуск.дв. (3)

Чувствительность отсечки проверяется при минимальном токе двухфазного и однофазного к.з. на выводах электродвигателя с учетом токоограничивающего действия электрической дуги (переходных сопротивлений Rп = 15 мОм) [Л1, с.93]:

Iотс. < I⁽¹⁾/1,5 (4)

Iотс. < I

(2)/1,5 (5)
где:
Iотс. – действительная величина тока отсечки;
I⁽¹⁾— ток однофазного КЗ на выводах электродвигателя;
I⁽²⁾— ток двухфазного КЗ на выводах электродвигателя;
1,5 – коэффициент запаса, учитывающий коэффициент разброса автомата и коэффициент надежности 1,1.
Если чувствительность отсечки оказывается недостаточной, то следует увеличить сечение питающего кабеля, но не более чем на 1 — 2 ступени, либо установить выносную релейную защиту от однофазных КЗ.
Пример выбора уставок расцепителя автоматического выключателя в цепи электродвигателя
Исходные данные:
Электродвигатель (Рном.дв. = 75 кВт; Iном.дв. = 130 А, Iпуск.дв. =780 А) подключен к секции 0,4 кВ кабелем длиной 75 м и сечением 3х95 мм2 через автоматический выключатель типа А3700.

1. Выбираем номинальный ток катушки расцепителя автоматического выключателя серии А3700 с электромагнитным расцепителем по формуле:
Iотс. = 2*Iпуск.дв. = 2*780 = 1560 А
2. Принимаем к установке автоматический выключатель типа А3716Б и Iном.расц. = 160 А и Iотс. = 1600 А.
3. Проверяем чувствительность отсечки к однофазному к.з. на выводах электродвигателя с учетом токоограничивающего действия электрической дуги (I⁽¹⁾= 3250 А).
4. В соответствии с (4) минимальное значение тока однофазного КЗ равно:

Уставка отсечки автоматического выключателя удовлетворяет требованию чувствительности к однофазным КЗ и, следовательно, к двухфазным в расчетной точке.
Литература:
Беляев А.В. » Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сети 0,4 кВ «.
Типовая работа «Релейная защита элементов сети собственных нужд 6,3 и 0,4 кВ электростанций с турбогенераторами 192713.0000036.02955.000 АЭ.01».
Поделиться в социальных сетях
raschet.info
Что такое время токовые характеристики автоматических выключателей
При нормальной работе электросети и всех приборов через автоматический выключатель протекает электрический ток. Однако если сила тока по каким-либо причинам превысила номинальные значения, происходит размыкание цепи из-за срабатывания расцепителей автоматического выключателя.
Характеристика срабатывания автоматического выключателя является очень важной характеристикой, которая описывает то, насколько время срабатывания автомата зависит от отношения силы тока, протекающего через автомат, к номинальному току автомата.
Данная характеристика сложна тем, что для ее выражения необходимо использование графиков. Автоматы с одним и тем же номиналом будут при разных превышениях тока по-разному отключаться в зависимости от типа кривой автомата (так иногда называется токовая характеристика), благодаря чему имеется возможность применять автоматы с разной характеристикой для разных типов нагрузки.

Тем самым, с одной стороны, осуществляется защитная токовая функция, а с другой стороны, обеспечивается минимальное количество ложных срабатываний – в этом и заключается важность данной характеристики.
В энергетических отраслях бывают ситуации, когда кратковременное увеличение тока не связано с появлением аварийного режима и защита не должно реагировать на такие изменения. Это же относится и к автоматам.
При включении какого-нибудь мотора, к примеру, дачного насоса или пылесоса, в линии происходит достаточно большой бросок тока, который в несколько раз превышает нормальный.

По логике работы, автомат, конечно же, должен отключиться. К примеру, мотор потребляет в пусковом режиме 12 А, а в рабочем – 5. Автомат стоит на 10 А, и от 12 его вырубит. Что в таком случае делать? Если например поставить на 16 А, тогда непонятно отключится он или нет если заклинит мотор или замкнет кабель.
Можно было бы решить эту проблему, если его поставить на меньший ток, но тогда он будет срабатывать от любого движения. Вот для этого и было придумано такое понятие для автомата, как его «время токовая характеристика».
Какие существуют время токовые характеристики автоматических выключателей и их отличие между собой
Как известно основными органами срабатывания автоматического выключателя являются тепловой и электромагнитный расцепитель.

Тепловой расцепитель представляет собой пластину из биметалла, изгибающуюся при нагреве протекающим током. Тем самым в действие приводится механизм расцепления, при длительной перегрузке срабатывая, с обратнозависимой выдержкой времени. Нагрев биметаллической пластинки и время срабатывание расцепителя напрямую зависят от уровня перегрузки.
Электромагнитный расцепитель является соленоидом с сердечником, магнитное поле соленоида при определенном токе втягивает сердечник, приводящий в действие механизм расцепления – происходит мгновенное срабатывание при КЗ, благодаря чему пострадавший участок сети не будет дожидаться прогревания теплового расцепителя (биметаллической пластины) в автомате.
Зависимость времени срабатывания автомата от силы тока, протекающего через автомат, как раз и определяется время токовой характеристикой автоматического выключателя.
Наверное, каждый замечал изображение латинских букв B, C, D на корпусах модульных автоматов. Так вот они характеризуют кратность уставки электромагнитного расцепителя к номиналу автомата, обозначая его время токовую характеристику.
Эти буквы указывают ток мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя автомата. Проще говоря, характеристика срабатывания автоматического выключателя показывает чувствительность автомата – наименьший ток при котором автомат отключится мгновенно.
Автоматы имеют несколько характеристик, самыми распространенными из которых являются:
— B — от 3 до 5 ×In;

— C — от 5 до 10 ×In;

— D — от 10 до 20 ×In.

Что означают цифры указанные выше?
Приведу небольшой пример. Допустим, есть два автомата одинаковой мощности (равные по номинальному току) но характеристики срабатывания (латинские буквы на автомате) разные: автоматы В16 и С16.
Диапазоны срабатывания электромагнитного расцепителя для В16 составляет 16*(3…5)=48…80А. Для С16 диапазон токов мгновенного срабатывания 16*(5…10)=80…160А.
При токе 100 А автомат В16 отключится практически мгновенно, в то время как С16 отключится не сразу а через несколько секунд от тепловой защиты (после того как нагреется его биметаллическая пластина).
В жилых зданиях и квартирах, где нагрузки чисто активные (без больших пусковых токов), а какие-нибудь мощные моторы включаются нечасто, самыми чувствительными и предпочтительными к применению являются автоматы с характеристикой B. На сегодняшний день очень распространена характеристика С, которую также можно использовать для жилых и административных зданий.
Что касается характеристики D, то она как раз годится для питания каких-либо электромоторов, больших двигателей и других устройств, где могут быть при их включении большие пусковые токи. Также через пониженную чувствительность при КЗ автоматы с характеристикой D могут быть рекомендованы для использования как вводные для повышения шансов селективности со стоящими ниже групповыми АВ при КЗ.
Согласитесь логично, что время срабатывания зависит от температуры автомата. Автомат отключится быстрее, если его тепловой орган (биметаллическая пластина) разогретый. И наоборот при первом включении когда биметалл автомата холодный время отключения будет больше.
Поэтому на графике верхняя кривая характеризует холодное состояние автомата, нижняя кривая характеризует горячее состояние автомата.
Пунктирной линией обозначен предельный ток срабатывания для автоматов до 32 А.
Что показано на графике время токовой характеристики
На примере 16-Амперного автомата, имеющего время токовую характеристику C, попробуем рассмотреть характеристики срабатывания автоматических выключателей.
На графике можно увидеть, как протекающий через автоматический выключатель ток влияет на зависимость времени его отключения. Кратность тока протекающего в цепи к номинальному току автомата (I/In) изображает ось Х, а время срабатывания, в секундах – ось У.
Выше говорилось, что в состав автомата входит электромагнитный и тепловой расцепитель. Поэтому график можно разделить на два участка. Крутая часть графика показывает защиту от перегрузки (работа теплового расцепителя), а более пологая часть защиту от КЗ (работа электромагнитного расцепителя).
Как видно на графике если к автомату С16 подключить нагрузку 23 А то он должен отключится за 40 сек. То есть при возникновении перегрузки на 45 % автомат отключится через 40 сек.
На токи большой величины, которые могут привести к повреждению изоляции электропроводки автомат способен реагировать мгновенно благодаря наличию электромагнитного расцепителя.
При прохождении через автомат С16 тока 5×In (80 А) он должен сработать через 0.02 сек (это если автомат горячий). В холодном состоянии, при такой нагрузке, он отключится в пределах 11 сек. и 25 сек. (для автоматов до 32 А и выше 32 А соответственно).
Если через автомат будет протекать ток равный 10×In, то он отключается за 0,03 секунды в холодном состоянии или меньше чем за 0,01 секунду в горячем.
К примеру, при коротком замыкании в цепи, которая защищена автоматом С16, и возникновении тока в 320 Ампер, диапазон времени отключения автомата будет составлять от 0,008 до 0,015 секунды. Это позволит снять питание с аварийной цепи и защитить от возгорания и полного разрушения сам автомат, закоротивший электроприбор и электропроводку.
Автоматы с какими характеристиками предпочтительнее использовать дома
В квартирах по возможности необходимо обязательно применять автоматы категории B, которые являются более чувствительными. Данный автомат отработает от перегрузки так же, как и автомат категории С. А вот о случае короткого замыкания?.
Если дом новый, имеет хорошее состояние электросети, подстанция находится рядом, а все соединения качественные, то ток при коротком замыкании может достигать таких величин, что его должно хватить на срабатывание даже вводного автомата.
Ток может оказаться малым при коротком замыкании, если дом является старым, а к нему идут плохие провода с огромным сопротивлением линии (особенно в сельских сетях, где большое сопротивление петли фаза-нуль) – в таком случае автомат категории C может не сработать вообще. Поэтому единственным выходом из этой ситуации является установка автоматов с характеристикой типа В.
Следовательно, время токовая характеристика типа В является определенно более предпочтительной, в особенности в дачной или сельской местности или в старом фонде.
В быту на вводной автомат вполне целесообразно ставить именно тип С, а на автоматы групповых линий для розеток и освещения – тип В. Таким образом будет соблюдена селективность, и где-нибудь в линии при коротком замыкании вводной автомат не будет отключаться и «гасить» всю квартиру.
Похожие материалы на сайте:
Понравилась статья — сохрани на стену!
electricvdome.ru
A, B, C и D
Автоматическими выключателями называются приборы, отвечающие за защиту электроцепи от повреждений, связанных с воздействием на нее тока большой величины. Слишком сильный поток электронов способен вывести из строя бытовую технику, а также вызвать перегрев кабеля с последующим оплавлением и возгоранием изоляции. Если вовремя не обесточить линию, это может привести к пожару, Поэтому, в соответствии с требованиями ПУЭ (Правила устройства электроустановок), эксплуатация сети, в которой не установлены электрические автоматы защиты, запрещена. АВ обладают несколькими параметрами, один из которых – время токовая характеристика автоматического защитного выключателя. В этой статье мы расскажем, чем различаются автоматические выключатели категории A, B, C, D и для защиты каких сетей они используются.
Особенности работы автоматов защиты сети
К какому бы классу ни относился автоматический выключатель, его главная задача всегда одна – быстро определить появление чрезмерного тока, и обесточить сеть раньше, чем будет поврежден кабель и подключенные к линии устройства.
Токи, которые могут представлять опасность для сети, подразделяются на два вида:
Токи перегрузки. Их появление чаще всего происходит из-за включения в сеть приборов, суммарная мощность которых превышает ту, что линия способна выдержать. Другая причина перегрузки – неисправность одного или нескольких устройств.
Сверхтоки, вызванные КЗ. Короткое замыкание происходит при соединении между собой фазного и нейтрального проводников. В нормальном состоянии они подключены к нагрузке по отдельности.
Устройство и принцип работы автоматического выключателя – на видео:
Токи перегрузки
Величина их чаще всего незначительно превышает номинал автомата, поэтому прохождение такого электротока по цепи, если оно не затянулось слишком надолго, не вызывает повреждения линии. В связи с этим мгновенного обесточивания в таком случае не требуется, к тому же нередко величина потока электронов быстро приходит в норму. Каждый АВ рассчитан на определенное превышение силы электротока, при котором он срабатывает.
Время срабатывания защитного автоматического выключателя зависит от величины перегрузки: при небольшом превышении нормы оно может занять час и более, а при значительном – несколько секунд.
За отключение питания под воздействием мощной нагрузки отвечает тепловой расцепитель, основой которого является биметаллическая пластина.
Этот элемент нагревается под воздействием мощного тока, становится пластичным, изгибается и вызывает срабатывание автомата.
Токи короткого замыкания
Поток электронов, вызванный КЗ, значительно превосходит номинал устройства защиты, в результате чего последнее немедленно срабатывает, отключая питание. За обнаружение КЗ и немедленную реакцию аппарата отвечает электромагнитный расцепитель, представляющий собой соленоид с сердечником. Последний под воздействием сверхтока мгновенно воздействует на отключатель, вызывая его срабатывание. Этот процесс занимает доли секунды.
Однако существует один нюанс. Иногда ток перегрузки может также быть очень большим, но при этом не вызванным КЗ. Как же аппарат должен определить различие между ними?
На видео про селективность автоматических выключателей:
Здесь мы плавно переходим к основному вопросу, которому посвящен наш материал. Существует, как мы уже говорили, несколько классов АВ, различающихся по времятоковой характеристике. Наиболее распространенными из них, которые применяются в бытовых электросетях, являются устройства классов B, C и D. Автоматические выключатели, относящиеся к категории A, встречаются значительно реже. Они наиболее чувствительны и используются для защиты высокоточных аппаратов.
Между собой эти устройства различаются по току мгновенного расцепления. Его величина определяется кратностью тока, проходящего по цепи, к номиналу автомата.
Характеристики срабатывания защитных автоматических выключателей
Класс АВ, определяющийся этим параметром, обозначается латинским литером и проставляется на корпусной части автомата перед цифрой, соответствующей номинальному току.
В соответствии с классификацией, установленной ПУЭ, защитные автоматы подразделяются на несколько категорий.
Автоматы типа МА
Отличительная черта таких устройств – отсутствие в них теплового расцепителя. Аппараты этого класса устанавливают в цепях подключения электрических моторов и других мощных агрегатов.
Защиту от перегрузок в таких линиях обеспечивает реле максимального тока, автоматический выключатель только предохраняет сеть от повреждений в результате воздействия сверхтоков короткого замыкания.
Приборы класса А
Автоматы типа А, как было сказано, обладают самой высокой чувствительностью. Тепловой расцепитель в устройствах с времятоковой характеристикой А чаще всего срабатывает при превышении силой тока номинала АВ на 30%.
Катушка электромагнитного расцепления обесточивает сеть в течение примерно 0,05 сек, если электроток в цепи превышает номинальный на 100%. Если по какой-либо причине после увеличения силы потока электронов в два раза электромагнитный соленоид не сработал, биметаллический расцепитель отключает питание в течение 20 – 30 сек.
Автоматы, имеющие времятоковую характеристику А, включаются в линии, при работе которых недопустимы даже кратковременные перегрузки. К таковым относятся цепи с включенными в них полупроводниковыми элементами.
Защитные устройства класса B
Аппараты категории B обладают меньшей чувствительностью, чем относящиеся к типу A. Электромагнитный расцепитель в них срабатывает при превышении номинального тока на 200%, а время на срабатывание составляет 0,015 сек. Срабатывание биметаллической пластины в размыкателе с характеристикой B при аналогичном превышении номинала АВ занимает 4-5 сек.
Оборудование этого типа предназначено для установки в линиях, в которые включены розетки, приборы освещения и в других цепях, где пусковое повышение электротока отсутствует либо имеет минимальное значение.
Автоматы категории C
Устройства типа C наиболее распространены в бытовых сетях. Их перегрузочная способность еще выше, чем у ранее описанных. Для того, чтобы произошло срабатывание соленоида электромагнитного расцепления, установленного в таком приборе, нужно, чтобы проходящий через него поток электронов превысил номинальную величину в 5 раз. Срабатывание теплового расцепителя при пятикратном превышении номинала аппарата защиты происходит через 1,5 сек.
Установка автоматических выключателей с времятоковой характеристикой C, как мы и говорили, обычно производится в бытовых сетях. Они отлично справляются с ролью вводных устройств для защиты общей сети, в то время как для отдельных веток, к которым подключены группы розеток и осветительные приборы, хорошо подходят аппараты категории B.
Это позволит соблюсти селективность защитных автоматов (избирательность), и при КЗ в одной из веток не будет происходить обесточивания всего дома.
Автоматические выключатели категории Д
Эти устройства имеют наиболее высокую перегрузочную способность. Для срабатывания электромагнитной катушки, установленной в аппарате такого типа, нужно, чтобы номинал по электротоку защитного автомата был превышен как минимум в 10 раз.
Срабатывание теплового расцепителя в этом случае происходит через 0,4 сек.
Устройства с характеристикой D наиболее часто используются в общих сетях зданий и сооружений, где они играют подстраховочную роль. Их срабатывание происходит в том случае, если не произошло своевременного отключения электроэнергии автоматами защиты цепи в отдельных помещениях. Также их устанавливают в цепях с большой величиной пусковых токов, к которым подключены, например, электромоторы.
Защитные устройства категории K и Z
Автоматы этих типов распространены гораздо меньше, чем те, о которых было рассказано выше. Приборы типа K имеют большой разброс в величинах тока, необходимых для электромагнитного расцепления. Так, для цепи переменного тока этот показатель должен превышать номинальный в 12 раз, а для постоянного – в 18. Срабатывание электромагнитного соленоида происходит не более чем через 0,02 сек. Срабатывание теплового расцепителя в таком оборудовании может произойти при превышении величины номинального тока всего на 5%.
Этими особенностями обусловлено применение устройств типа K в цепях с исключительно индуктивной нагрузкой.
Приборы типа Z тоже имеют разные токи срабатывания соленоида электромагнитного расцепления, но разброс при этом не столь велик, как в АВ категории K. В цепях переменного тока для их отключения превышение токового номинала должно быть трехкратным, а в сетях постоянного – величина электротока должна быть в 4,5 раза больше номинальной.
Аппараты с характеристикой Z используются только в линиях, к которым подключены электронные устройства.
Наглядно про категории автоматов на видео:
Заключение
В этой статье мы рассмотрели время токовые характеристики защитных автоматов, классификацию этих устройств в соответствии с ПУЭ, а также разобрались, в каких цепях устанавливаются приборы различных категорий. Полученная информация поможет вам определить, какое защитное оборудование следует использовать в сети, исходя из того, какие устройства к ней подключены.
yaelectrik.ru
Номинал и токовые характеристики автоматических выключателей
Здравствуйте, уважаемые читатели сайта http://elektrik-sam.info.
В этой статье мы рассмотрим основные характеристики автоматических выключателей, которые необходимо знать, чтобы правильно ориентироваться при их выборе — это номинальный ток и время токовые характеристики автоматических выключателей.
Напомню, что эта публикация входит в серию статей и видео, посвященных электрическим аппаратам защиты из курса Автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы — подробное руководство.
Основные характеристики автоматического выключателя указываются на его корпусе, где также наносится торговая марка или бренд производителя и каталожный либо серийный номер.
Самая главная характеристика автоматического выключателя – номинальный ток. Это максимальный ток (в Амперах), который может протекать через автомат бесконечно долго, не отключая защищаемую цепь. При превышении протекающим током этой величины, автомат срабатывает и размыкает защищаемую цепь.
Ряд значений номинального тока автоматических выключателей стандартизован и составляет:
6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100А.
Величина номинального тока автомата указывается на его корпусе в амперах и соответствует температуре окружающей среды +30˚С. С увеличением температуры, значение номинального тока снижается.
Также автоматы в электрощитах обычно устанавливаются по несколько штук в ряд вплотную друг к другу, это приводит к увеличению температуры (автоматы «подогревают» друг друга) и снижению величины коммутируемого ими тока.
Некоторые производители автоматических выключателей указывают в каталогах поправочные коэффициенты для учета этих параметров.
Подробно о влиянии температуры окружающей среды и количества рядом установленных аппаратов защиты смотрите в статье Почему в жару срабатывает автоматический выключатель.
В момент подключения в электрическую сеть некоторых потребителей, например, холодильников, пылесосов, компрессоров и др. в цепи кратковременно возникают пусковые токи, которые могут в несколько раз превышать номинальный ток автомата. Для кабеля такие кратковременные броски тока не страшны.
Поэтому, чтобы автомат не выключался каждый раз при небольшом кратковременном возрастании тока в цепи, применяют автоматы с разными типами время-токовой характеристики.
Таким образом, следующая основная характеристика:
время-токовая характеристика срабатывания автоматического выключателя – это зависимость времени отключения защищаемой цепи, от силы протекающего через нее тока. Ток указывается как отношение к номинальному току I/Iном, т.е. во сколько раз протекающий через автомат ток превышает номинальный для данного автоматического выключателя.
Важность этой характеристики заключается в том, что автоматы с одинаковым номиналом будут отключаться по-разному (в зависимости от типа время-токовой характеристики). Это дает возможность уменьшить количество ложных срабатываний, применяя автоматические выключатели с различными токовыми характеристиками для разных типов нагрузки,
Рассмотрим типы время-токовых характеристик:
— Тип A (2-3 значения номинального тока) применяются для защиты цепей с большой протяженностью электропроводки и для защиты полупроводниковых устройств.
— Тип B (3-5 значений номинального тока) применяются для защиты цепей с малым значением кратности пускового тока с преимущественно активной нагрузкой (лампы накаливания, обогреватели, печи, осветительные электросети общего назначения). Показаны для применения в квартирах и жилых зданиях, где нагрузки в основном активные.
— Тип C (5-10 значений номинального тока) применяются для защиты цепей установок с умеренными пусковыми токами — кондиционеры, холодильники, домашние и офисные розеточные группы, газоразрядные лампы с повышенным пусковым током.
— Тип D (10-20 значений номинального тока) применяются для защиты цепей, питающих электроустановки с высокими пусковыми токами (компрессоры, подъемные механизмы, насосы, станки). Устанавливаются, в основном, в производственных помещениях.
— Тип K (8-12 значений номинального тока) применяются для защиты цепей с индуктивной нагрузкой.
— Тип Z (2,5-3,5 значений номинального тока) применяются для защиты цепей с электронными приборами, чувствительными к сверхтокам.
В быту обычно используются автоматические выключатели с характеристиками B,C и очень редко D. Тип характеристики обозначается на корпусе автомата латинской буквой пред значением номинального тока.
Маркировка «С16» на автоматическом выключателе будет обозначать, что он имеет тип мгновенного расцепления С (т.е. срабатывает при величине тока от 5 до 10 значений от номинального тока) и номинальный ток, равный 16 А.
Время-токовая характеристика автоматического выключателя обычно приводится в виде графика. На горизонтальной оси указывается кратность значения номинального тока, а по вертикальной оси — время срабатывания автомата.
Широкий диапазон значений на графике обусловлен разбросом параметров автоматических выключателей, которые зависят от температуры — как внешней, так и внутренней, поскольку автоматический выключатель нагревается проходящим через него электрическим током, особенно, при аварийных режимах — током перегрузки или током короткого замыкания (КЗ).
На графике видно, что при значении I/Iн≤1 время отключения автоматического выключателя стремится к бесконечности. Другими словами, до тех пор, пока ток, протекающий через автоматический выключатель, меньше или равен номинальному току, автоматический выключатель не сработает (не отключится).
Также график показывает, что чем больше значение I/Iн (т.е. чем больше протекающий через автомат ток превышает номинальный), тем быстрее автоматический выключатель отключится.
При протекании через автоматический выключатель тока, величина которого равна нижней границе диапазона срабатывания электромагнитного расцепителя (3In для «В», 5In для «С» и 10In для «D»), он должен отключиться за время более 0,1с.
При протекании тока, равного верхней границе диапазона срабатывания электромагнитного расцепителя (5In для «В», 10In для «С» и 20In для «D»), автоматический выключатель отключится за время менее 0,1с. Если значение тока главной цепи находится внутри диапазона токов мгновенного расцепления, автоматический выключатель расцепляется либо с незначительной выдержкой, либо без задержки времени (менее 0,1 с).
В следующих статьях мы продолжим рассмотрение характеристик автоматических выключателей, методику и стратегию их расчета и выбора, потому если хотите не пропустить новые интересные материалы по этой теме — подписывайтесь на новости сайта, форма подписки внизу статьи.
В заключении статьи подробное видео Номинал и токовые характеристики автоматических выключателей:

Рекомендую прочитать:

Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — подробное руководство.
Как выбирать автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы?
Автоматические выключатели — конструкция и принцип работы.
Номиналы групповых автоматов превышают номинал вводного?
Почему в жару срабатывает автоматический выключатель?
Менять ли автоматический выключатель, если его «выбивает»?
Конструкция (устройство) УЗО.
Устройство УЗО и принцип действия.
Работа УЗО при обрыве нуля.
Как проверить тип УЗО?
Почему УЗО выбирают на ступень выше?
elektrik-sam.info
общее определение, подбор автоматического выключателя и электропроводки
Если необходимо выбрать для электрощита автоматический выключатель, предварительно надо изучить его характеристики. Важно знать, какая на него ляжет нагрузка. Самая основная характеристика, на которую ориентируются при покупке этого устройства, — это номинальный ток. Именно она указана на корпусе автоматического выключателя большими цифрами и буквами.
Принцип определения номинального показателя
Толковый словарь русского языка академика Οжегова объясняет значение слова «номинальный», как обозначенный, называющийся, но не исполняющий своих обязанностей, назначения, то есть фиктивный.
Это определение довольно точно поясняет электротехнические термины номинального напряжения, тока и мощности. Οни вроде бы есть, назначены и определены, но на самом деле служат только как ориентиры для электриков. Действительные численные выражения этих параметров в реальности отличаются от назначенных величин.
Κ примеру, всем нам хорошо знакома переменная однофазная сеть с напряжением 220 вольт, которое считается номинальным. На самом деле его величина по ГΟСТ может достигать только до верхнего предела 252 вольта. Так действует государственный стандарт.
Такая же картина просматривается и с номинальным током.
За основу выбора его величины взят максимально возможный тепловой нагрев электрических проводников (включая их изоляцию), которые должны неограниченно долгое время надежно работать под нагрузкой. При номинальном токе поддерживается тепловой баланс между:
нагревом проводников от температурного воздействия электрических зарядов, описанным действием закона Джоуля—Ленца;
охлаждением за счет отвода части тепла в окружающую среду.
При этом тепло Q1 не должно оказывать влияние на механические и прочностные характеристики металла, а Q2 — на изменение химических и диэлектрических свойств слоя изоляции.
Даже при небольшом превышении номинального значения тока через какой-то промежуток времени потребуется снимать напряжение с электрооборудования для охлаждения металла токовода и изоляции. В противном случае их электротехнические свойства нарушатся и возникнет пробой диэлектрического слоя или деформация металла.
Любое электрическое оборудование (включая источники тока, его потребители, соединительные провода и системы, защитные устройства) рассчитывается, проектируется и изготавливается под работу при определенном номинальном токе.Его величина указывается не только в технической заводской документации, но и на корпусе или шильдиках электрооборудования.
На приведенной фотографии четко видны величины номинального тока 2,5 и 10 ампер, которые выполнены методом штамповки при изготовлении электрической вилки. С целью стандартизации оборудования ГΟСТом 6827−76 введено в действие множество значений номинальных токов, при которых должны работать практически все электроустановки.
Подбор защитного устройства
Поскольку номинальный ток определяет возможность длительной работы электрооборудования без каких-либо повреждений, то все защитные устройства по току настраиваются на срабатывание по его превышению.
На практике довольно часто встречаются ситуации, когда на непродолжительный период в схеме питания возникает перегрузка по различным причинам. При этом температура металла проводника и слоя изоляции не успевают достичь того предела, когда возникает нарушение их электротехнических свойств.
По этим причинам зона перегруза выделена в отдельную область, которая ограничивается не только величиной, но и продолжительностью действия. При достижении критических температурных значений слоя изоляции и металла проводника напряжение с электроустановки должно сниматься для ее охлаждения. Эти функции выполняют так называемые защиты от перегруза, работающие по термическому принципу:
предохранители;
тепловые расцепители.
Οни воспринимают тепловую нагрузку и настраиваются на ее отключение с определенной выдержкой времени. Уставка защит, выполняющих «мгновенную» отсечку нагрузки, лежит чуть выше тока перегрузки. Термин «мгновенная» на самом деле определяет действие за минимально возможный промежуток времени. Для современных самых быстрых токовых защит отсечка выполняется за время чуть меньшее 0,02 секунды.
Рабочий ток в обычном режиме питания чаще всего по своей величине меньше номинального.
В приведенном примере разобран случай для схем переменного тока. В цепях постоянного напряжения принципиального отличия соотношений между рабочим, номинальным током и выбором уставок для работы защит нет.
Автоматические выключатели
Главная характеристика автоматического выключателя — номинальный ток. В защитах промышленных устройств и бытовых электросетей наибольшее распространение получили именно они. Такие выключители совмещают в своей конструкции:
тепловые расцепители, работающие с выдержкой времени;
токовую отсечку, очень быстро отключающую аварийный режим.
При этом изготавливаются автоматические выключатели на номинальный ток и напряжение. По их величине выбирают защитные устройства для работы в конкретных условиях определенной схемы.
Для этого стандартами определены 4 типа времятоковых характеристик для разных конструкций автоматов. Οни обозначаются латинскими буквами А, В, С, D и созданы для гарантированного отключения аварий с кратностью тока номинального режима от 1,3 до 14.
Автоматический выключатель по времятоковой характеристике с учетом температуры окружающей его среды подбирается под определенный вид нагрузки, например:
полупроводниковые приборы;
системы освещения;
схемы со смешанными нагрузками и умеренными пусковыми токами;
цепи с большой перегрузочной способностью.
Времятоковая характеристика может состоять из трех зон действия, как показано на картинке, или двух (без средней).
Οбозначение номинального тока можно найти на корпусе автомата. На картинке показан выключатель, на котором обозначена величина 100 ампер.
Это означает, что он сработает (отключится) не от номинального тока (100 А), а от его превышения. Допустим, если отсечка автомата настроена на кратность 3,5, то ток величиной 100х3,5=350 ампер и более будет ею остановлен без выдержки времени.
Κогда же тепловой расцепитель настроен на кратность 1,25, то при достижении значения 100х1,25=125 ампер отключение произойдет через какое-то время, например, один час. При этом схема этот период будет работать с перегрузом.
Следует учитывать, что на время отключения автомата влияют и другие факторы, связанные с поддержанием температурного режима защиты:
условия окружающей среды;
степень заполнения распределительного щитка аппаратурой;
возможности нагрева или охлаждения от посторонних источников.
Особенности электропроводки
Для определения основных электротехнических параметров защит и проводов в обязательном порядке учитывается приложенная к ним нагрузка. Для этого проводят ее расчет по номинальной мощности подключенных в работу приборов с учетом коэффициента их занятости.
Например, к розеточной группе, расположенной на кухне, подключены в работу посудомоечная машина, мультиварка, электродуховка и микроволновая печь, которые потребляют суммарную мощность в обычном режиме 5660 ватт (с учетом периодичности включений).
Номинальное напряжение бытовой сети 220 вольт. Следует определить ток нагрузки, который будет проходить через провода и защитные устройства, делением мощности на напряжение. I=5660/220=25,7 А.
Далее надо посмотреть таблицу ряда номинальных токов для электрооборудования. В ней автоматического выключателя на такой ток нет. Но производители выпускают автоматы на 25 ампер. Его величина ближе всего соответствует нашим задачам. Поэтому его и следует взять за основу защитного устройства для электропроводки потребителей розеточной группы.
После этого необходимо определиться с материалом проводов и поперечным сечением. Взять за основу медь, поскольку алюминиевая проводка даже в бытовых целях уже не пользуется популярностью из-за своих эксплуатационных характеристик.
В справочниках электриков приводятся таблицы подбора проводов из разных материалов по токовой нагрузке. Взять этот случай с учетом того, что проводка выполняется отдельным кабелем с полиэтиленовой изоляцией, спрятанным в штробу стен. Температурные пределы принять соответствующими комнатным условиям.
Таблица представит сведения, что минимально допустимое поперечное сечение стандартного медного провода для нашего случая — 4 мм квадратных. Меньше брать нельзя, но лучше его увеличить.
Иногда возникает задача подбора номинала защит под уже работающую проводку. В этом случае вполне оправданно определить электроизмерительным инструментом ток нагрузки сети потребителей и сравнить его с тем, который рассчитан вышеприведенным теоретическим методом.
Таким способом термин «номинальный ток» помогает электрикам ориентироваться в технических характеристиках электрооборудования.
220v.guru
No related posts.