Закрыть

Характеристика автоматического выключателя: Технические характеристики автоматических выключателей

Содержание

Технические характеристики автоматических выключателей

Рассмотрим технические характеристики автоматических выключателей, установленные требованиями стандартов МЭК 60898‑1 и МЭК 60898‑2, ГОСТ IEC 60898-1-2020 и ГОСТ IEC 60898-2-2011.

Вся информация, которую вы прочитаете ниже основана на материалах из книги Ю.В. Харечко [3], а также соответствующих ГОСТов.

Коммутационная износостойкость.

Коммутационная износостойкость представляет собой способность автоматического выключателя выполнять определенное число циклов оперирования, когда в его главной цепи протекает электрический ток, оставаясь после этого в предусмотренном состоянии.

При номинальном напряжении и токовой нагрузке в своей главной цепи, равной номинальному току, любой автоматический выключатель должен выдерживать не менее 4000 циклов электрического оперирования.

Под циклом оперирования понимают последовательность оперирований автоматического выключателя из одного положения в другое с возвратом в начальное положение. Каждый цикл оперирования состоит из замыкания главных контактов автоматического выключателя с последующим их размыканием.

После выполнения 4000 циклов включения номинальной электрической нагрузки с ее последующим отключением автоматический выключатель не должен быть чрезмерно изношенным, не должен иметь повреждений подвижных контактов главной цепи, а также ослабления электрических и механических соединений. Кроме того, не должна ухудшаться электрическая прочность изоляции автоматического выключателя, которую проверяют соответствующими испытаниями.

Номинальное рабочее напряжение (номинальное напряжение).

Под номинальным рабочим напряжением (номинальным напряжением) Uе понимают установленное изготовителем значение напряжения, при котором обеспечена работоспособность автоматического выключателя, особенно при коротком замыкании. Для одного автоматического выключателя может быть установлено несколько значений номинального напряжения, каждому из которых соответствует собственное значение номинальной коммутационной способности при коротком замыкании.

В стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 установлены следующие предпочтительные значения номинального напряжения для различных видов автоматических выключателей:

  • для однополюсных – 120, 230, 230/400 В;
  • для двухполюсных – 120/240, 230, 400 В;
  • для трехполюсных и четырехполюсных – 240, 400 В.

Предпочтительные значения номинального напряжения, равные 120, 120/240 и 240 В, установлены стандартами для автоматических выключателей, предназначенных для использования в однофазных трехпроводных электрических системах переменного тока с номинальным напряжением 120/240 В.

Автоматические выключатели, имеющие значения номинального напряжения 230, 230/400 и 400 В, применяют в широко распространенных однофазных двухпроводных, трехфазных трехпроводных и четырехпроводных электрических системах переменного тока с номинальным напряжением 230 В, 400 и 230/400 В.

Помимо указанных выше в стандарте МЭК 60898-2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 установлены следующие предпочтительные значения номинального напряжения постоянного тока для универсальных автоматических выключателей:

для однополюсных – 125, 220 В;
для двухполюсных – 125/250, 220/440 В.

В обоих стандартах также сказано, что производитель должен указать в своей документации значение минимального напряжения, на которое рассчитан данный автоматический выключатель.

Номинальное напряжение изоляции Ui.

Номинальное напряжение изоляции Ui представляет собой установленное изготовителем напряжение, к которому отнесены напряжения испытания изоляции и расстояния утечки. Номинальное напряжение изоляции применяют для определения значений напряжения, используемых при испытании изоляции автоматического выключателя. Его также учитывают при установлении расстояний утечки автоматического выключателя. Когда отсутствуют другие указания, номинальное напряжение изоляции соответствует наибольшему номинальному напряжению автоматического выключателя. При этом значение наибольшего номинального напряжения автоматического выключателя не должно превышать значения его номинального напряжения изоляции.

Номинальный ток In.

Номинальный ток In – установленный изготовителем электрический ток, который автоматический выключатель способен проводить в продолжительном режиме при определенной контрольной температуре окружающего воздуха.

Под продолжительным режимом в стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 понимают такой режим, при котором главные контакты автоматического выключателя остаются замкнутыми, проводя установившийся электрический ток без прерывания в течение продолжительного времени (неделями, месяцами и даже годами).

Контрольной температурой окружающего воздуха называют такую температуру окружающего воздуха, при которой устанавливают время-токовую характеристику автоматического выключателя. Стандартная контрольная температура окружающего воздуха принята равной 30 °С.

В стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 установлены следующие предпочтительные значения номинального тока: 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 А.

Номинальная частота.

Характеристика «номинальная частота» определяет промышленную частоту, для которой разработан автоматический выключатель и с которой согласованы другие его характеристики. Автоматический выключатель может иметь несколько значений номинальной частоты. Автоматические выключатели, соответствующие требованиям стандарта МЭК 60898-2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011, могут также функционировать при постоянном токе. Стандартные значения номинальной частоты автоматических выключателей равны 50 и 60 Гц.

Характеристика расцепления.

Характеристика расцепления каждого автоматического выключателя, с одной стороны, должна обеспечивать надежную защиту проводников электрических цепей от сверхтока. С другой стороны, она не должна допускать в стандартных условиях эксплуатации расцепления автоматического выключателя при протекании в его главной цепи электрического тока, равного номинальному току. Характеристика расцепления автоматического выключателя должна быть стабильной во время его эксплуатации и находиться в пределах соответствующей стандартной время-токовой зоны1.

Примечание 1: Эта характеристика автоматического выключателя в п. 8.6.1 ГОСТ IEC 60898-1-2020 названа нормальной время-токовой характеристикой, а п. 8.6.1 ГОСТ IEC 60898-2-2011 – стандартной время-токовой характеристикой. Однако время-токовая характеристика любого автоматического выключателя имеет вид кривой. В стандартах установлены граничные значения, в пределах которых должны находиться характеристики расцепления всех автоматических выключателей, т. е. в них заданы время-токовые зоны, которые находятся между граничными время-токовыми кривыми. Поэтому рассматриваемую характеристику логичнее поименовать стандартной время-токовой зоной. В п. 8.6.1 стандартов МЭК 60898‑1 и МЭК 60898-2 она названа именно так – «standard time-current zone».

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Основные параметры стандартных время-токовых зон представлены в таблицах 7 стандартов МЭК 60898‑1 и МЭК 60898‑2. Время-токовая характеристика любого качественного автоматического выключателя должна находиться в пределах его стандартной время-токовой зоны.

Ток мгновенного расцепления.

Под током мгновенного расцепления понимают минимальный электрический ток, вызывающий автоматическое срабатывание автоматического выключателя без выдержки времени.

В стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 для каждого типа мгновенного расцепления установлены следующие стандартные диапазоны токов мгновенного расцепления

1:

тип В – свыше 3 In до 5 In;
тип С – свыше 5 In до 10 In;
тип D – свыше 10 In до 20 In2.

Примечание 1: В стандарте МЭК 60898‑1 эта характеристика имеет наименование «стандартный диапазон мгновенного расцепления» («standard range of instantaneous tripping»). Однако это название нельзя признать удачным. Мгновенное расцепление не может иметь какой-либо диапазон. Оно либо происходит, либо нет. В требованиях стандарта МЭК 60898‑1 и ГОСТ Р 50345 речь идет о диапазонах, в которых находятся минимальные электрические токи, вызывающие мгновенное расцепление автоматических выключателей, т. е. стандарты устанавливают диапазоны, в которых должны находиться токи мгновенного расцепления. Поэтому рассматриваемую характеристику автоматического выключателя в международном стандарте более правильно назвать стандартным диапазоном токов мгновенного расцепления, как она названа в п. 5.3.5 ГОСТ IEC 60898-1-2020.

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Примечание 2: В стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 указано, что для специальных автоматических выключателей, имеющих тип мгновенного расцепления D, верхняя граница может быть увеличена до 50 In.

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Для универсальных автоматических выключателей требованиями стандарта МЭК 60898‑2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 предусмотрены только два типа мгновенного расцепления – B и C. При этом для постоянного тока даны иные, чем для переменного тока, стандартные диапазоны токов мгновенного расцепления.

тип В – свыше 4 In до 7 In;
тип С – свыше 7 In до 15 In.

Если в главной цепи автоматического выключателя протекает электрический ток, величина которого равна нижней границе стандартного диапазона токов мгновенного расцепления (3 I

n, 5 In, 10 In переменного тока, а для универсальных автоматических выключателей также 4 In и 7 In постоянного тока), то автоматический выключатель должен расцепиться за промежуток времени более 0,1 с, но менее 45 с или 90 с (тип мгновенного расцепления B), 15 с или 30 с (тип мгновенного расцепления C) и 4 с или 8 с (тип мгновенного расцепления D) соответственно при номинальном токе до 32 А включительно и более 32 А, т. е. нижняя граница стандартного диапазона токов мгновенного расцепления не является током мгновенного расцепления.

При протекании в главной цепи автоматического выключателя электрического тока, равного верхней границе стандартного диапазона токов мгновенного расцепления (5 In, 10 In, 20 In переменного тока или 7 In, 15 In постоянного тока), он должен расцепиться за промежуток времени менее 0,1 с, т. е. верхняя граница стандартного диапазона токов мгновенного расцепления представляет собой максимально допустимое значение тока мгновенного расцепления. Любой сверхток, превышающий верхнюю границу стандартного диапазона токов мгновенного расцепления, тем более

должен вызывать мгновенное расцепление автоматического выключателя.

В том случае, если значение электрического тока, протекающего в главной цепи автоматического выключателя, находится между нижней и верхней границами стандартного диапазона токов мгновенного расцепления, он может расцепиться либо с незначительной выдержкой времени (несколько секунд), либо без выдержки времени (менее 0,1 с). Фактическое время срабатывания конкретного автоматического выключателя определяется его индивидуальной время-токовой характеристикой. Ток мгновенного расцепления автоматического выключателя также определяется его индивидуальной время-токовой характеристикой.

Стандарт МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 классифицируют автоматические выключатели согласно их токам мгновенного расцепления по типам B, С и D, т. е. все автоматические выключатели подразделяют на три типа мгновенного расцепления: тип B, тип С и тип D. Конкретному типу мгновенного расцепления соответствует собственный стандартный диапазон токов мгновенного расцепления, а также собственная стандартная время-токовая зона. Для универсальных автоматических выключателей стандартом МЭК 60898‑2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 предусмотрены два типа мгновенного расцепления B и С.

Импульсное выдерживаемае напряжение.

Под импульсным выдерживаемым напряжением понимают наибольшее пиковое значение импульсного напряжения предписанной формы и полярности, которое не вызывает пробоя изоляции при установленных условиях. Номинальное импульсное выдерживаемое напряжение Uimp автоматического выключателя должно быть равным или превышать стандартные значения номинального импульсного выдерживаемого напряжения, которые установлены в таблицах 3 стандарта МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 в зависимости от номинального напряжения электроустановки (см. табл. 1).

Таблица 1. Стандартные значения номинального импульсного выдерживаемого напряжения
Номинальное импульсное выдерживаемое напряжение (Uimp), кВ Номинальное напряжение электроустановки, В
Трехфазные системы Однофазная система с заземленной средней точкой
2,5 120/240
4 230/400, 250/440 120/240, 240

Предельная отключающая способность при коротком замыкании Icu.

Под предельной отключающей способностью при коротком замыкании Icu1 понимают отключающую способность, для которой предписанные условия соответственно установленной последовательности испытаний не предусматривают способности автоматического выключателя проводить в течение условного времени электрический ток, равный 0,85 его тока нерасцепления.

Примечание 1: В ГОСТ IEC 60898-1-2020 рассматриваемая характеристика автоматического выключателя имеет наименование «предельная наибольшая отключающая способность». В стандарте МЭК 60898‑1 эта характеристика названа иначе – «предельная отключающая способность при коротком замыкании» («ultimate short-circuit breaking capacity»). В национальных стандартах, распространяющихся на автоматические выключатели, вместо термина «предельная наибольшая отключающая способность» следует использовать термин «предельная отключающая способность при коротком замыкании». В требованиях стандарта МЭК 60898‑2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 не используют рассматриваемый термин.

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Номинальная коммутационная способность при коротком замыкании Icn.

Номинальная коммутационная способность при коротком замыкании Icn1 представляет собой значение предельной отключающей способности при коротком замыкании, установленное изготовителем для автоматического выключателя.

Примечание 1: В ГОСТ IEC 60898-1-2020 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 рассматриваемая характеристика автоматического выключателя имеет наименование «номинальная наибольшая отключающая способность». В стандартах МЭК 60898‑1 и МЭК 60898‑2 эта характеристика названа иначе – «номинальная способность при коротком замыкании» («rated short-circuit capacity»). При этом под способностью при коротком замыкании (short-circuit capacity) в международных стандартах понимают (включающую и отключающую) способность при коротком замыкании (short-circuit (making and breaking) capacity), т. е. коммутационную способность автоматического выключателя при коротком замыкании. Для устранения расхождений в наименованиях одной и той же характеристики автоматического выключателя в международных и национальных нормативных документах целесообразно использовать термин «номинальная коммутационная способность при коротком замыкании».

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Характеристика «номинальная коммутационная способность при коротком замыкании» определяет максимальный ток короткого замыкания, который автоматический выключатель должен гарантированно включить, проводить определенное время и отключить при заданных стандартом условиях, например, при установленном в стандарте диапазоне коэффициентов мощности (см. таблицу 17 ГОСТ IEC 60898-1-2020). Автоматический выключатель тем более должен отключить любой ток короткого замыкания, значение которого не превышает его номинальной коммутационной способности при коротком замыкании.

Для понимания характера поведения автоматического выключателя после отключения им максимального тока короткого замыкания обратимся к требованиям, изложенным в п. 9.12.11.4.3 стандартов1. Каждый автоматический выключатель должен обеспечить одно отключение испытательной электрической цепи с ожидаемым током короткого замыкания, равным номинальной коммутационной способности при коротком замыкании, а также одно включение с последующим автоматическим отключением электрической цепи, в которой протекает указанный испытательный ток.

Примечание 1: В стандартах МЭК 60898‑1 и МЭК 60898‑2 этот пункт назван «Испытание при номинальной способности при коротком замыкании (Icn)», в ГОСТ IEC 60898-1-2020 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 − «Испытание при номинальной наибольшей отключающей способности (Icn)». Этот пункт в международных и национальных стандартах целесообразно назвать иначе: «Испытание при номинальной коммутационной способности при коротком замыкании (Icn)».

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

После проведения этого испытания качественный автоматический выключатель не должен иметь повреждений, ухудшающих его эксплуатационные свойства, а также должен выдержать установленные стандартом испытания на электрическую прочность и проверку характеристики расцепления.

Рассматриваемую характеристику автоматического выключателя используют для согласования ее численного значения с токами короткого замыкания в электроустановке здания. Значение номинальной коммутационной способности при коротком замыкании должно превышать или быть равным максимальному току короткого замыкания в месте установки автоматического выключателя.

Для автоматических выключателей бытового назначения в стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 установлены следующие значения номинальной коммутационной способности при коротком замыкании:

  • в диапазоне сверхтока до 10 000 А включительно – стандартные значения номинальной коммутационной способности при коротком замыкании, равные 1500, 3000, 4500, 6000, 10 000 А;
  • в диапазоне сверхтока свыше 10 000 А до 25 000 А включительно – предпочтительное значение номинальной коммутационной способности при коротком замыкании, равное 20 000 А.

Указанные значения номинальной коммутационной способности при коротком замыкании имеют и универсальные автоматические выключатели.

Включающая и отключающая способность при коротком замыкании.

Включающую и отключающую способность при коротком замыкании2 автоматического выключателя оценивают в стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 по действующему значению переменной составляющей ожидаемого тока3, который он предназначен включать, проводить в течение его времени размыкания и отключать при определенных условиях.

Примечание 2: В ГОСТ IEC 60898-1-2020 рассматриваемая характеристика автоматического выключателя имеет наименование «наибольшая включающая и отключающая способность». В стандарте МЭК 60898‑1 эта характеристика названа иначе – «(включающая и отключающая) способность при коротком замыкании» («short-circuit (making and breaking) capacity»). В национальных стандартах, распространяющихся на автоматические выключатели, вместо термина «наибольшая включающая и отключающая способность» следует использовать термин «включающая и отключающая способность при коротком замыкании». В стандарте МЭК 60898‑2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 не используют рассматриваемый термин.

Примечание 2 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Примечание 3: Ожидаемый ток – электрический ток, который будет протекать в электрической цепи, если каждый полюс коммутационного устройства заменить проводником с пренебрежимо малым полным сопротивлением.

Примечание 3 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Время отключения и время дуги.

Для отключения сверхтока автоматическому выключателю требуется определенное время – время отключения, которое представляет собой интервал времени между началом времени размыкания и концом времени дуги. Началом времени размыкания считают момент, когда электрический ток в главной цепи автоматического выключателя достигнет уровня срабатывания его расцепителя сверхтока. Концом времени дуги является момент гашения электрических дуг во всех полюсах автоматического выключателя. Поэтому время отключения однополюсного автоматического выключателя приблизительно равно сумме времени размыкания и времени дуги в полюсе, а многополюсного автоматического выключателя – сумме времени размыкания и времени дуги в многополюсном автоматическом выключателе.

Рабочая отключающая способность при коротком замыкании Ics.

Номинальной коммутационной способности при коротком замыкании автоматического выключателя соответствует определенная рабочая отключающая способность при коротком замыкании Ics1 – отключающая способность, для которой предписанные условия соответственно установленной последовательности испытаний предусматривают способность автоматического выключателя проводить в течение условного времени электрический ток, равный 0,85 его тока нерасцепления.

Примечание 1: В ГОСТ IEC 60898-1-2020 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 рассматриваемая характеристика автоматического выключателя имеет наименование «рабочая наибольшая отключающая способность». В стандартах МЭК 60898‑1 и МЭК 60898‑2 эта характеристика названа иначе – «рабочая отключающая способность при коротком замыкании» («service short-circuit breaking capacity»). Для устранения расхождений в наименованиях одной и той же характеристики автоматического выключателя в национальных нормативных документах вместо термина «рабочая наибольшая отключающая способность» следует использовать термин «рабочая отключающая способность при коротком замыкании».

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

В стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 между номинальной коммутационной способностью при коротком замыкании автоматического выключателя и его рабочей отключающей способностью при коротком замыкании установлены соотношения, представленные в табл. 2. Указанная информация приведена в таблицах 18 стандартов, в которых соотношение между рабочей отключающей способностью и номинальной коммутационной способностью задано посредством коэффициента, равного К = Ics/Icn.

Таблица 2. Соотношения между номинальной коммутационной способностью при коротком замыкании и рабочей отключающей способностью при коротком замыкании

Номинальная коммутационная способность при коротком замыкании IcnРабочая отключающая способность при коротком замыкании Ics
Icn ≤ 6000 АIcs = Icn
6000 А < Icn ≤ 10 000 АIcs = 0,75 Icn, но не менее 6000 А
Icn > 10 000 АIcs = 0,5 Icn, но не менее 7500 А

Рабочая отключающая способность при коротком замыкании значительно меньше номинальной коммутационной способности при коротком замыкании (при Icn > 6000 А). Поэтому каждый автоматический выключатель способен отключить электрический ток, равный рабочей отключающей способности при коротком замыкании, бóльшее число раз, чем электрический ток, равный номинальной коммутационной способности при коротком замыкании.

Однополюсный и двухполюсный автоматические выключатели должны обеспечить два отключения испытательной электрической цепи с ожидаемым током короткого замыкания в ней, равным рабочей отключающей способности при коротком замыкании, и одно включение указанной электрической цепи с последующим ее автоматическим отключением. Трехполюсный и четырехполюсный автоматические выключатели должны обеспечить одно отключение электрической цепи, в которой протекает указанный испытательный ток, а также два ее включения с последующим автоматическим отключением.

Однополюсный и двухполюсный универсальные автоматические выключатели должны обеспечить одно отключение электрической цепи с ожидаемым постоянным током короткого замыкания в ней, равным рабочей отключающей способности при коротком замыкании, а также два ее включения с последующим автоматическим отключением.

После проведения указанного испытания качественный автоматический выключатель не должен иметь повреждений, ухудшающих его эксплуатационные свойства. Автоматический выключатель также должен выдержать предписанные стандартами испытания на электрическую прочность и проверку его характеристики расцепления.

В требованиях подраздела 533.3 «Выбор устройств для защиты электропроводок от коротких замыканий» стандарта МЭК 60364‑5‑53 сказано, что, когда стандарт на защитное устройство определяет и рабочую отключающую способность при коротком замыкании, и номинальную предельную отключающую способность при коротком замыкании, допустимо выбирать защитное устройство на основе предельной отключающей способности при коротком замыкании для максимальных характеристик короткого замыкания.

Однако условия эксплуатации могут сделать желательным выбор защитного устройства по рабочей отключающей способности при коротком замыкании, например, когда защитное устройство устанавливают на вводе низковольтной электроустановки. Аналогичное требование, сформулированное с терминологическими ошибками, имеется в ГОСТ Р 50571.5.53-2013, который разработан на основе стандарта МЭК 60364‑5‑53:2002. Поэтому при согласовании характеристик автоматических выключателей с характеристиками электрических цепей в электроустановке здания значения их рабочих отключающих способностей при коротком замыкании целесообразно выбирать так, чтобы они превышали или были равными максимальным токам короткого замыкания в местах их установки.

Характеристика I2t.

Характеристика I2t представляет собой кривую, отражающую максимальные значения I2t автоматического выключателя как функцию ожидаемого тока в указанных условиях эксплуатации. Эта характеристика позволяет оценить способность автоматического выключателя ограничивать ожидаемый сверхток в защищаемых им электрических цепях. Некоторые виды электрооборудования, например устройства дифференциального тока без встроенной защиты от сверхтока, имеют ограничения по значению характеристики I2t. Поэтому при проектировании электроустановок зданий с помощью рассматриваемой характеристики проводят проверку возможности использования автоматических выключателей для обеспечения защиты подобного электрооборудования от токов короткого замыкания.

Значения характеристики I2t для конкретных электрических токов – так называемый «интеграл Джоуля» – интеграл квадрата силы тока по данному интервалу времени (t0, t1) – определяют по следующей формуле:

В стандарте EN 60898‑1 рассматриваемая характеристика положена в основу классификации автоматических выключателей, устанавливающей способность автоматических выключателей ограничивать ожидаемые сверхтоки в защищаемых ими электрических цепях. Автоматические выключатели подразделяют на три класса ограничения энергии.

Класс ограничения электроэнергии.

Характеристика «класс ограничения электроэнергии» и значения характеристики I2t, по которым автоматические выключатели могут быть отнесены к определенному классу, не предусмотрены ни в стандарте МЭК 60898‑1, ни в ГОСТ IEC 60898-1-2020. Однако в обоих стандартах отмечается, что в дополнение к характеристике I2t, обеспеченной производителем, автоматические выключатели могут быть классифицированы согласно их характеристике I2t. По требованию производитель должен сделать доступным характеристику I2t. Он может указать классификацию I2t и соответственно маркировать автоматические выключатели.

В табл. 3 представлены максимальные значения характеристики I2t автоматических выключателей по классам ограничения электроэнергии, значения которых заимствованы из изменения А11, внесенного в стандарт EN 60898 в 1994 г.

Таблица 3. Предельные значения характеристики I2t для автоматических выключателей, А2с
Номинальная коммутационная способность при коротком замыкании, А Класс ограничения электроэнергии
1 2 3
Тип мгновенного расцепления автоматического выключателя
B и C В С В С
Номинальный ток до 16 А включительно
3000 Предельные значения не установлены 31000 37000 15000 18000
4500 60000 75000 25000 30000
6000 100000 120000 35000 42000
10000 240000 290000 70000 84000
Номинальный ток свыше 16 А до 32 А включительно*
3000 Предельные значения не установлены 40000 50000 18000 22000
4500 80000 100000 32000 39000
6000 130000 160000 45000 55000
10000 310000 370000 90000 110000
* Для автоматических выключателей с номинальным током 40 А могут быть применены максимальные значения, равные 120 % от указанных в таблице. Такие автоматические выключатели могут быть маркированы символом соответствующего класса ограничения электроэнергии.

Автоматические выключатели, имеющие класс ограничения электроэнергии 2 и 3, представляют собой токоограничивающие автоматические выключатели, характеризующиеся малым временем отключения, в течение которого ток короткого замыкания не успевает достичь своего пикового значения. Применение токоограничивающих автоматических выключателей в электроустановках зданий позволяет уменьшить негативное воздействие токов короткого замыкания на низковольтное электрооборудование и, прежде всего, на проводники электрических цепей.

Современные автоматические выключатели бытового назначения, имеющие номинальный ток до 40 А и типы мгновенного расцепления B и C, как правило, представляют собой токоограничивающие автоматические выключатели и соответствуют третьему классу ограничения электроэнергии.

В стандарте МЭК 60898‑2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 дополнительно установлена следующая классификация универсальных автоматических выключателей по постоянной времени:

  • автоматические выключатели, пригодные для электрических цепей постоянного тока с постоянной времени T ≤ 4 мс;
  • автоматические выключатели, пригодные для электрических цепей постоянного тока с постоянной времени T ≤ 15 мс.

В ГОСТ IEC 60898-2-2011 приведено следующее пояснение: «Очевидно, что токи короткого замыкания не превышают значения 1500 А в тех установках, где в силу присоединенных нагрузок постоянная времени при нормальной эксплуатации может быть не более 15 мс. В электроустановках со значениями токов короткого замыкания свыше 1500 А постоянная времени T = 4 мс считается достаточной».

Список использованной литературы

  1. ГОСТ IEC 60898-1-2020
  2. ГОСТ IEC 60898-2-2011
  3. Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 5// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2017. – № 2. – 160 c

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 — поделись с друзьями!

 

Какую характеристику автоматического выключателя правильно устанавливать в жилых помещениях

← Новые распределительные щиты New VEGA HAGER — ваш хаб инноваций   ||   Видеообзор шкафы Hager Volta →

Какую характеристику автоматического выключателя правильно устанавливать в жилых помещениях

Для тех, кто не хочет вникать в технические тонкости, какую характеристику автоматического выключателя или дифавтомата (поскольку автоматический выключатель в нем, как часть) применить в защите вашей электросети, предлагаем вниманию рекомендации немецкого производителя HAGER – прочесть и принять:

  1. Характеристика срабатывания В (3-5 In):

    Применяется преимущественно для защиты кабелей и цепей в жилых домах (цепи освещения, розетки)

  2. Характеристика срабатывания С (5-10 In):

    Применяется для защиты кабелей и цепей преимущественно в приборах с повышенным пусковым током (группы ламп, электродвигатели, и т.д.)

  3. Характеристика срабатывания D (10-20 In):

    Применяется для защиты кабелей и цепей, особенно в приборах с очень большим пусковым током (сварочные трансформаторы, электродвигатели и т.д.)

Т.е. компания HAGER для жилых помещений рекомендует устанавливать характеристику «В». И ей следуют немецкие электрики. В принципе, подобной рекомендации придерживаются другие европейские производители. Почему же в нашей стране электромонтажники характеристику «В» в жилом фонде не принимают за стандарт, а часто применяют «С» характеристику?

Попробуем разобраться.

Рассмотрим таблицу отключения автоматического выключателя в зависимости от характеристики отключения:

Рис.1 Характеристика «В»

Выпуск автоматических выключателей с разными характеристиками отключения и отсутствие универсальной характеристики обусловлены различными требованиями к защите электрической линии от перегрузок, пусковых токов, короткого замыкания. Из таблицы мы видим, что самый быстрый и чувствительный автомат с «В» характеристикой, самый медленный и не чувствительный к пиковым нагрузкам – автомат с характеристикой «D».

Рис.2 характеристика «C»

Характеристика «С» кажется оптимальной, поскольку находится посередине графика (см. выше). Так ли это? Тот факт, что автоматы типа C сейчас активно применяются, не означает, что тип C «лучше» или «более продвинутый». Это просто два разных типа для разных условий, но технологический уровень их исполнения одинаков. И цена, практически, тоже одинакова.

Рис.3 характеристика «D»

Следует отметить, что в современной высококачественной бытовой технике, благодаря применению специальных технологий, пусковые токи значительно меньше, чем были раньше, даже если используется импульсный блок питания. Поэтому, если вы оснастили квартиру или коттедж современной техникой, можно сделать выбор в пользу защитных автоматов типа «B». При этом можно повысить надежность энергоснабжения, реализовав принцип селективного отключения. Он заключается в том, что из-за задержки по времени в срабатывании вышестоящего защитного автомата относительно нижестоящего предотвращается отключение питания по всему коттеджу или по всей квартире. Самый экономичный способ реализации селективной защиты — поставить вводной автомат типа С, а в качестве нижестоящих использовать автоматы типа B.

Еще одно хорошее преимущество характеристики «В» в квартире. Автоматы с такой характеристикой лучше щадят вашу сеть при коротком замыкании, т.к. раньше отключаются и не настолько требовательны к сечению проводников, как характеристика «С».

Выбор характеристики автоматических выключателей остается за вами. Можно полностью установить с характеристикой «С».

Время-токовые характеристики (ВТХ) автоматических выключателей

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Вы наверное замечали, что на корпусах модульных автоматов изображены латинские буквы: B, C или D. Так вот они обозначают время-токовую характеристику этого автомата, или другими словами, ток мгновенного расцепления.

Согласно ГОСТа Р 50345-99, п.3.5.17 — это наименьшая величина тока, при котором автоматический выключатель сработает (отключится) без выдержки времени, т.е. это его электромагнитная защита.

В этом же ГОСТе Р 50345-99, п.5.3.5, говорится, что всего существует три стандартные характеристики (типы мгновенного расцепления):

  • B — электромагнитный расцепитель (ЭР) срабатывает в пределах от 3 до 5-кратного тока от номинального (3·In до 5·In)
  • C — (ЭР) срабатывает в пределах от 5 до 10-кратного тока от номинального (5·In до 10·In)
  • D — (ЭР) срабатывает в пределах от 10 до 20-кратного тока от номинального (10·In до 20·In, но встречаются иногда и 10·In до 50·In)

In – номинальный ток автоматического выключателя.

Помимо характеристик типа В, С и D, существуют и не стандартные характеристики типа А, К и Z, но о них я расскажу Вам в следующий раз. Чтобы не пропустить выход новых статей, подписывайтесь на рассылку сайта.

Рассмотрим каждый вид характеристики более подробно на примере модульных автоматических выключателей ВМ63-1 серии OptiDin и Optima от производителя КЭАЗ (Курский Электроаппаратный завод).

 

Время-токовая характеристика типа В

Рассмотрим время-токовую характеристику В на примере автоматических выключателей ВМ63-1 от КЭАЗ. Один автомат с номинальным током 10 (А), а другой — 16 (А).

Обратите внимание, что оба автомата имеют характеристику В, что отчетливо видно по маркировке на их корпусе: В10 и В16.

Для наглядности с помощью, уже известного Вам, испытательного прибора РЕТОМ-21 проверим заявленные характеристики данных автоматов.

Но сначала несколько слов о графике.

Вот график время-токовой характеристики (сокращенно, ВТХ) типа В:

На нем показана зависимость времени отключения автоматического выключателя от протекающего через него тока. Ось Х — это кратность тока в цепи к номинальному току автомата (I/In). Ось У — время срабатывания, в секундах.

Запомните!!! Время-токовые характеристики практически всех автоматов изображаются при температуре +30°С. 

График разделен двумя линиями, которые и определяют разброс времени срабатывания зон теплового и электромагнитного расцепителей автомата. Верхняя линия — это холодное состояние, т.е. без предварительного пропускания тока через автомат, а нижняя линия — это горячее состояние автомата, который только что был в работе или сразу же после его срабатывания.

Пунктирная линия на графике — это верхняя граница (предел) для автоматов с номинальным током менее 32 (А).

1. Токи условного нерасцепления (1,13·In)

У каждого автомата есть такое понятие, как «условный ток нерасцепления» и он всегда равен 1,13·In. При таком токе автомат не отключится в течение 1 часа (для автоматов с номинальным током менее 63А) и в течение 2 часов (для автоматов с номинальным током более 63А).

Точку условного нерасцепления автомата (1,13·In) всегда отображают на графике. Если провести прямую, то видно, что прямая уходит как бы в бесконечность и с нижней линией графика пересекается в точке 60-120 минут.

Например, автомат с номинальным током 10 (А). При протекании через него тока 1,13·In = 11,3 (А) его тепловой расцепитель не сработает в течение 1 часа.

Еще пример, автомат с номинальным током 16 (А). При протекании через него тока 1,13·In = 18,08 (А) его тепловой расцепитель не сработает в течение 1 часа.

Вот значения «токов условного нерасцепления» для различных номиналов:

  • 10 (А) — 11,3 (А)
  • 16 (А) — 18,08 (А)
  • 20 (А) — 22,6 (А)
  • 25 (А) — 28,25 (А)
  • 32 (А) — 36,16 (А)
  • 40 (А) — 45,2 (А)
  • 50 (А) — 56,5 (А)

2. Токи условного расцепления (1,45·In)

Есть еще понятие, как «условный ток расцепления» автомата и он всегда равен 1,45·In. При таком токе автомат отключится за время не более 1 часа (для автоматов с номинальным током менее 63А) и за время не более 2 часов (для автоматов с номинальным током более 63А).

Кстати, точку условного расцепления автомата (1,45·In) практически всегда отображают на графике. Если провести прямую, то видно, что прямая пересекает график в двух точках: нижнюю линию в точке 40 секунд, а верхнюю — в точке 60-120 минут (в зависимости от номинала автомата).

Таким образом, автомат с номинальным током 10 (А) в течение часа, не отключаясь, может держать нагрузку порядка 14,5 (А), а автомат с номинальным током 16 (А) — порядка 23,2 (А). Но это при условии, что автоматы изначально были в холодном состоянии, в ином случае время их отключения будет находиться в пределах от 40 секунд до одного часа.

Вот значения «токов условного расцепления» для различных номиналов:

  • 10 (А) — 14,5 (А)
  • 16 (А) — 23,2 (А)
  • 20 (А) — 29 (А)
  • 25 (А) — 36,25 (А)
  • 32 (А) — 46,4 (А)
  • 40 (А) — 58(А)
  • 50 (А) — 72,5 (А)

Вот об этом не стоит забывать при выборе сечения проводов и кабелей для электропроводки (вот Вам таблица в помощь).

Вот представьте себе, что кабель сечением 2,5 кв.мм Вы защищаете автоматом на 20 (А). Вдруг по некоторым причинам Вы перегрузили линию до 29 (А). Автомат 20 (А) может не отключаться в течение целого часа, а по кабелю будет идти ток, который в значительной мере превышает его длительно-допустимый ток (25 А). За это время кабель сильно нагреется и расплавится, что может привести к пожару или короткому замыканию. А если еще учесть то, что в последнее время производители кабельной продукции преднамеренно занижают сечения жил, то ситуация тем более усугубляется.

В принципе, выбор номиналов автоматических выключателей это отдельная тема для статьи. Я лишь привел здесь одну из наиболее распространенных ошибок. Если интересно, то почитайте мою статью, где я подробно разбирал ошибки одного горе-электрика и переделывал за ним его «творчество».

Лично я рекомендую защищать кабели следующим образом:

  • 1,5 кв.мм — защищаем автоматом на 10 (А)
  • 2,5 кв.мм —  защищаем автоматом на 16 (А)
  • 4 кв.мм —  защищаем автоматом на 20 (А) и 25 (А)
  • 6 кв.мм —  защищаем автоматом на 25 (А) и 32 (А)
  • 10 кв.мм — защищаем автоматом 40 (А)
  • 16 кв.мм — защищаем автоматом 50 (А)

Для удобства все данные я свел в одну таблицу:

Проверить рассмотренные автоматы на токи условного нерасцепления и условного расцепления у меня нет времени, поэтому перейдем к их дальнейшей проверке — это форсированный режим проверки при токе, равном 2,55·In.

3. Проверка теплового расцепителя при токе 2,55·In

Согласно ГОСТа Р 50345-99, п.9.10.1.2 и таблицы №6, если через автоматический выключатель будет проходить ток, равный 2,55·In, то он должен отключиться за время не менее 1 секунды из горячего состояния и не более 60 секунд из холодного состояния (для автоматов с номинальным током менее 32А) и не более 120 секунд из холодного состояния (для автоматов с номинальным током более 32А).

На графике ниже Вы можете видеть, что нижний предел по отключению взят с небольшим запасом, т.е. не 1 секунду, а 4 секунды. На то есть право у производителей автоматов. Вот поэтому они всегда к каждому автомату прикладывают свою ВТХ, которая, естественно, что удовлетворяет всем требованиям ГОСТа Р 50345-99.

Проверим!

Автомат ВМ63-1 от КЭАЗ с номинальным током 10 (А) при токе 25,5 (А) должен отключиться за время не менее 1 секунды из горячего состояния и не более 60 секунд из холодного состояния.

Первый раз автомат отключился за время 14,41 (сек.), а второй раз — 11,91 (сек.).

Автомат ВМ63-1 от КЭАЗ с номинальным током 16 (А) при токе 40,8 (А) должен отключиться за время не менее 1 секунды из горячего состояния и не более 60 секунд из холодного состояния.

Первый раз автомат отключился за время 13,51 (сек.), а второй раз — 7,89 (сек.).

Дополнительно можно проверить тепловой расцепитель, например, при двухкратном токе от номинального, но в рамках данной статьи я этого делать не буду. На сайте имеется уже достаточно статей про прогрузку различных автоматических выключателей, как бытового, так и промышленного исполнения. Вот знакомьтесь:

4. Проверка электромагнитного расцепителя при токе 3·In

Согласно ГОСТа Р 50345-99, п.9.10.2.1 и таблицы №6, если через автоматический выключатель будет проходить ток, равный 3·In, то он должен отключиться за время не менее 0,1 секунды. Верхний предел по времени ГОСТом Р 50345-99 не определен, и у автоматов разных производителей здесь может наблюдаться не большой разброс в пределах от 1 до 10 секунд.

Странно, конечно, ведь речь идет об электромагнитном расцепителе и он должен срабатывать без выдержки времени. Но тем не менее, при токе 3·In электромагнитный расцепитель еще не срабатывает и по факту автомат отключается от теплового расцепителя. Вот именно поэтому измеренное значение петли фаза-ноль

сравнивают с током не 3·In, а с 5·In, учитывая коэффициент 1,1.

Автомат ВМ63-1 от КЭАЗ с номинальным током 10 (А) при токе 30 (А) должен отключиться за время не менее 0,1 секунды.

Первый раз автомат отключился за время 8,71 (сек.), а второй раз — 8,11 (сек.).

Автомат ВМ63-1 от КЭАЗ с номинальным током 16 (А) при токе 48 (А) должен отключиться за время не менее 0,1 секунды.

Первый раз автомат отключился за время 8,16 (сек.), а второй раз — 6,25 (сек.).

5. Проверка электромагнитного расцепителя при токе 5·In

Согласно ГОСТа Р 50345-99, п.9.10.2.1 и таблицы №6, если через автоматический выключатель будет проходить ток, равный 5·In, то он должен отключиться за время менее 0,1 секунды.

Автомат ВМ63-1 от КЭАЗ с номинальным током 10 (А) при токе 50 (А) должен отключиться за время менее 0,1 секунды.

Первый раз автомат отключился за время 7,8 (мсек.), а второй раз — 7,7 (мсек.).

Автомат ВМ63-1 от КЭАЗ с номинальным током 16 (А) при токе 80 (А) должен отключиться за время менее 0,1 секунды.

Первый раз автомат отключился за время 8,5 (мсек.), а второй раз — 8,4 (мсек.).

Как видите, оба автомата полностью соответствуют требованиям ГОСТа Р 50345-99 и заявленным характеристикам завода-изготовителя КЭАЗ.

Кому интересно, как проходила прогрузка автоматов, то смотрите видеоролик:

Автоматы с характеристикой В применяются для защиты распределительных и групповых цепей с большими длинами кабелей и малыми токами короткого замыкания преимущественно с активной нагрузкой, например, электрические печи, электрические нагреватели, цепи освещения.

Но почему-то в магазинах их количество всегда ограничено, т.к. по мнению продавцов наиболее распространенными являются автоматы с характеристикой С. С чего это вдруг?! Вполне логично и целесообразно для групповых линий цепей освещения и розеток применять именно автоматы с характеристикой типа В, а в качестве вводного автомата устанавливать автомат с характеристикой С (это один из вариантов). Так хоть каким-то образом будет соблюдена селективность, и при коротком замыкании где-нибудь в линии вместе с отходящим автоматом не будет отключаться вводной автомат и «гасить» всю квартиру. Но о селективности я еще расскажу Вам более подробно в другой раз.

 

Время-токовая характеристика типа С

Вот ее график:

Автоматы с характеристикой С применяются в основном для защиты трансформаторов и двигателей с малыми пусковыми токами. Также их можно использовать для питания цепей освещения. Нашли они достаточно широкое распространение в жилом фонде, хотя свое мнение об этом я высказал чуть выше.

Внимание! Более подробнее про время-токовую характеристику С читайте в моей отдельной статье.

Время-токовая характеристика типа D

График:

По графику видно следующее:

1. Токи условного нерасцепления (1,13·In) и токи условного расцепления (1,45·In), но о них я расскажу чуть ниже.

2. Если через автоматический выключатель будет проходить ток, равный 2,55·In, то он должен отключиться за время не менее 1 секунды в горячем состоянии и не более 60 секунд в холодном состоянии (для автоматов с номинальным током менее 32А) и не более 120 секунд в холодном состоянии (для автоматов с номинальным током более 32А).

3. Если через автоматический выключатель будет проходить ток, равный 10·In, то он должен отключиться за время не менее 0,1 секунды.

4. Если через автоматический выключатель будет проходить ток, равный 20·In, то он должен отключиться за время менее 0,1 секунды.

Автоматы с характеристикой D применяются в основном для защиты электрических двигателей с частыми запусками или значительными пусковыми токами (тяжелый пуск).

 

Изменение характеристик расцепления автоматов

Как я уже говорил в начале статьи, все характеристики изображаются при температуре окружающего воздуха +30°С. Поэтому, чтобы узнать время отключения автоматов при других температурах, необходимо учитывать следующие поправочные коэффициенты:

1. Температурный коэффициент окружающего воздуха — Кt.

Думаю тут все понятно из графика. Чем ниже температура воздуха, тем значение коэффициента больше, а значит и увеличивается номинальный ток автомата, другими словами, его нагрузочная способность. Или, наоборот, чем жарче, тем нагрузочная способность автомата становится меньше. Ведь не зря, в жарких помещениях или летнюю жару многие замечают частые отключения автоматов, хотя нагрузка вовсе не изменялась. Ответ кроется в этом графике.

2. Коэффициент, учитывающий количество рядом установленных автоматов — Кn.

Здесь тоже никаких премудростей нет. Когда в одном ряду установлено несколько автоматов, то они передают свое тепло рядом стоящим автоматам. Этот график учитывает конвекцию тепла и выдает корректирующий коэффициент, учитывающий этот фактор.

Логика проста. Чем больше в ряду автоматов, тем больше уменьшается их нагрузочная способность.

Далее необходимо найти ток, приведенный к условиям нашего окружающего воздуха и монтажа:

In* = In · Кt · Кn

Как эти два коэффициента применить на практике?

Для этого рассмотрим пример. Щиток стоит на улице, в нем установлены 4 автомата — один вводной (ВА47-29 С40) и три групповых (ВА47-29 С16). Температура окружающего воздуха составляет -10°С.

Найдем поправочные коэффициенты для группового автомата ВА47-29 С16:

Найдем ток, приведенный к нашим условиям:

In* = In · Кt · Кn = 16 · 1,1  · 0,82 = 14,43 (А)

Таким образом, при определении времени срабатывания автомата по характеристике С кратность тока нужно брать не как отношение I/In (I/16), а как I/In* (I/14,43).

 

Заключение

Все вышесказанное в данной статье я представлю в виде общей таблицы (можете смело копировать ее и пользоваться):

Если Вы заметили, то разницей между время-токовыми характеристиками В, С и D являются только значения срабатывания электромагнитного расцепителя. По тепловой защите они работают в одних интервалах времени.

P.S. Надеюсь, что после прочтения данной статьи Вы сможете самостоятельно определять пределы времени срабатывания любых автоматических выключателей, а также правильно рассчитывать сечения проводов под номиналы автоматов.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:


Выбор автоматического выключателя по характеристикам.

Автоматический выключатель – низковольтный коммутационный аппарат, обеспечивающий защиту электрической цепи от токовых перегрузок, связанных с подключением большого количества приборов (суммарная мощность которых превышает допустимую), неисправностью приборов или тока короткого замыкания (КЗ). Если выключатель не сработает вовремя и не обесточит линию, большая сила тока может вывести из строя бытовые приборы, а также привести к высокому нагреву кабеля с последующим возгоранием изоляции. Поэтому основная задача автоматического выключателя – определить появление чрезмерного тока и отключить сеть раньше, не допуская пожароопасной ситуации или повреждений приборов. В соответствии с требованиями Правил устройств электроустановок (ПУЭ), эксплуатация сети без автоматов защиты – запрещена. Для того, чтобы правильно подобрать необходимые автоматы защиты, нужно знать основные характеристики автоматических выключателей: это номинальный ток и время-токовая характеристика.

Номинальный ток – максимальный ток, который может протекать через автоматический выключатель бесконечно долго, не отключая защищаемую электрическую сеть.
Время-токовая характеристика — это зависимость времени срабатывания от силы тока, протекающего через автоматический выключатель.

Принцип работы автоматического выключателя

Основные органы срабатывания автоматического выключателя – Тепловой расцепитель (биметаллическая пластина) и электромагнитный расцепитель (соленоидом с сердечником). При нормальной работе электрической сети и подключенных в сеть приборов, через автоматический выключатель протекает электрический ток. Биметаллическая пластина от воздействия повышенного тока нагревается и изгибается приводя в действие механизм расцепления. В зависимости от категории автоматического выключателя, время срабатывания будет происходить быстрее или медленнее.

Категории (типы) автоматических выключателей

Автоматические выключатели делятся на типы в зависимости от чувствительности мгновенного расцепителя. Обозначаются класс латинскими буквами A, B, C и D.

Автоматические выключатели типа А (2 – 3 значения номинального тока) срабатывают без выдержки времени (неселективные). Применяются в основном для защиты цепей с большой протяженностью и для защиты микропроцессорных устройств.
Автоматические выключатели типа B (от 3 до 5 значений номинального тока). То есть выключатель с маркировкой В16 сработает при силе тока от 48А до 80А. Данные выключатели широко используются в быту, в основном в домах со старой проводкой, на дачах или в сельской местности.
Автоматические выключатели типа C (от 5 до 10 значений номинального тока). Выключатель с маркировкой С16 сработает при силе тока от 80А до 160А. Используются выключатели типа С в основном в новых многоквартирных домах, где в сеть может быть подключено много бытовой техники (стиральная машина, утюг, холодильник, кондиционер, посудомоечная машина, электрический чайник, микроволновая печь, пылесос и пр.).
Автоматические выключатели типа D (от 10 до 20 номинальных токов) используются для защиты цепей, питающих электрические установки с высокими пусковыми токами (компрессоры, электромоторы, станки, насосы и подъемные механизмы) и применяются в основном в производственных помещениях. Также устройства с характеристикой D используют в общих сетях зданий, где они выполняют подстраховочную роль, если в отдельных помещениях по каким-то причинам не произошло своевременного отключения электроэнергии.
Зависимость времени отключения от силы тока нагляднее всего можно изобразить в виде графика.

Автоматические выключатели типа  K 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%.

Автоматические выключатели типа  Z 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.


Количество полюсов автоматических выключателей

Однополюсные автоматические выключатели используются для защиты цепей с приборами освещения и розетками, куда подключаются обычные однофазные бытовые приборы.
Для защиты однофазной проводки, куда подключаются отопительные приборы, водонагреватели, электрические плиты, стиральные машины в качестве защиты между щитом и помещением устанавливаются двухполюсные автоматические выключатели.

Двухполюсные АВ при отключении обеспечивает разрыв не только «фазы», но и «нуля».
Нельзя устанавливать два однополюсных выключателя для защиты фазного и нулевого провода! Для этих целей применяют двухполюсные автоматы, которые отключают «ноль» и «фазу» одновременно.

В трехфазной сети, в основном в промышленности, применяются 3-х полюсные автоматические выключатели.

4-х полюсные выключатели являются вводными автоматами и обеспечивают защиту 3-х фазной электросети: 3 фазы + нейтраль.

Вводной автоматический выключатель обязательно должен отключать все фазы и рабочий «ноль», так как имеется вероятность поражения электрическим током при проведении обслуживания или работ с проводкой.

Характеристики автоматических выключателей

При выборе автоматического выключателя для защиты электрооборудования многие учитывают номинальный ток, напряжение и количество полюсов (однополюсные, двухполюсные, трехполюсные или четырехполюсные) выключатели. Что в принципе верно, но есть одно «но».

На практике встречаются случаи, когда подобрав автоматический выключатель для защиты скажем асинхронного электродвигателя, по номинальным данным машины, и установив его, при пуске выключатель срабатывает и разрывает цепь. В чем причина? Ведь все выбрано правильно, токи соответствуют, напряжение тоже, с количеством полюсов прогадать очень трудно, но автомат срабатывает при пуске.

Дело в том, что при прямом пуске асинхронного электродвигателя ток статора достигает порядка семи номинальных токов. Поэтому срабатывает автомат? Да, поэтому. Но подобрав другой, такой же автомат, но с другой характеристикой срабатывания данная система работает нормально.

Поэтому при выборе автоматических выключателей следует обращать внимание на его характеристики срабатывания и сравнивать их с графиком вашей нагрузки.  Давайте рассмотрим основные характеристики автоматических выключателей.

Характеристика МА

Данный тип выключателей не имеет теплового расцепителя и применим только для защиты от коротких замыканий. Наиболее часто применим в цепях защиты электроприводов, где реализована защита от перегрузки другим способом (токовые реле, микропроцессорные системы).

Характеристика А

Предназначены для защиты цепей в которых не предусмотрены перегрузки по току. Это могут быть полупроводниковые устройства выходящие из строя при превышении заданных значений тока. График такой характеристики показан ниже:

Как мы видим из графика при перегрузке 1,13 -1,45 Iн тепловой расцепитель может сработать в течении 60 мин, а при 2- 3 кратном превышении – почти мгновенно.

Характеристика В

Такой тип защиты довольно часто используют для компьютерного и электронного оборудования или же в системах где пусковые пики малы, а система подвержена очень малым перегрузкам. График приведен ниже:

При длительных режимах она ничем не отличается от характеристики А, а вот при пуске выдерживает больший ток 3 – 5 номиналов.

Характеристика С

Наиболее распространенная характеристика автоматических выключателей. Применяется практически во всех системах электроснабжения имеющих умеренные пусковые токи, поэтому практически в любом электрощитке можно увидеть это устройство. График ниже:

Как видим, перегрузочная их способность лежит в промежутке от 5 до 10 номиналов. Что позволяет им недолгое время пропускать умеренные значения пускового тока.

Характеристика D

Применимы для защиты электродвигателей, которые пускаются напрямую от сети без применения преобразователей, и имеющие большие скачки пусковых токов, а также для других устройств имеющих большие кратковременные перегрузки. График ниже:

В этих устройствах кратковременные перегрузки могут достигать 10 – 20 номиналов.

Характеристика К

Такой тип автомата имеет довольно большой диапазон разброса тока срабатывания при работе на постоянном и переменном напряжении и применяют его, как правило, в цепях с индуктивной нагрузкой, иногда для электродвигателей и различных силовых преобразователей. Кривая срабатывания показана ниже:

Как видим на «переменке» диапазон отключения 10 – 15 номиналов, при «постоянке» 10 – 25 номиналов.

Характеристика Z

Также имеет разброс при работе на постоянном и переменном напряжении и предназначен для обеспечения максимальной защиты электронных устройств управления. Кривая работы приведена ниже:

При работе на переменном напряжении отключение происходит при достижении 2 – 3 номиналов, при постоянном 2 – 5.

Как видим, выбор автоматического выключателя для защиты электрических цепей не такая уж и простая задача, как кажется на первый взгляд. Поэтому при выборе автоматического выключателя необходимо сопоставлять не только номинальные данные (напряжение, ток, фазность), но и знать характеристики работы системы, для которой выбирается автомат, чтобы выбранный вами автоматический выключатель в полной мере обеспечивал защиту вашего оборудования.

Времятоковые характеристики автоматических выключателей | Полезные статьи

Понравилось видео? Подписывайтесь на наш канал!

Чтобы защитить электрические сети, а также подключенное к ним оборудование от токов, которые превышают допустимые номинальные значения, используются автоматические выключатели (АВ), которые, благодаря встроенным в них тепловым и электромагнитным расцепителям, размыкают цепь и обесточивают линию. Срабатывание автоматического выключателя может быть обусловлено токами перегрузки, которые возникают из-за того, что суммарная мощность подключенной нагрузки превышает допустимые значения или токами короткого замыкания.
Время, которое необходимо чтобы обесточить электрическую цепь может занимать от нескольких долей секунды до нескольких минут и зависит от номинального тока автоматического выключателя, его время токовых характеристик (ВТХ), а также типа сработавшего расцепителя.

Токовременная характеристика автоматического выключателя характеризует зависимость промежутка времени, которое требуется для срабатывания устройства, от кратности фактического тока, протекающего через АВ к номинальному току выключателя.

Автоматические выключатели выпускаются нескольких классов. Наиболее часто используются устройства таких классов:

  •     B – обесточивают сеть, когда фактическая величина тока превышает номинальный ток АВ в 3-5 раз;
  •     C – срабатывает при превышении номинального тока в 5-10 раз;
  •     D — отключает подачу электроэнергии, если кратность фактического и номинального тока колеблется от 10 до 20.

Токовременные характеристики указываются на корпусе устройства вместе с номинальным током.

Автоматический выключатель класса С

Автоматический выключатель класса B


Защита электрических цепей и подключенной к ни нагрузки от токов большой величины, вызванных коротким замыканием осуществляется при помощи электромагнитного расцепителя. Вне зависимости от класса, к которому относится устройство, время, нужное чтобы обесточить цепь исчисляется долями секунды.
Срабатывание АВ из-за возникновения перегрузок в сети происходит благодаря тепловому расцепителю (биметаллической пластине) и занимает более длительный промежуток времени.

Для каждого автоматического выключателя, вне зависимости от класса, существуют такие характеристики, как «условный ток нерасцепления» и «условный ток расцепления».
«Условный ток нерасцепления» превышает номинальное значение тока АВ в 1,13 раз. При таком значении фактического тока устройство не обесточит цепь в течении одного часа для автоматических выключателей с номинальным током до 63A и в течении двух часов для АВ с номинальным током превышающим 63A.
«Условный ток расцепления» превышает номинальное значение тока АВ в 1,45 раза. При таком значении фактического тока устройство обесточит цепь в течении одного часа для автоматических выключателей с номинальным током до 63A и в течении двух часов для АВ с номинальным током превышающим 63A.

Существуют специальные графики, по которым можно определить время отключения автоматических выключателей в зависимости от кратности превышения фактического тока над номинальным для устройств каждого класса.


Также на скорость отключения в большой степени влияет состояние автоматического выключателя. Для каждого устройства существует понятие «холодное» состояние, присущее выключателям через которые нагрузка была только что включена и «горячее» состояние, для АВ находившихся в работе некоторый промежуток времени.
На графике ВТХ нижняя кривая соответствует горячему» состоянию автоматического выключателя, а верхняя – «холодному» состоянию. Соответственно для АВ находящемуся в эксплуатации потребуется меньше времени для обесточивания сети, чем устройству, к которому только что подключили нагрузку.

Автоматический выключатель | Типы | Операция | Характеристики

Основной функцией автоматического выключателя является защита, хотя он также обеспечивает возможность переключения. Он широко используется как самостоятельная защита, но может использоваться вместе с предохранителями , в зависимости от требуемых условий эксплуатации.

Типы автоматических выключателей

Наиболее часто используемым автоматическим выключателем для номинальных токов до 125 А является миниатюрный автоматический выключатель (MCB) , соответствующий стандарту AS / NZS3111. AS / NZS 60898 Электрические аксессуары — Автоматические выключатели для защиты от перегрузки по току для бытовых и аналогичных установок. — Автоматические выключатели для работы от переменного тока.

Эти стандарты определяют средние токи отключения и допуски для классификации этих автоматических выключателей по «типу», как показано в Таблице 1 на обратной стороне.

Таблица 1 Типы и применения автоматических выключателей

Миниатюрные автоматические выключатели (MCB) Миниатюрные автоматические выключатели чаще всего используются для защиты от перегрузки и короткого замыкания подсетей и оконечных устройств. подсхемы в бытовых и легких коммерческих установках.
Автоматический выключатель в литом корпусе (MCCB) Автоматические выключатели в литом корпусе чаще всего используются для защиты подсетей, высоконагруженных цепей и конечных подсхем в коммерческих и промышленных установках. Они доступны со встроенными реле защиты, обеспечивающими возможность выбора уставок перегрузки по току.
Воздушный выключатель (ACB) Воздушный выключатель используются в распределительных сетях и крупных установках в качестве главных выключателей для фидеров / подсетей.Обычно они имеют встроенные защитные реле, обеспечивающие ряд выбираемых функций защиты и контроля.

Автоматические выключатели в литом корпусе (MCCB) используются для цепей защиты в коммерческих и промышленных установках, где существуют более высокие условия и требования к неисправностям.

Большие воздушные выключатели (ACB) используются в аналогичных типах установок для ограничения высокого тока короткого замыкания входящего источника питания, больших фидеров (сеть и вспомогательная сеть) и переключения нагрузки.

Основные характеристики автоматических выключателей показаны на рисунках 1a, 1b и 1c на обратной стороне.

Рисунок 1a Основные характеристики автоматических выключателей

Рисунок 1b Основные характеристики автоматических выключателей

Рисунок 1c Основные характеристики автоматических выключателей

Работа выключателя

автоматический выключатель достигается за счет автоматического размыкания цепи (обычно называемого «отключением») в ответ на перегрузку по току из-за перегрузки или короткого замыкания.Современные автоматические выключатели представляют собой «термомагнитные» устройства, относящиеся к двум используемым отключающим элементам.

Термический элемент вызывает отключение автоматического выключателя с задержкой по времени при обнаружении тока перегрузки, в то время как магнитный элемент вызывает почти мгновенное отключение автоматического выключателя при обнаружении высокого пускового тока, как в случае короткого замыкания. Концепция этой компоновки показана на рисунках с 1d по 1f .

Рисунок 1d Как работают элементы максимального тока в термомагнитных выключателях

Рисунок 1e Типовой механизм автоматического выключателя

Рисунок 1f Как работают деионно-дуговые камеры

Температура

Снижение номинала

Если автоматический выключатель установлен в тех же условиях окружающей среды, что и защищаемая цепь, время отключения уменьшится, поскольку температура окружающей среды защищенных кабелей также повысится.

Задержка теплового отключения гарантирует, что кратковременные перегрузки не вызовут отключение; но если это продолжится, кумулятивный эффект нагрева со временем приведет к срабатыванию выключателя, чтобы избежать превышения пределов превышения температуры кабеля.

Знаете ли вы?

Что такое независимый расцепитель?

Независимый расцепитель — это дополнительный соленоид отключения, установленный на автоматический выключатель, который позволяет «отключать» выключатель с помощью внешнего переключателя, кнопки или устройства управления.Электромагнит независимого расцепителя активирует механический расцепитель так же, как внутренние тепловые и / или магнитные блоки защиты выключателя вызывают его отключение. Независимые расцепители обычно доступны как принадлежность (дополнительная опция) к автоматическим выключателям в литом корпусе и являются стандартной функцией воздушных автоматических выключателей.

Автоматические выключатели

спроектированы и откалиброваны для обеспечения номинального тока и работы в пределах назначенной термической зоны времени / тока при 30 ° C в условиях открытого воздуха. Если автоматический выключатель должен работать при температуре окружающей среды выше 30 ° C, он потребует все меньше тока для срабатывания в пределах обозначенной временной / токовой зоны.

На практике, если при температуре окружающей среды выше номинальной — или даже в кожухе или в группе с другим оборудованием, где температура будет превышать номинальную температуру «наружного воздуха», — MBC необходимо снизить.

Один производитель предоставляет таблицы температурной коррекции и коэффициенты 0,9, 0,85 и 0,8, применяемые соответственно для групп от 2 до 4, от 4 до 6 и выше. Например, автоматический выключатель на 63 А в корпусе, сгруппированный с более чем шестью другими автоматическими выключателями, будет иметь номинальный ток снижен до 50.4 A. Дальнейшее снижение номинала будет применяться, если температура окружающей среды будет выше 30 ° C.

Характеристики автоматического выключателя

Две основные функции защиты автоматического выключателя предназначены для защиты проводки от перегрузки по току, будь то перегрузка или короткое замыкание, каждая из которых требует разного времени отклика.

При возникновении короткого замыкания защитное устройство должно отключать питание в течение 0,4 с для конечных подсхем, питающих розетки номиналом до 63 А, переносного оборудования класса I и переносного оборудования, предназначенного для ручного перемещения во время использования.

Максимальное время отключения 5,0 с указано для таких цепей, как подсети, конечные подсхемы и те, которые питают стационарное или стационарное оборудование.

Функции защиты автоматических выключателей от короткого замыкания и перегрузки представлены в виде графиков, показывающих их время-токовые характеристики. Автоматические выключатели с фиксированной уставкой (обычно автоматические выключатели) предназначены для защиты электропроводки как от перегрузок, так и от коротких замыканий в бытовой или коммерческой электропроводке, где работа (включение, выключение или сброс) возможна неопытным человеком.

Они обозначаются их мгновенными кривыми время-ток, которые делят эти автоматические выключатели на три типа, как показано на Рисунок 1g . Стоит отметить, что функция короткого замыкания современного автоматического выключателя является токоограничивающей характеристикой, аналогичной характеристике закрытой плавкой вставки ( Рисунок 1h ).

Рисунок 1g Типичные время-токовые характеристики автоматических выключателей с фиксированной уставкой

Рисунок 1h Токоограничивающие характеристики автоматического выключателя

Рабочие характеристики миниатюрных автоматических выключателей


BS 7671 определяет автоматический выключатель как

Механическое устройство, способное производить и переносить токи при нормальных условиях цепи, а также могут отключать токи при указанные ненормальные условия цепи, такие как короткое замыкание
Производители предоставляют данные о производительности для всех автоматических выключателей и выражается через ff.
  • Номинальный ток (IN) — это номинальный длительный ток. выключателя
  • Номинальные значения тока автоматических выключателей (MCB) различаются. от 2 А до 125 А
Номинальное напряжение
  • Значение напряжения, при котором автоматический выключатель закорачивает даны характеристики схемы.
  • Кроме того, пути утечки и пробой диэлектрика указанное выше номинального напряжения.
Кривые время-токовые характеристики
  • Это показывает взаимосвязь между временем отключения и значение перегрузки по току.Другая информация, полученная из кривых время / ток — значения тока, при которых будут срабатывать магнитное и тепловое срабатывание. механизмы.
MCB
имеет 3 различные временные характеристики.
  • B тип — средний ток отключения, равный 4-кратному номинальному току
  • С тип — средний ток отключения, равный 7,5 номинальному току
  • D тип — средний ток отключения, равный 12,5 номинальному току
Время-токовые кривые автоматического выключателя
Источник: SWSI Miller Australia

При выборе автоматического выключателя необходимо учитывать учитываются следующие факторы:

  • максимум потребность груза
  • ток несущая способность кабеля цепи
  • тип необходимого автоматического выключателя (B, C или D), в зависимости от характеристик нагрузки
  • рама размер выключателя
  • амбиент температура в месте установки
  • перспективных ток короткого замыкания в точке установки
  • г. необходимость в резервной защите.

Источники:

  1. Юго-западный Сиднейский институт — Миллер
  2. Schneider Electric
  3. BS 7671

Основные параметры и характеристики автоматических выключателей

К характеристикам автоматических выключателей в основном относятся: номинальное напряжение Ue; номинальный ток In; диапазон уставок тока отключения защиты от перегрузки (Ir или Irth) и защиты от короткого замыкания (Im); номинальный ток отключения при коротком замыкании (промышленный выключатель Icu; бытовой выключатель Icn)) Подождите.

Номинальное рабочее напряжение (Ue): это напряжение, при котором автоматический выключатель работает в нормальных (непрерывных) условиях.

Номинальный ток (In): это максимальное значение тока, которое автоматический выключатель, оснащенный специальным реле максимального тока, может выдерживать неопределенно долго при температуре окружающей среды, указанной производителем, и не будет превышать температурный предел, указанный токоведущим компонентом.

Значение уставки тока срабатывания реле короткого замыкания (Im): реле срабатывания короткого замыкания (мгновенное или с короткой задержкой) используется для быстрого отключения автоматического выключателя при возникновении высокого значения тока повреждения и его предела срабатывания Im.

Номинальная отключающая способность при коротком замыкании (Icu или Icn): Номинальный ток отключения при коротком замыкании автоматического выключателя — это максимальное (ожидаемое) значение тока, которое автоматический выключатель может отключить без повреждения. Текущее значение, указанное в стандарте, представляет собой среднеквадратическое значение переменной составляющей тока повреждения. При вычислении стандартного значения переходная составляющая постоянного тока (всегда возникающая при наихудшем случае короткого замыкания) принимается равной нулю. Номинальные характеристики промышленных автоматических выключателей (Icu) и бытовых выключателей (Icn) обычно выражаются в кА (действующее значение).

Отключающая способность при коротком замыкании (Ics): Номинальная отключающая способность автоматического выключателя делится на два типа: номинальная предельная отключающая способность при коротком замыкании и номинальная рабочая отключающая способность при коротком замыкании. В национальном стандарте «Низковольтные распределительные устройства и оборудование управления низковольтными автоматическими выключателями» (GB14048.2–94) приведены следующие пояснения номинальной предельной отключающей способности при коротком замыкании и номинальной рабочей отключающей способности при коротком замыкании автоматических выключателей:

Номинальная предельная отключающая способность автоматического выключателя при коротком замыкании: В соответствии с условиями, указанными в предписанных экспериментальных процедурах, за исключением отключающей способности автоматического выключателя, чтобы продолжать выдерживать свою номинальную токовую нагрузку;

Номинальная рабочая отключающая способность автоматического выключателя при коротком замыкании: В соответствии с условиями, указанными в предписанных экспериментальных процедурах, включая отключающую способность автоматического выключателя, чтобы продолжать выдерживать свою номинальную токовую нагрузку;

Процедура испытания номинальной предельной отключающей способности при коротком замыкании — O-t-CO.

Конкретный тест: отрегулируйте ток линии до ожидаемого значения тока короткого замыкания (например, 380 В, 50 кА), но тестовая кнопка не замкнута, тестируемый автоматический выключатель находится в замкнутом положении, нажмите тестовую кнопку автоматический выключатель пропускает ток короткого замыкания 50 кА. Автоматический выключатель отключается немедленно (размыкание обозначается буквой O), автоматический выключатель должен быть исправен и может быть снова включен. t — время перерыва, обычно 3 мин. В это время линия все еще находится в состоянии горячего резервирования, и автоматический выключатель снова включается (замыкается, обозначается как C), а затем размыкается (O).(Тестирование заключается в том, чтобы проверить, что автоматический выключатель находится на пике электрической и термической устойчивости по току). Эта процедура называется СО. Если автоматический выключатель может быть полностью отключен, его предельная отключающая способность при коротком замыкании определяется.

Процедура испытания номинальной рабочей отключающей способности при коротком замыкании (Icn) автоматического выключателя: O — t — CO — t — CO. У него на один СО больше, чем при испытании Icn. После испытания автоматический выключатель может полностью выключить и погасить дугу, и считается, что его номинальная отключающая способность при коротком замыкании соответствует требованиям.

Следовательно, можно видеть, что номинальная предельная отключающая способность при коротком замыкании Icn означает, что низковольтный автоматический выключатель может нормально работать после отключения максимального трехфазного тока короткого замыкания на выходе автоматического выключателя и его отключения. ток короткого замыкания снова. Что касается того, может ли это быть нормальным в будущем Включение и выключение, автоматический выключатель не гарантируется; а номинальная рабочая отключающая способность при коротком замыкании Ics означает, что автоматический выключатель может нормально отключаться много раз, когда максимальный трехфазный ток короткого замыкания возникает на его выходе.

Стандарт IEC947-2 «Низковольтные распределительные устройства и управляющее оборудование, низковольтные автоматические выключатели» предусматривает: Автоматический выключатель типа A (относится только к выключателю с длительной задержкой при перегрузке, переходным автоматическим выключателем при коротком замыкании) Ics может составлять 25%, 50%, 75%. и 100%. Ics автоматических выключателей класса B (выключатели с трехступенчатой ​​защитой от перегрузки с длительной задержкой, коротким замыканием с задержкой короткого замыкания и переходным коротким замыканием) могут составлять 50%, 75% и 100% от Ics. Следовательно, можно видеть, что номинальная рабочая отключающая способность при коротком замыкании — это значение тока отключения, меньшее, чем номинальный предельный ток отключения при коротком замыкании.

Независимо от типа автоматического выключателя, он имеет два важных технических индикатора: Icu и Ics. Однако, как автоматический выключатель, используемый в ответвлениях, он может соответствовать только номинальной предельной отключающей способности при коротком замыкании. Более распространенное предубеждение состоит в том, что лучше брать большую, а не принимать правильную, думая, что большая страховка. Однако, если он слишком большой, это приведет к ненужным отходам (автоматический выключатель того же типа, тип H с высоким выключателем, в 1,3–1,8 раза дороже, чем обычный тип S).Следовательно, автоматическому выключателю в ответвлении не нужно вслепую следить за своим индексом отключающей способности при коротком замыкании. Автоматический выключатель, используемый в основной линии, должен не только соответствовать требованиям номинальной предельной отключающей способности при коротком замыкании, но также должен соответствовать требованиям номинальной рабочей отключающей способности при коротком замыкании. Если для измерения отключающей способности используется только номинальная предельная отключающая способность при коротком замыкании Icu, вне зависимости от того, квалифицирована она или нет, это принесет небезопасные скрытые опасности для пользователей.

Свободное отключение автоматического выключателя: в любой момент во время процесса включения автоматического выключателя, если действие защиты включает цепь отключения, автоматический выключатель может быть надежно полностью отключен, что называется свободным отключением. Автоматический выключатель со свободным срабатыванием обеспечивает быстрое отключение автоматического выключателя при включении и коротком замыкании автоматического выключателя, что позволяет избежать расширения масштабов аварии.

Сущность автоматических выключателей низкого напряжения — Расцепители, кривые срабатывания, характеристики и ограничения

Замыкающие, выдерживающие и размыкающие токи

Автоматический выключатель — это как выключатель, который может включать, выдерживать и отключать токи, сила которых не более номинальному току (In) и защитному устройству, которое может автоматически отключать сверхтоки, которые обычно возникают после неисправностей в установках.

10 характеристик автоматического выключателя низкого напряжения, которые вы ДОЛЖНЫ знать

Выбор автоматического выключателя и его характеристик зависит от размера установки, а также от различных параметров сети.

Начнем с типов расцепителей автоматического выключателя, затем наиболее важных характеристик, важных для работы выключателя, затем несколько примеров кривых отключения и в конце статьи — кривые ограничения.

Содержание:

  1. Технологии, используемые для обнаружения сверхтоков
    1. Тепловой расцепитель
    2. Магнитный расцепитель
    3. Электронный расцепитель
  2. Характеристики автоматических выключателей
    1. Номинальное рабочее напряжение (в В)
    2. )
    3. Импульсное напряжение (в кВ)
    4. Категория применения
    5. Номинальный ток (в А)
    6. Предельная отключающая способность (в кА)
    7. Номинальная отключающая способность (в А)
    8. Стандартная отключающая способность
    9. Кратковременная стойкость Ток (в кА)
    10. Номинальная включающая способность при коротком замыкании (кА пиковая)
  3. Примеры кривых отключения
    1. Автоматический выключатель 250 А с термомагнитным расцепителем
    2. Автоматический выключатель 1600 А с электронным расцепителем
    3. Пример настройки цепи выключатель и считывание кривых
    4. Пределы MCB
  4. Ограничение
    1. Кривые ограничения тока
    2. Кривые ограничения теплового напряжения

1.Технологии, используемые для обнаружения сверхтоков

Перегрузки по току обнаруживаются тремя различными устройствами: тепловым для перегрузки, магнитным для коротких замыканий и электронным для обоих. В тепловых и магнитных расцепителях, которые обычно комбинируются (термомагнитные выключатели), используется экономичная, испытанная и испытанная технология, но они обеспечивают меньшую гибкость настройки, чем электронные расцепители. С другой стороны, выключатель с электронным расцепителем дороже…

Хорошо, давайте подробно рассмотрим каждую из упомянутых технологий.


1.1 Термическое расцепление

Состоит из биметаллической полосы, которая при нагреве сверх нормальных рабочих значений деформируется, освобождая фиксатор, удерживающий контакты.

Время реакции биметаллической ленты обратно пропорционально силе тока. В результате своей тепловой инерции биметаллическая полоса реагирует быстрее, когда вторая перегрузка следует за первой в быстрой последовательности. Это улучшает защиту кабелей , температура которых уже выше.

Большинство автоматических выключателей позволяют устанавливать ток срабатывания Ir в определенных пределах (от 0,4 до 1 In в зависимости от типа выключателя).

Рисунок 1 — Типичная кривая срабатывания термомагнитного расцепителя

Вернуться к содержанию ↑


1.2 Магнитный расцепитель

Он состоит из магнитной петли, действие которой освобождает замок, удерживающий контакты , тем самым вызывая размыкание, если есть высокий ток перегрузки. Время отклика очень короткое (около одной десятой секунды).

Большинство автоматических выключателей в литом корпусе имеют настройку Im (до 10 x Ir) , которая может использоваться для установки значения срабатывания в соответствии с условиями защиты установки (ток короткого замыкания и косвенный контакт).

Кроме того, эту настройку в сочетании с временной задержкой можно использовать для поиска наилучших условий дискриминации между устройствами.

Рисунок 2 — Термомагнитный расцепитель

Вернуться к содержанию ↑


1.3 Электронный расцепитель

Катушка, размещенная на каждом проводе, непрерывно измеряет ток в каждом из них.Эта информация обрабатывается электронным модулем , который управляет отключением автоматического выключателя при превышении значений уставок.

Рисунок 3 — Типичная кривая срабатывания электронного расцепителя

На кривой расцепителя показаны три рабочие зоны.


«Мгновенная» рабочая зона

Обеспечивает защиту от коротких замыканий высокой интенсивности . Оно устанавливается либо конструкцией на фиксированное значение (от 5 до 20 кА), либо регулируется в зависимости от устройства.


Рабочая зона «Кратковременная задержка»

Обеспечивает защиту от коротких замыканий меньшей интенсивности, которые обычно возникают в конце линии.

Порог срабатывания обычно регулируется. Период задержки может быть увеличен на пороговые значения до одной секунды, чтобы гарантировать распознавание устройств, размещенных ниже по потоку.


Рабочая зона «с длительной задержкой»

Это аналогично характеристике теплового расцепителя.Он защищает проводники от перегрузок.

Электронные расцепители улучшают характеристики селективности , а некоторые автоматические выключатели одного производителя также могут обмениваться данными друг с другом.

Итак, как это работает?

Защита от перегрузок (функция отключения с длительной выдержкой времени, код ANSI 51, реле максимального тока с выдержкой времени переменного тока) определяется функцией L . Если ток короткого замыкания превышает установленный порог I 1 , эта защита срабатывает в соответствии с характеристикой с обратнозависимой выдержкой времени, где время-ток соединения представлен соотношением:

I 2 t = K (где постоянная сквозная энергия).

При использовании этой кривой время отключения уменьшается с увеличением тока.

I 1 представляет собой регулируемое значение порога срабатывания тепловой защиты и называется срабатывание с длительным выдерживанием времени . Эта защита не может быть исключена.

Кривая характеристики обратнозависимого времени функции L графически представлена ​​в билогарифмическом масштабе, как показано на рисунке 4 ниже.

Рисунок 4 — Кривая отключения с кривой обратнозависимой выдержки времени (I 2 t = K) защиты L автоматического выключателя ABB типа Tmax

Электронный расцепитель обеспечивает множество возможных настроек отключения для функции L, точнее, связку линий.Каждая строка обозначается временем t1 (длительная задержка), которое представляет время срабатывания защиты в секундах в соответствии с кратным I1 .

Например, этот коэффициент зависит от расцепителя и равен 3 × I1 для автоматических выключателей ABB типа «Emax» и 6 × I1 для автоматических выключателей типа «Tmax».

Вернуться к содержанию ↑


2. Характеристики автоматических выключателей


2.1 Номинальное рабочее напряжение U
e (в В)

Это напряжения, при которых может использоваться автоматический выключатель .Указанное значение обычно является максимальным. При более низких напряжениях некоторые характеристики могут отличаться или даже улучшаться, например, отключающая способность.

Пример однополюсного U e = 230/400 В и для трехполюсного U e = 400 В .

Рисунок 5 — Номинальное рабочее напряжение

Вернуться к содержанию ↑


2.2 Напряжение изоляции U
i (в В)

Это значение является справочным для характеристик изоляции устройства .Испытательное напряжение изоляции (импульсное, промышленная частота и т. Д.) Определяется на основе этого значения.

Пример U i = 500 В, испытательное напряжение = 2000 В

Если не указано иное, номинальное напряжение изоляции является значением максимального номинального рабочего напряжения автоматического выключателя. Ни в коем случае максимальное номинальное рабочее напряжение не должно превышать номинальное напряжение изоляции.

Вернуться к содержанию ↑


2.3 Импульсное напряжение U
imp (в кВ)

Это значение характеризует способность устройства выдерживать переходные перенапряжения , такие как молния (стандартный импульс 1.2/50 мкс). Фактически это напряжение, на котором основаны зазоры.

Это импульс напряжения с формой волны 1,2 / 50 мкс , см. Рисунок ниже.

Пример Uimp = 4 кВ для автоматических выключателей на 230/400 В

Рисунок 6 — Импульс напряжения с волной 1,2 / 50 мкс

Вернуться к содержанию ↑


2.4 Категория применения

IEC 60947-2 определяет автоматические выключатели как принадлежащие к одному двух категорий:

  • Категория A для автоматических выключателей, у которых нет выдержки времени перед отключением при коротком замыкании.
  • Категория B для автоматических выключателей с выдержкой времени. Это можно отрегулировать, чтобы выполнить временную дискриминацию для значения короткого замыкания меньше Icw.

Значение Icw должно быть по крайней мере равным большему из двух значений, 12 In или 5 кА , для автоматических выключателей с номинальным током 2500 A не более и 30 кА после этого.

Вернуться к содержанию ↑


2,5 Номинальный ток I
n (в A)

Это максимальное значение тока, которое может выдерживать автоматический выключатель на постоянной основе .Это значение всегда указывается для температуры окружающей среды вокруг устройства 40 ° C в соответствии со стандартом IEC 60947-2 и 30 ° C в соответствии со стандартом IEC 60898-1.

Если эта температура выше, может потребоваться уменьшить рабочий ток.

Пример In = номинал 32A, тип C с маркировкой C32

Вернуться к содержанию ↑


2.6 Предельная отключающая способность Icu (в кА)

Это максимальное значение тока короткого замыкания, которое имеет автоматический выключатель может сломаться при заданном напряжении и фазовом угле (cos ϕ).Испытания выполняются в соответствии с последовательностью Ot-CO , где:

  • O представляет собой операцию автоматического отключения,
  • t — временной интервал и
  • CO — операцию включения с последующим автоматическим отключением. операция.

После испытания автоматический выключатель должен продолжать обеспечивать минимальный уровень безопасности (изоляция, электрическая прочность).

Вернуться к содержанию ↑


2.7 Номинальная отключающая способность Icn (в A)

В стандарте IEC 60898-1 отключающая способность устройства проверяется аналогичным образом, но называется Icn .После испытания, t выключатель должен сохранять свои диэлектрические свойства и быть способным отключиться в соответствии со спецификациями стандарта.

Этот стандарт устанавливает дополнительные требования к одно- и двухполюсным автоматическим выключателям, которые, в дополнение к вышеуказанным характеристикам, подходят для работы с постоянным током и имеют номинальное постоянное напряжение, не превышающее 220 В для однополюсных и 440 В для двухполюсных выключателей , номинальный ток не более 125 А и номинальная способность короткого замыкания постоянного тока не более 10 000 А .

ВНИМАНИЕ! Настоящий стандарт распространяется на автоматические выключатели , способные включать и отключать как переменный, так и постоянный ток .

Вернуться к содержанию ↑


2.8 Стандартная отключающая способность Ics

Это значение, выраженное как процентов от предельной отключающей способности Icu . Это будет одно из следующих значений: 25% (только категория A), 50%, 75% или 100% . Автоматический выключатель должен нормально работать после нескольких прерываний тока Ics с использованием последовательности O-CO-CO.

Стандарт IEC 60898 дает минимальные значения, которые должны быть достигнуты в соответствии с Icn устройства.

Во время работы автоматический выключатель очень редко должен отключать максимальный ожидаемый ток короткого замыкания (который использовался для определения его требуемой отключающей способности).

Однако, возможно, придется отключать более низкие токи. Если они ниже, чем Ics устройства, это означает, что установку можно перезапустить сразу после перерыва.

Следует отметить, что на сегодняшний день очень немногие спецификации или стандарты установки содержат ссылки на Ics .

Вернуться к содержанию ↑


2.9 Кратковременный выдерживаемый ток I
cw (в кА)

Это значение тока короткого замыкания, которое автоматический выключатель категории B способен выдержать в течение определенного период без изменения его характеристик. Это значение предназначено для включения различения между устройствами.

Соответствующий автоматический выключатель может оставаться включенным, пока неисправность устраняется нижележащим устройством, пока , пока энергия I 2 t не превышает Icw 2 (1 с) .

По соглашению значение Icw дается для времени t = 1 с . Для другой длительности t это должно быть указано, например, Icw 0,2 . Затем необходимо проверить, что тепловое напряжение I 2 т, возникающее до тех пор, пока не сломается устройство, расположенное ниже по потоку, на самом деле меньше, чем Icw 2 т.

Рисунок 7 — Пример номинального кратковременного выдерживаемого тока

Вернуться к содержанию ↑


2.10 Номинальная включающая способность при коротком замыкании I
см (пиковая кА)

Это максимальная сила тока, номинальное напряжение согласно условиям стандарта.

Устройства без функции защиты, такие как переключатели, должны быть способны выдерживать токи короткого замыкания со значением и продолжительностью, возникающими в результате срабатывания соответствующего защитного устройства.

Вернуться к содержанию ↑


3. Примеры кривых отключения

3.1 Автоматический выключатель 250A с термомагнитным расцепителем
Рисунок 8 — Автоматический выключатель 250A с термомагнитным расцепителем

Где:

  • I = Фактический ток
  • Ir = Тепловая защита от перегрузок (настройка Ir = × In)
  • Im = Магнитная защита от коротких замыканий: (настройка Im = × Ir)

Так как абсцисса кривых обозначает I Отношение / Ir, изменение настройки Ir не меняет графическое представление теплового отключения.

Однако магнитная установка Im может быть считана непосредственно (от 3,5 до 10 в этом примере).

Вернуться к содержанию ↑


3.2 Автоматический выключатель 1600 А с электронным расцепителем
Рисунок 9 — Автоматический выключатель 1600 А с электронным расцепителем

Где:

  • I = Фактический ток
  • Ir = Защита от перегрузок с длительной задержкой (регулируется: Ir = × In, от 0,4 до 1 × In)
  • Tr = Время срабатывания защиты с длительной задержкой (регулируется: от 5 до 30 с) до 6 x Ir
  • Im = Защита с короткой задержкой от короткого замыкания (регулируется: Im = × Ir, 1.От 5 до 10 Ir)
  • Tm = Время срабатывания защиты с короткой задержкой (регулируется: от 0 до 0,3 с)
  • I 2 t = Постоянно (настраивается через Tm)
  • Если = Защита от мгновенного действия с фиксированным порогом (фиксированное: от 5 до 20 кА в зависимости от модели)

Вернуться к содержанию ↑


3.3 Пример настройки автоматического выключателя и считывания кривых

Здесь: I B = 500 A и I k3 max = 25 кА в месте установки.Тогда защита может быть обеспечена автоматическим выключателем с электронным блоком, номиналом 630 A , уставкой длительной задержки (перегрузка) Ir = 0,8 × In, т.е. 504 A .

Рисунок 10 — Пример настройки автоматического выключателя и считывания кривых
Сценарий 1: Высокий мин. Isc

Isc мин. (в конце строки) = 20 кА
⇒ установка короткой задержки (короткое замыкание) Im = 10 × Ir, т.е. 5040 A

Считывание кривых:

  • Если I <504 A ⇒ без отключения
  • Если 504 A ⇒ отключение от 1 до 200 с (защита с длительной задержкой)
  • Если I> 5 кА ⇒ отключение 0.01 с (мгновенная защита с фиксированным порогом)

Сценарий 2: Низкий мин. Isc

Isc мин. (в конце строки) = 4 кА
⇒ установка короткой задержки (короткое замыкание) Im = 5 × Ir, т.е. 2520 A

Считывание кривых:

  • Если I <504 A ⇒ без отключения
  • Если 504 A ⇒ отключение от 6 до 200 с (защита с длительной задержкой)
  • Если 2520 A ⇒ отключение <0.1 с (защита от короткого замыкания)
  • Если I> 5 кА ⇒ отключение через 0,01 с (мгновенная защита с фиксированным порогом)

Сценарий 3: Ограничение термической нагрузки кабеля

Isc мин. (в конце строки) = 20 кА

Проводник 10 мм 2 , допустимое тепловое напряжение: 1,32 × 106 A2с, т.е. 3633 A в течение 0,1 с
⇒ уставка короткого замыкания (короткое замыкание) Im = 7 × Ir т.е. 3528 A (

Считывание кривых:

  • Если I <504 A ⇒ нет отключения
  • Если 504 A ⇒ отключение между 3 и 200 с (защита с длительной задержкой)
  • Если 3528 A ⇒ отключение <0.1 с (защита от короткого замыкания)
  • Если I> 5 кА ⇒ отключение через 0,01 с (мгновенная защита с фиксированным порогом)

Вернуться к содержанию ↑


3.4 Пределы MCB

Для выключателей вторичной цепи (MCB — автоматические выключатели), стандарт IEC 60898-1 определяет пределы, в которых должно происходить отключение при коротких замыканиях:

  • Кривая B: от 3 до 5 дюймов
  • Кривая C: от 5 до 10 дюймов
  • Кривая D: от 10 до 20 дюймов

Также можно использовать другие типы кривой:

  • Кривая Z: 2.От 4 до 3,6 дюйма
  • Кривая MA: от 12 до 14 дюймов

Основные кривые отключения для автоматических выключателей:

Рисунок 11 — Основные кривые отключения для автоматических выключателей

Как правило, используются автоматические выключатели с кривой C. для стандартных приложений распространения . Может потребоваться использование автоматических выключателей кривой B для малых токов короткого замыкания (длинные кабели, автоматический выключатель вторичной цепи в системе IT или TN, генератор переменного тока и т. Д.).

При высоких пусковых токах (трансформаторы, двигатели) кривая D предотвращает ложное срабатывание , особенно при пуске.Кривая Z (высокая чувствительность) обычно предназначена для защиты цепей питания электронного оборудования. Автоматические выключатели

MA (только магнитные) используются для цепей, в которых тепловая защита запрещена или обеспечивается другими методами: цепи безопасности в общественных зданиях, цепи двигателей, трансформаторы и т. Д.

Вернуться к содержанию ↑


4. Ограничение

В случае короткого замыкания без какой-либо защиты ток, который будет протекать через установку, является предполагаемым током короткого замыкания.

Когда ток короткого замыкания проходит через автоматический выключатель, автоматический выключатель в большей или меньшей степени способен пропускать только часть этого тока. В этом случае короткое замыкание ограничивается по амплитуде и продолжительности.

Цель ограничения — уменьшить:

  1. Термическое напряжение
  2. Электродинамические силы
  3. Влияние электромагнитной индукции

Это также упрощает распознавание и комбинирование.Ограничивающая способность устройств представлена ​​в виде кривых ограничения

Рисунок 12 — Ограничение предполагаемого тока короткого замыкания

Вернуться к содержанию ↑


4.1 Кривые ограничения тока

Они дают максимальные пиковые значения тока (в А пик), ограниченный устройствами в соответствии со значением предполагаемого тока короткого замыкания. Ограниченные значения тока используются для определения размера шин и проверки устойчивости проводников и устройств.

Рисунок 13 — Кривая ограничения тока

Вернуться к содержанию ↑


4.2 Кривые ограничения теплового напряжения

Они дают изображение энергии (A 2 с), которую устройство позволяет передавать в соответствии с предполагаемым коротким замыканием Текущий. Их можно использовать для проверки термостойкости кабелей , защищаемых устройством.

Рисунок 14 — Ограничение тока термической нагрузки

Вернуться к содержанию ↑

Каталожные номера:

  1. Устройства отключения и защиты Legrand
  2. Низковольтные автоматические выключатели Работа с характеристическими кривыми срабатывания ABB
  3. Руководство по стандартам на выключатели низкого напряжения — в соответствии с BS EN 60898-1, BS EN 60898-2 и BS EN 60947-2, BEAMA

Временные характеристики тока для выборочной координации

Характеристические кривые

время-ток играют важную роль в достижении надлежащей координации защиты между устройствами электробезопасности.Узнайте больше, поскольку мы рассмотрим основы защиты энергосистемы, TCC для твердотельных и термомагнитных расцепителей, важность, процедуру и правила выборочной координации здесь.

Цель защиты энергосистемы:

Основная цель защиты энергосистемы — определить неисправность или любое ненормальное состояние, которое может привести к неисправности системы или вызвать полное отключение питания, и изолировать ее от исправной части.

Необходимы исследования для защиты критически важного оборудования энергосистемы.Селективная координация и координация защиты осуществляется с помощью кривых времени и тока (TCC). В этой статье обсуждается значение координации защиты по мощности и то, как кривые времени и тока используются для селективной координации.

Принципы защиты энергосистемы:

При разработке схемы защиты энергосистемы инженер должен обратить внимание на следующие характеристики, чтобы наша система защиты обеспечивала оптимальную функциональность.

  • Чувствительность: Защитное оборудование должно быть чувствительным при точном обнаружении всех видов неисправностей.
  • Скорость: Скорость при отключении (отключение питания из здорового региона)
  • Экономика: Дешевле. Стоимость не должна превышать 25% от общей стоимости.
  • Простота: не должно делать систему в целом сложной
  • Селективность: идентификация правильной неисправной части, чтобы затронуть наименьшую часть. Например, у университета есть свой главный выключатель, и у каждого отдела есть свои собственные выключатели. Предположим, что если в отделе возникает неисправность, он не должен отключать главный выключатель университета, вместо этого должен отключиться главный выключатель этого отдела.

Кривые времени и тока (TCC)

Интенсивность повреждения в энергосистемах пропорциональна величине тока. Желательно, чтобы по мере увеличения тока повреждения уменьшалось время устранения неисправности или FCT. Чтобы гарантировать, что все защитные устройства на входе и выходе согласованы, используется кривая зависимости тока от времени (I от t), также известная как TCC или временная кривая тока.

Ниже приведены характеристики TCC:

  • В TCC ток указывается по оси x, а время — по оси y.
  • TCC нанесен на логарифмическую шкалу, так что все значения тока и времени легко учесть. Например: в системе минимальная ошибка 100 A должна быть устранена в течение 10 с, а для системы с максимальной ошибкой 5000 A она должна быть устранена в течение 50 мс. Логарифмическая шкала в TCC гарантирует, что присутствуют как экстремальные значения тока, так и времени.
  • Кривые реле более резкие и тонкие, чем у предохранителей и автоматов, потому что реле используются только для обнаружения неисправности и затем подачи сигнала отключения на выключатели.Обычно они используются в системах среднего и высокого напряжения. Ознакомьтесь с курсом «Основы защиты энергосистемы» , в котором мы кратко обсудили «Типы защитных реле и требования к конструкции».

TCC автоматического выключателя:

Твердотельное отключение:

Ниже приведены некоторые ключевые моменты, которые отражены на приведенном выше графике.

  • Долговременный номинальный ток : Это номинальный длительный ток, при котором выключатель не срабатывает.Например, автоматический выключатель рассчитан на 1000 А, а максимальный ток, который будет протекать через выключатель, составляет 800 А. Следовательно, длительная установка силы тока будет изменена на 800 А.
  • Long Time Delay : Этот параметр относится к задержке из-за пускового тока трансформатора и пускового тока двигателя. Эта задержка дана в виде наклона.
  • Кратковременный датчик: Это от 1,5 до 10 раз больше долговременного номинального тока. Настройка, при которой выключатель имеет тенденцию срабатывать после некоторой задержки.
  • Кратковременная задержка : Задержка, заданная для проверки, сбросили ли нижестоящие устройства неисправность, чтобы не возникало проблем с отключением, или после достижения задержки срабатывания выключателя. Доступны две настройки
  • Мгновенное срабатывание : Используется, когда отключение требуется без задержки. Его настройка может варьироваться от 2 до 40 раз от долговременного номинального тока.

Термомагнитный расцепитель:

Как видно на графике ниже, кривая прерывателя имеет большую толщину.Эта толщина на графике имеет собственное значение, которое описывается двумя терминами, известными как:

  • Минимальное время отключения: Это время, в которое выключатель обнаруживает неисправность.
  • Максимальное время отключения: Это время, в которое выключатель выдает сигнал отключения.

Термомагнитные выключатели имеют несколько иные графики характеристик, чем электронные (твердотельные) выключатели, так как у них всего две настройки:

  • Отключение с задержкой: Это отключение вызвано перегрузкой по току тепловой частью выключателя.Биметаллическая полоса в выключателе нагревается высоким током, что приводит к разрыву контактов после задержки. По мере увеличения тока нагрев продолжается, и время отключения от сверхтока уменьшается.
  • Мгновенное отключение: Нет преднамеренной задержки отключения. Магнитная часть выключателя определяет высокий ток перегрузки или короткое замыкание и выдает сигнал отключения.

Что такое выборочная координация?

Полная селективность означает, что защитные устройства минимизируют влияние короткого замыкания или другого нежелательного события на энергосистему.Предохранитель или автоматический выключатель, ближайший к месту повреждения, размыкается без размыкания предохранителя или автоматического выключателя, который его питает (со стороны входа). Таким образом, у вас не будет отключения электроэнергии, если где-то ниже по течению возникнет неисправность.

Согласно статье 100 NEC, выборочная координация определяется как:

Локализация состояния перегрузки по току для ограничения отключений цепи или затронутого оборудования, достигается выбором устройств защиты от перегрузки по току и их номиналов или настроек .”

Чтобы понять, как согласованы защитные устройства, возьмем пример:

Рисунок 1: Неисправность ниже CB5

На приведенном выше рисунке показана неисправность, которая возникает под выключателем 5 (C.B-5). В этом случае C.B-5 должен иметь возможность устранить повреждение в кратчайшие сроки, и никакой другой выключатель (в данном случае C.B-2 и C.B-1) не должен отключиться в течение этого времени. В случае, если выключатель C.B-5 по какой-либо причине не устраняет неисправность, то C.B-2 устраняет ее после некоторой задержки, и если по какой-либо причине, C.B-2 не может устранить неисправность, тогда C.B-1 выдает отключение (что может быть наихудшим сценарием).

Как осуществляется выборочная координация?

Защитные устройства должны срабатывать только при неисправностях, которые находятся в их «зоне защиты». При возникновении неисправности в определенной зоне устройство, предназначенное для ее защиты, распознает ток и изолирует неисправность от остальной системы.

Однако, если отказ происходит вне зоны защиты устройства, то это устройство только обнаружит его, но не отключит.Следовательно, регулируя и перестраивая кривые тока времени защитных устройств таким образом, чтобы их настройки или кривые имели минимальное перекрытие или не имели никакого перекрытия, может быть достигнута избирательная координация.

Достижение выборочной координации с использованием ETAP:

Например, показанная выше простая часть системы, для которой мы сначала получим кривые TCC, а затем настроим кривые, чтобы мы могли достичь координации между всеми устройствами защиты.

  1. Выберите часть системы, для которой требуется получить TCC.Затем из показанной ниже панели модулей (Рис. 01) мы выберем Star Protective Protection Затем, как показано на Рис. 2, мы выберем Create Star View.
  2. После щелчка на всплывающем экране появится указанный ниже график. Нижеприведенный график относится к CB 2, который закрашен красным. В данном случае это самый нижний прерыватель, поэтому согласно правилам он должен находиться в крайнем левом положении, потому что мы хотим, чтобы он сработал первым.

    Рисунок 2: Координационный CB1

  3. Поскольку CB-1 (заштриховано красным ниже) является вторым последним защитным устройством, его график должен быть справа от выключателя CB-2, потому что мы хотим, чтобы он сработал, если CB-1 не сработает или если неисправность возникает в свою зону.Эта ситуация показана на рисунке ниже.

    Рисунок 3: Координация CB2

Правила избирательности:

Корпус 1:

Использование настроек срабатывания срабатывания На Рис. 2 показано, как кривые с разными значениями срабатывания могут быть избирательными, и показано первое правило селективности, а именно: два устройства являются избирательными, если кривая устройства ниже по потоку расположена слева от кривой устройства выше по потоку. Это может произойти только в том случае, если уставка срабатывания последующего устройства установлена ​​на ток, который меньше, чем установка срабатывания срабатывания вышестоящего устройства.Обратите внимание, что по соглашению для кривых тока времени заканчивается крайняя правая часть кривой на максимальном токе короткого замыкания, который устройство будет ощущать в системе питания, к которой оно подключено. При увеличении настройки срабатывания срабатывания кривая смещается к правому краю графика. В этом примере для любого тока вплоть до максимального тока короткого замыкания левой кривой, кривая слева сработает раньше, чем кривая справа. Токи, превышающие максимальный ток левой кривой, физически невозможны и воспринимаются только устройством, представленным правой кривой.

Рис. 2 — Создание селективности правильным подбором настроек датчика.

Корпус 2:

Использование настроек задержки (рис. 3) показывает, как изменение временных задержек может обеспечить избирательность. Увеличение времени задержки сдвигает кривую на графике вверх. Обратите внимание, что для всех токов в пределах диапазона кривых кривая внизу сработает раньше, чем кривая над ней. Итак, второе правило селективности состоит в том, что нижестоящее устройство должно быть расположено на графике ниже, чем вышестоящее, чтобы два устройства работали избирательно.

Рис. 3 — Создание избирательности за счет правильного выбора настроек задержки.

Корпус 3:

Определить избирательность набора кривых время-ток довольно просто. Кривые должны совпадать слева направо или снизу вверх в последовательности от нагрузки к источнику. Кривые не должны перекрывать друг друга и не должны пересекать друг друга. Между кривыми должно быть достаточно места (подробнее об этом позже). Кривые также могут указывать, обеспечивают ли вышестоящие устройства резервную защиту.Это происходит, когда крайняя левая часть резервного устройства выходит за пределы диапазона токов предпочтительного устройства.

На Рисунке 4 устройства выстроены в соответствии с рекомендациями. Обратите внимание, что по мере того, как вы отслеживаете три уровня тока короткого замыкания во времени, устройство, ближайшее к нагрузке, первым завершит свою задержку по времени и сработает раньше других выключателей. Если устройство, ближайшее к нагрузке, не работает, следующее устройство в восходящем направлении отключится после указанной дополнительной временной задержки и раньше, чем другое оставшееся устройство.

Рис. 4 — Определение полной избирательности

На рис. 5 показан пример системы, которая не является избирательной на определенных текущих уровнях. Три места повреждения и соответствующие уровни тока показаны с помощью цветных символов и стрелок. Каждый показанный выключатель находится в распределительном щите или панели, которая может содержать другие фидеры или ответвления. Таким образом, срабатывание выключателя 1 или выключателя 2 изолирует гораздо больше, чем одиночная нагрузка, показанная на однолинейной схеме.

Начнем с повреждения, расположенного у зеленого креста, с током повреждения, обозначенным зеленой стрелкой.Место повреждения вызывает протекание тока через все три выключателя. Но величина тока достаточно высока, чтобы сработать только выключатели 1 и 3. Прерыватель 3 сработает первым и изолирует повреждение, поэтому система выглядит избирательной. Однако обратите внимание, что в ситуации резервного копирования сработает выключатель 1, а не выключатель 2, что приведет к отключению большей части энергосистемы, чем необходимо.

Рис. 5 — Пример неселективной системы

Повреждение, показанное синим крестиком, расположено на входной стороне выключателя 3, поэтому через этот выключатель не будет протекать ток.Автоматические выключатели 1 и 2 распознают эту неисправность. Из-за пересечения кривых выключателей 1 и 2 выключатель 1 сработает первым при этой неисправности, что нежелательно, так как это приведет к отключению большей части системы, чем необходимо.

Короткое замыкание, показанное желтым крестиком, имеет очень высокий ток, который регистрируется обоими выключателями 1 и 2. В этом случае уровень тока достаточно высок, чтобы пройти через кривые, где выключатели 1 и 2 являются селективными, т. Е. Справа от пересечение их кривых.Следовательно, мы можем видеть, что выключатель 2 обнаружит ток до выключателя 1 и сработает до него. Таким образом, в этом сценарии сохраняется избирательность.

TCC предохранителя:

Рисунок 4: TCC предохранителя

Каждый предохранитель представлен полосой: минимальная характеристика плавления (сплошная линия) и полная чистая характеристика (штриховая линия). Полоса между двумя линиями показывает допуск этого предохранителя в определенных условиях испытаний. При заданном перегрузке по току определенный предохранитель при тех же обстоятельствах сработает одновременно в пределах его временного диапазона.Кроме того, предохранители имеют обратнозависимую время-токовую характеристику, что означает, что чем больше перегрузка по току, тем быстрее они срабатывают.

Кривые повреждения кабеля:

Кривая повреждения кабеля показывает, какой ток может выдержать кабель без повреждения изоляции и как долго он может выдерживать различные значения токов.

Рисунок 5: Типичная кривая повреждения кабеля

Ампер полной нагрузки: Это постоянный ток или номинальный ток, который будет протекать по кабелю, величина зависит от нагрузки, и кабель должен быть такого размера, чтобы он мог легко переносить этот ток.

Допустимая нагрузка кабеля: Также известная как допустимая нагрузка по току, это максимальный ток в амперах, который кабель может непрерывно переносить без повреждения его изоляции или без превышения его номинальной температуры.

Рисунок 6: Защита кабеля

В идеале мы хотим, чтобы наш автоматический выключатель отключал и изолировал входящие кабели до того, как они будут повреждены током короткого замыкания. Поэтому при рисовании TCC мы корректируем наши кривые выключателя слева от кривых повреждения кабеля.Это указывает на то, что прерыватель сработает до того, как ток короткого замыкания повредит какой-либо из кабелей.

Кабель, выбранный не в соответствии с уровнями тока неисправности системы, может быть легко поврежден, а кабель неправильного размера может также перегреться. Таким образом, выбор правильного размера и типа кабеля очень важен с точки зрения затрат на техническое обслуживание, безопасности и надежности.

TCC трансформатора:

Высокий пусковой ток, который трансформатор потребляет для возбуждения самого себя, называется пусковым током трансформатора.Отключение из-за пускового тока действительно является неприятностью, потому что мы хотим, чтобы трансформатор продолжал работать после этого, а не отключался.

Мы также можем нанести эту характеристику на TCC. В идеале автоматический выключатель должен располагаться справа и выше кривой броска тока трансформатора. Это указывает на то, что автоматический выключатель не сработает при пусковом токе. Если кривая выключателя находится слева от кривой броска тока, это будет указывать на ложное отключение.

Рисунок 7: Согласование с кривыми броска тока и повреждения трансформатора

Моментальное отключение из-за пускового тока:

Иногда в нашей системе возникают временные высокие токи или условия перегрузки, такие как пусковой ток трансформатора, пусковой ток двигателя, токи от моторных приводов или даже случайные скачки напряжения.Они сохраняются в течение короткого времени, в среднем около 10 мс для броска тока трансформатора и нескольких секунд для двигателей.

Однако недопустимо, чтобы наша система рассматривала их как неисправности. Отключение в этих условиях известно как ложное срабатывание, потому что эти условия часто возникают в энергосистемах, и мы не хотим, чтобы наша система срабатывала каждый раз, когда это происходит.

Кривая повреждения трансформатора:

IEEE Guide C57.109-1993 (R2008) рассматривает как тепловые, так и механические воздействия на внешний трансформатор в результате неисправности.

Способность трансформатора противостоять этим воздействиям показана на рисунке ниже.

Рисунок 8: Кривая тепловой мощности трансформатора

I2t (I = амперы, t = время) с единицей измерения Ампер в квадрате секунд (A2S) пропорционально увеличению тепловой энергии в проводнике в результате постоянного тока с течением времени. В трансформаторах значение I2t определяется, чтобы показать пределы теплового режима их обмоток до того, как произойдет повреждение.

Кривые повреждения также известны как кривые устойчивости.Прерыватель должен быть согласован с кривой повреждения на TCC, чтобы он защищал устройство от токов, которые могут его повредить. Следовательно, кривая выключателя должна располагаться слева от кривой устойчивости и не перекрываться с ней, чтобы наш трансформатор был полностью защищен от всех значений токов, превышающих его номинальные повреждения.

Характеристики автоматического выключателя

с перемещением во времени — Видео и книги — Alexander Publications

ИГРАТЬ

Сводка

Автоматические выключатели подстанции играют решающую роль в системах передачи и распределения.Они замыкают и размыкают цепи по мере необходимости, чтобы обеспечить надежную подачу электроэнергии к потребителям и защитить системы, обеспечивающие питание. Из-за своей ключевой роли автоматические выключатели периодически проходят испытания, чтобы убедиться, что они работают так, как они предназначены для работы. Одним из полевых испытаний, который используется для оценки характеристик автоматического выключателя, является испытание на перемещение во времени.

Это 28-минутное видео исследует цель и принципы тестирования путешествия во времени. Он также описывает рабочие характеристики автоматического выключателя и объясняет, почему каждая характеристика важна для правильной работы выключателя.

Учебные занятия
Цель и принципы проверки с перемещением во времени — 6 минут
Кратко описывает цель проверки автоматического выключателя с перемещением во времени. Объясняет, почему время контакта важно для правильной работы автоматического выключателя. Описывает основные принципы выполнения временного теста.

Операции автоматического выключателя — 8 минут
Определяет операции отключения, включения и отключения автоматического выключателя. Обозначает примеры того, когда будет выполняться каждая операция.Описывает, как механизмы выключателя работают для каждой операции.

Характеристики времени автоматического выключателя — 5 минут
Определяет следующие временные характеристики автоматического выключателя: время главного контакта, время контакта резистора, синхронизацию контактов. Кратко объясняет, почему каждая временная характеристика важна для правильной работы автоматического выключателя.


Характеристики хода автоматического выключателя — 9 минут
Определяет следующие характеристики хода автоматического выключателя: ход, перебег, полный ход, отскок, размытие контакта, средняя скорость.Кратко объясняет, почему каждая характеристика хода важна для правильной работы автоматического выключателя.

Код товара: CBC

Отключающая характеристика автоматического выключателя

Что такое отключающие характеристики?

Характеристики отключения описывают работу и поведение автоматических выключателей при отключении в случае перегрузки или короткого замыкания. Комбинация кривых отключения электромагнитного расцепителя и теплового биметаллического расцепителя дает общую кривую отключения для защиты от перегрузки.

Для автоматических выключателей доступны различные характеристики отключения в зависимости от типа компонента или оборудования, которые должны быть защищены в соответствии со стандартами IEC / EN 60898-1 и IEC / EN 60947-2.

Сравнение отключающих характеристик:

Стандартный

Отключение
кривая

Тепловой расцепитель

Расцепитель электромагнитный

Обычный
без отключения
ток

Обычное отключение

ток

Отключение
время

Удерживать
ток
скачков

Поездка на
минимум на

Отключение
время

МЭК / EN 60898-1

В

1.13 х В

> 1 ч.

3 x дюйм

> 0,1 с

1,45 x дюйм

<1ч

5 x дюйм

<0,1 с

С

1,13 x дюйм

> 1 ч.

5 x дюйм

> 0.1с

1,45 x дюйм

<1ч

10 дюймов

<0,1 с

D

1,13 x дюйм

> 1 ч.

10 дюймов

> 0,1 с

1.45 х В

<1ч

20 x дюйм

<0,1 с

МЭК / EN 60947-2

К

1,05 x дюйм

> 1 ч.

10 дюймов

> 0,2 с

1.2 х В

<1ч

14 x дюйм

<0,2 с

1,5 x дюйм

<2 мин.

6,0 x дюйм

> 2 с

Z

1.05 х В

> 1 ч.

2 x дюйм

> 0,2 с

1,2 x дюйм

<1ч

3 x дюйм

<0,2 с

1,5 x дюйм

<2 мин.

6.0 х В

> 2 с

Типовые нагрузки по кривой срабатывания

Кривая Z

Разработан для защиты цепей, которым требуется очень низкая уставка отключения при коротком замыкании (пример: полупроводники)

Кривая B

Разработан для защиты кабеля (Ex: цепи управления, освещение)

Кривая C

Разработан для пусков со средним магнитным полем (Пример: панели освещения, панели управления)

Кривые D и K

Разработан с учетом высоких пусковых нагрузок (Ex: двигатель или цепи преобразования)

Почему автоматические выключатели имеют разные характеристики отключения?

Автоматические выключатели должны срабатывать достаточно быстро, чтобы избежать отказа оборудования или проводки, но не настолько быстро, чтобы вызывать ложные или ложные срабатывания.Чтобы избежать нежелательных срабатываний, автоматические выключатели должны иметь соответствующий размер, позволяющий компенсировать перегрузку по току. Нам нужны разные кривые отключения, чтобы сбалансировать правильную защиту от перегрузки по току и оптимальную работу машины.

Что такое кривая отключения?

Кривая отключения показывает расчетное время отключения автоматического выключателя. Ось X представляет собой кратный рабочий ток автоматического выключателя. Ось Y представляет время отключения. Логарифмическая шкала используется для отображения времени с.001 секунда при кратном рабочем токе.

Два основных компонента кривой отключения:

  1. Кривая отключения по температуре: Это кривая отключения для биметаллической ленты, которая предназначена для более медленных сверхтоков, чтобы учесть бросок / запуск. (См. Кривые ниже)
  2. Кривая электромагнитного срабатывания: это кривая срабатывания катушки или соленоида. Он разработан, чтобы быстро реагировать на большие перегрузки по току, например, на короткое замыкание. (См. Кривые ниже)


При меньших токах перегрузки активно только тепловое отключение.С определенного предела электромагнитный расцепитель должен срабатывать в пределах допуска.

Что такое кривая B?

Кривая B предназначена для защиты кабелей и сигнальных устройств низкого уровня, таких как ПЛК. Электромагнитный расцепитель в три-пять раз превышает номинальный ток дополнительного устройства защиты (3 ~ 5 x In). Быстрое время срабатывания этих устройств сводит к минимуму повреждение проводов цепи управления из-за коротких замыканий низкого уровня.

Что такое кривая C?

Curve C разработан для приложений с умеренными пусковыми токами, таких как освещение, цепи управления, катушки, компьютеры и бытовая техника.Электромагнитное расцепление в пять-десять раз превышает номинальный ток дополнительного устройства защиты (5 ~ 10 x In). Более высокий уровень мгновенного срабатывания предотвращает ложное срабатывание, а защищаемые компоненты обычно могут выдерживать более высокие токи короткого замыкания без повреждений.

Что такое кривая D?

Curve D разработан для приложений с высокими пусковыми токами, например, трансформаторов, источников питания и нагревателей. Электромагнитное срабатывание в десять-двадцать раз превышает номинальный ток дополнительного устройства защиты (10 ~ 20 x In).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *