Автоматические выключатели. Назначение, разные виды, число полюсов, группы «A», «B», «C», «D»

Содержание

Автоматические выключатели. Назначение, разные виды, число полюсов, группы «A», «B», «C», «D»

Выключателями называют обширный класс коммутационных аппаратов, способных соединять, разъединять и служить проводниками в электрических цепях в условиях протекания рабочих и аварийных токов.

Именно способность коммутировать повышенные токи, возникающие при отклонениях условий работы электрических сетей от нормального режима, отличает выключатели от других коммутирующих устройств, среди которых:

  • разъединители, предназначенные для коммутации только токов холостого хода;
  • выключатели нагрузки, способные разрывать номинальный рабочий ток электроустановки.

Назначение

Таким образом, технические свойства, которыми обладают автоматические выключатели (краткое обозначение ВА), позволяют использовать их в следующих целях:

  • коммутирование электрических цепей;
  • защита электроустановок путём их автоматического отключения при возникновении аварийного значения тока.

ВА используются в электрических сетях и электроустановках всех уровней напряжения, однако, общепринятый термин «автоматические выключатели» подразумевает низковольтные аппараты, работающие в условиях до 1000 вольт.

Часто встречаемые производители: ABB, IEK, Schneider-Electric, Legrand.

Те автоматы, что функционируют в сетях более высокого напряжения, называть «автоматическими» не принято что, конечно же, не вполне логично. Уровень автоматизации работы оборудования высокого напряжения обычно выше, чем низковольтного. Но главное не путаться в терминологии, чтобы понимать, о чём идёт речь.

Размеры в мм

Габариты на примере ABB (мм) в зависимости от числа полюсов. Размеры могут отличаться от других производителей, например, высота бывает 80, 88, 90, 104 мм.

Устройство и принцип работы

Одним из основных узлов автомата являются его силовые контакты. Включение ВА обычно осуществляется вручную — путём нажатия кнопки включения или поднятием вверх рукоятки управления. При этом производится взвод пружинного механизма, а элементы контактной группы прижимаются друг к другу с определённым усилием. Сохранение взведённого состояния пружинного механизма обеспечивается благодаря фиксирующей защёлке, удерживающей механический привод во включенном положении.

Устройство

В разрезе, типовой примерный вид.

Отключение может быть произведено как вручную, так и автоматически, при срабатывании органа защиты выключателя. В простейшем случае, защитные функции выполняются двумя компонентами — электромагнитным и тепловым расцепителями.

Электромагнитный расцепитель

ЭР представляет собой токовую катушку (соленоид) с подвижным электромагнитным сердечником — бойком. Через катушку постоянно проходит ток питаемой электроустановки. Срабатывание соленоида происходит при определённом значении тока, протекающего через контакты автомата. Обычно это величина тока, в несколько раз, а то и на порядки превышающая номинальное значение. При возникновении в защищаемой цепи короткого замыкания, под воздействием аварийных значений, стержень соленоида выдвигается и давит на защёлку механического привода расцепителя. В результате ее освобождения, привод выключателя под действием силы пружины разрывает контакт.

Тепловой расцепитель

Тепловой расцепитель обычно состоит из биметаллической пластины, по которой протекает ток. На самом деле, ток может протекать не по самой пластине, а по намотанному на неё высокоомному проводнику, нагреваемому током и передающему тепло пластине. Биметаллическая пластина — это спаянные между собой тонкие полоски двух металлических сплавов. Материалы подбираются таким образом, чтобы коэффициент их теплового расширения имел большое различие. Необходимо это для того, чтобы при нагревании биметалла пластина изогнулась — ведь один из её слоёв расширяется гораздо более активно.

Далее, при достижении некоторого критического изгиба пластина воздействует на фиксатор защёлки, отключая выключатель. СтабЭксперт.ру напоминает, что параметры системы подобраны таким образом, чтобы разогрев пластины начинался при протекании по ней тока, превышающего номинальное значение на величину порядка 20%. При этом, чем больше значение тока, тем активнее происходит нагрев, следовательно, быстрее достигается критический изгиб и инициируется отключение автомата.

Разница расцепителей

Резюмируя описание работы этих двух механизмов, можно отметить, что расцепитель электромагнитного типа представляет собой токовую защиту без выдержки времени, которую называют токовой отсечкой. Токовая отсечка реагирует на сверхтоки, возникающие при коротких замыканиях в защищаемой сети.

Тепловой расцепитель позволяет реализовать интегральную зависимость времени срабатывания защиты от величины тока. Тепловая защита обеспечивает отключение оборудования при его перегрузке, когда потребляемый ток больше номинального на 20% и более. В этих условиях отсечка ещё не срабатывает, но длительное функционирование оборудования в таком режиме недопустимо.

Читайте еще: что такое и зачем нужен автомат диф?

Отличие от прочих коммутационных устройств

Может возникнуть вопрос, в чём заключается отличие автоматического выключателя от других коммутационных аппаратов, не способных коммутировать значительные токи. Дело в том, что коммутация токовых нагрузок, а именно их отключение, сопровождается возникновением электрической дуги. Причём, чем больше значение тока, тем сильнее дуговой разряд при отключении контактов. Горение дуги происходит в ионизированном воздушном пространстве, то есть, воздух становится электропроводящим. В зависимости от разрываемого тока и напряжения сети, дуговой разряд в промежутке определённой величины может вообще не погаснуть после отключения контактов.

Примером может служить дуговая электрическая сварка, где установив между электродом и деталью требуемый зазор, дугу можно поддерживать постоянно. Кроме этого, горящая в разрыве контактов электрическая дуга ионизирует окружающее пространство и вызывает междуфазное короткое замыкание в случае многополюсных коммутационных аппаратов.

Но это относится только к разъединителям. Автоматический выключатель оборудован специальными дугогасительными камерами, типовая конструкция которых содержит ряд параллельно расположенных пластин, они разделяют дугу на отдельные участки, где та и затухает. Также предусмотрен путь отвода образующихся при горении дуги газов. Персональной дугогасительной камерой оборудован каждый полюс автомата, что препятствует распространению ЭД на контакты соседних фаз.

Типы ВА (полюса и четыре группы)

Классифицировать типы автоматических выключателей можно по нескольким признакам, остановимся на некоторых из них.

Число полюсов: 1p, 2p, 3p и 4p

Данная характеристика показывает, какое количество независимых электрических цепей может коммутировать автомат. По этому параметру ВА делятся на однополюсные (обозначение 1p), двухполюсные (2p), трёхполюсные (3p) и четырёхполюсные (4p).

Каждый из полюсов представляет собой обособленный механический контакт, имеющий два вывода для подключения внешних электрических цепей. Иногда полюса называют главными цепями, т.е. это цепи контактов, предназначенных для коммутации токов защищаемой нагрузки.

Полюса

Количество полюсов (1п, 2п, 3п, 4п) каждого выключателя можно определить без труда.

Понятие главных полюсов или цепей было введено, т.к. некоторые разновидности автоматов имеют до нескольких вспомогательных контактов. Эти контакты не предназначены для коммутации силовой электрической нагрузки и не оборудованы устройствами дугогашения. Есть еще вспомогательные контакты (называемые также блок-контактами), они работают в цепях сигнализации и блокировки.

Время-токовая характеристика

В зависимости от особенностей электрической цепи, автоматический выключатель должен обладать соответствующими свойствами защит. Значение токов короткого замыкания является характеристикой питающей сети, а не подключаемой нагрузки. Нагрузку одной и той же номинальной мощности и напряжения можно подключить к мощным шинам подстанции, либо к длинной линии электропередачи, на большом удалении от источника питания. СтабЭксперт.ру напоминает, что в первом случае ток короткого замыкания будет иметь максимальное значение, во втором, из-за влияния сопротивления линии электропередачи может быть значительно снижен. Таким образом, при выборе подходящего автоматического выключателя недостаточно учитывать только характеристики нагрузки, нужно иметь расчётные значения токов короткого замыкания в месте предполагаемой установки.

Деление на группы A, B, C, D

Для работы в различных сетях выпускаются автоматические выключатели, обладающие различными время–токовыми характеристиками. По этому признаку, в соответствии с ГОСТ Р 50345-99, все автоматы делятся на четыре группы — «A», «B», «C» и «D». К аппаратам каждой из этих групп предъявляются свои требования в части защитных характеристик. Рассмотрим их подробнее.

К расцепителям автоматов с характеристикой типа «A» предъявляется одно требование: при протекании токов, превышающих номинальное значение в 5 раз, его отключение должно происходить за время, меньшее 0,1 с.

Например, выключатель рассчитан на номинальный ток 25 ампер, то есть, Iном = 25А. При токе 5*Iном= 125А, время срабатывания расцепителя должно быть меньше 0,1 с.

Что касается автоматов с характеристиками «B», «C» и «D», существуют как общие для всех трёх групп, так и индивидуальные требования. Они нормируют время отключения при различных уровнях превышения номинального тока:

  • при токе 1,13 Iном, то есть, превышающем номинальное значение на 13%, автоматы с номиналом до 63 ампер должны работать до отключения не менее одного часа, выключатели на ток свыше 63 ампер, соответственно не менее двух часов;
  • ток 1,45 Iном должен приводить к отключению автоматов с номиналом до 63 ампер менее, чем за один час, автоматов свыше 63 ампер – менее, чем за два часа;
  • при превышении номинального тока на 155% (2,55 Iном), автоматические выключатели до 32 ампер отключаются в течение времени от 1 до 60 секунд, автоматы более 32 ампер — от 1 до 120 с.
Вам будет интересно  ГК «Венталл» вложила 400 млн руб. в производство теплосберегающих панелей

Характеристики отключения каждой из групп, выглядят следующим образом:

  • тип «B» отключается более, чем за 0,1 секунду при троекратном превышении номинального тока и менее, чем за 0,1 сек. при десятикратном;
  • отключение выключателей типа «C» — более 0,1 сек. при 5*Iном, менее 0,1 сек. при 50 Iном;
  • автомат типа «D» не должен срабатывать ранее 0,1 сек. при десятикратном увеличении номинального тока.

Выключатели с выдержкой времени

Автоматические выключатели, оснащённые механизмом установки времени срабатывания вне зависимости от значения тока, называются селективными. Соответственно аппараты, не обладающие этим качеством относятся к неселективным. Рассмотрим, что такое селективность и зачем она нужна.

Селективность — это одно из основных качеств, которым должна обладать защита. Селективность заключается в необходимом и достаточном объёме защитных отключений повреждённого участка сети. Это означает, что в случае повреждения оборудования (например, короткого замыкания), защита должна отработать так, чтобы отключенным оказался только повреждённый сегмент схемы. Всё остальное оборудование должно при этом по возможности оставаться в работе. Какое отношение к этому имеет выдержка времени выключателя, покажем на примере.

Предположим, на вводе питания секции 0,4 кВ установлен выключатель «1». От этой секции питаются несколько отходящих линий через линейные выключатели. Пусть на одной из отходящих линий установлен выключатель «2».

Теперь предположим, что в самом начале этой линии произошло короткое замыкание. Какой выключатель должен быть отключен защитами, чтобы выделить только повреждённый участок? Конечно же, «2». Но ведь ток короткого замыкания в этой ситуации протекает через два выключателя – «1» и «2» (короткое замыкание подпитывается от источника через выключатель ввода «1»). Каким же образом обеспечить отключение только выключателя «2», ведь значение тока, протекающего через эти выключатели практически одинаково. Вот здесь и приходит на помощь возможность установления искусственной задержки времени отключения на автомате ввода «1». При этом защита просто не успевает сработать, так как линейный выключатель «2» отключит ток короткого замыкания без выдержки времени.

Классификация автоматических выключателей

Автоматические выключатели бытового и аналогичного назначения

Модульные автоматы бытового назначения

Характеристика автомата определяет зависимость токов срабатывания электромагнитного расцепителя мгновенного действия и, соответственно, область применения данного типа автомата. Хар-ка обозначается латинскими буквами AB, A, B, C, D, K, L, Z. Наибольшее распространение в быту получили автоматические выключатели с хар-ками B, C, D. Ранее в электроустановках ЖКХ часто применялись автоматы с хар-кой L, токи срабатывания которых укладывались в диапазон токов автоматов с характеристикой C.

Зависимость токов мгновенного расцепителя от номинального тока (уставки) In аппарата защиты и его характеристики указана в следующей таблице:

Для чего предназначены автоматические выключатели с различными характеристиками?

Итак, для чего же нужно столько разных видов автоматических выключателей с различными характеристиками? Рассмотрим типовые (рекомендуемые) варианты применения вышеуказанных автоматов.

  1. MA – характеризуется отсутствием теплового расцепителя, параметры мгновенного расцепителя соответствует характеристике A. Рекомендуется для защиты от токов короткого замыкания цепей, имеющих отдельную защиту от токов перегрузки. Например, цепей питания электродвигателей с установленными в них максимально-токовыми реле.
  2. A – характеризуется минимальными токами срабатывания. Рекомендуется для защиты отходящих линий большой протяженности и полупроводниковых устройств.
  3. B – рекомендуется применения в осветительных цепях общего назначения, но не подходят для цепей, имеющих много приборов с импульсными блоками питания (например, светодиодное освещение), так как многие блоки имеют значительный пусковой ток.
  4. C – как правило используется в цепях общего назначения с умеренными пусковыми токами (например, для питания бытовых приборов).
  5. D – рекомендуется для защиты цепей с наличием активно-индукционной нагрузкой (например, цепей питания электродвигателей). Также могут использоваться для обеспечения селективности защиты распределительных сетей, когда по каким-либо причинам нельзя повышать/понижать номинальный ток аппарата защиты.
  6. K – устанавливается в цепях с выраженной индуктивной нагрузкой.
  7. L – используется в электроустановках ЖКХ.
  8. Z – рекомендуется для защиты цепей питания электронных устройств.

Автоматические выключатели общего назначения

Основные параметры защиты этих автоматов аналогичны параметрам автоматических выключателей бытового и аналогичного назначения. Данные приборы защиты выпускаются в соответствии с ГОСТ Р 50030.2-99 (МЭК 60947-2-98).

Ассортимент выпускаемых и находящихся в эксплуатации автоматических выключателей общего назначения, их конструкции, характеристики и функции весьма разнообразны. При проведении испытаний для правильной установки токов уточняются время-токовые характеристики по справочникам или технической документации завода-изготовителя.

Автоматы общего назначения в литом корпусе, Schneider Electric NS

Автоматические выключатели общего назначения с микропроцессорными расцепителями

В последнее время всё более широкое распространение получают электронные расцепители с микропроцессорным управлением (микроконтроллером).

Они имеют возможность точной настройки основных параметров аппарата защиты:

  • уровень рабочего тока защиты
  • время защиты от перегрузки
  • время срабатывания в зоне перегрузки с функцией «тепловой памяти» и без нее
  • ток селективной отсечки
  • время селективной токовой отсечки

Набор регулируемых параметров может варьироваться в зависимости от типа и назначения аппарата защиты. Также на многих автоматах имеется кнопка «Тест», позволяющая проводить периодическую проверку аппарата защиты потребителем.

Органы регулировки как правило выведены на лицевую панель аппарата защиты, что позволяет при проведении испытаний без лишнего труда понять, как настроены параметры защиты.

Кроме механических поворотных регуляторов разными производителями используются и электронные варианты панелей управления. Пример такого вида аппаратов защиты – автоматический выключатель Schneider Electric с электронным расцепителем и панелью управления:

Как выбрать автоматический выключатель по отключающей способности

Наверняка многие из нас задумывались, почему автоматические выключатели так оперативно вытеснили из электросхем устаревшие плавкие предохранители? Активность их внедрения обоснована рядом весьма убедительных аргументов, среди которых возможность купить этот вид защиты, идеально соответствующий время-токовым данным конкретных видов электрооборудования.

Сомневаетесь, какой именно автомат вам нужен и не знаете, как правильно его выбрать? Мы поможем найти верное решение – в статье рассмотрена классификация этих устройств. А также важные характеристики, на которые следует обратить пристальное внимание при выборе автоматического выключателя.

Чтобы вам было проще разобраться с автоматами, материал статьи дополнен наглядными фото и полезными видеорекомендациями от специалистов.

Что такое отключающая способность автоматического выключателя


Ряд автоматических выключателей в щитке
Автомат устанавливают в цепи электроснабжения. При чрезмерном увеличении потребляемой мощности происходит нагрев биметаллического элемента. На определенном уровне температуры значительное изменение его формы разрывает контакт линии проводника.

Другое защитное устройство разрывает цепь при появлении сильного тока. Кроме короткого замыкания аналогичную реакцию вызывает подключение слишком мощной реактивной нагрузки, например, сварочного аппарата. В опасной ситуации электромагнитная катушка перемещает приводной механизм выключателя.

Отключающая способность автоматического выключателя – это комплексный параметр. Он характеризует гарантированное выполнение техникой основных функций при возникновении аварийных ситуаций.

Характеристика срабатывания

Характеристики срабатывания — время-токовые зависимости, по которым происходит отключение (срабатывание) автомата в случае перегрузки или короткого замыкания. Всего бывает пять характеристик срабатывания автомата: B, C, D, K, Z. , В подавляющем большинстве случаев применяются автоматы с характеристиками срабатывания B, C, D. Причем, самой распространенной является характеристика C. Автоматы с кривыми срабатывания K и Z очень редко используются, это экзотика. Лично я видел их только в каталоге. Кривые срабатывания имеют схожую форму и отличаются только величиной электромагнитной отсечки или кратностью срабатывания. Кратность срабатывания — отношение величины аварийного тока, при котором происходит отключение автомата, к номинальному току автомата. Iк/Iном. Для автоматов с характеристикой B эта величина колеблется в пределах 3…5. Для автоматов с характеристикой C — 5…10. Для автоматов с характеристикой D — 10…20.


Вот здесь нам и пригодится тип нагрузки. Он влияет на выбор характеристики отключения автомата. Как видно из рисунка, автоматы с характеристикой B самый чувствительные. С характеристикой D — менее чувствительные. С характеристикой C — «золотая середина». Автоматы с характеристикой D предназначены для защиты линий питания электродвигателей. Двигатели во время их старта кратковременно потребляют мощность выше номинальной, при этом токи в среднем достигают 7-8 номиналов, а иногда и выше. Соответственно, автомат с характеристикой B или C отключится как при коротком замыкании. Автоматы с характеристикой B следует применять для защиты линий, в которых нагрузки имеют низкие пусковые токи или вообще их не имееют (лампа накаливания или электрический нагреватель, например). Также автоматы с характеристикой B применяют для защиты протяженных линий и в сетях с низкими токами короткого замыкания. Автоматы с характеристикой C потому и являются наиболее распространенными, что «неизвестно, что воткнут в эту розетку».

Какую ОС выбрать для автомата


Автоматический выключатель с отключающей способностью 25 kA
Значение этого параметра указывают особой цветовой маркировкой и цифрой (кА) в нижней части лицевой панели. В прошлом веке сравнительно небольшое потребление электроэнергии отечественными домохозяйствами подразумевало возможность применения защитных устройств на 3,5 кА и менее. Однако в наши дни опытные специалисты рекомендуют выбирать автоматы следующим образом:

  • 4,5 кА – отдельные группы потребителей;
  • 6 кА – ввод квартирного электроснабжения;
  • 10 кА – отходящие линии распределителей многоквартирного дома.

Коррекции делают с учетом особенностей конкретного проекта. Увеличенная отключающая способность автоматического выключателя (АВ) пригодится при небольшом расстоянии до местной подстанции, промышленных предприятий.

Номинальная отключающая способность АВ


В действительности приходится учитывать особенности определенной аварии. Существенное влияние на развитие неблагоприятных процессов оказывает значение cos ϕ. Этот параметр определяет энергетический потенциал сочетания основных электрических параметров.

Вам будет интересно  Виды сборки гофротары и гофроупаковки - Статья

Нормируют величину тока, при которой автомат разорвет цепь и сохранит достаточную функциональность для выполнения аналогичных действий в штатном режиме. Следует подчеркнуть, что в тематических стандартах подразумевается периодическая компонента тока КЗ. Применяют следующие обозначения номиналов отключающей способности автоматического выключателя для разных групп приборов по признаку целевого назначения:

  • промышленные автоматы – Icu (предельная);
  • бытовые модели – Icn (эксплуатационная).


Кривые отключения автомата
Номинальная отключающая способность автоматического выключателя – это базовый параметр, определяющий надежность защитного устройства. Технологические проверки при выполнении производственных и сертификационных испытаний выполняют с учетом скорости разрыва цепи питания по соответствующим категориям:

  • А – мгновенно;
  • В – с установленной задержкой.

Испытания выполняют по стандартной программе:

  1. моделируют КЗ с последующим выключением автомата;
  2. проверяют работоспособность;
  3. повторяют процедуру при разных значениях cos ϕ.

На завершающей стадии уточняют соответствие базовых технических параметров паспортным данным производителя.

Кроме сохранности изоляции контролируют надежность и скорость разъединения контактных групп, отсутствие механических повреждений.

Номинальный ток

Номинальный ток автоматического выключателя должен быть больше тока нагрузки. Выбираем ближайший больший номинал из существующих. Для модульных выключателей ряд такой: 0,5; 1; 1,6; 2; 3; 4; 6; 8; 10; 13; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63. В реальности надо выбирать из следующего ряда (т.к. автоматы с остальными номиналами поставляются под заказ и стоят ощутимо дороже): 6; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63. Сразу предостерегу от выбора номинала автомата «с запасом». Например, при расчетном токе нагрузке в 22А выбрать автомат с номиналом 50А. Есть п.3.14 ПУЭ, который требует номинал автомата «во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков или по номинальным токам электроприемников, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковые токи, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске и т. п.)».

Предельная коммутационная способность автоматического выключателя

Действующими стандартами установлен порядок проведения специальных испытаний. В частности, проверяют сохранение работоспособности после многократных КЗ. Следует понимать, что при совпадении векторов тока и напряжения разрыв цепи выполняется при меньшем энергетическом потенциале. В обратной ситуации (cos ϕ = 0) увеличивается риск повреждения оборудования. Если cos ϕ = 0,5, рекомендуется выбирать предельную коммутационную способность автоматического выключателя с Icu в диапазоне 6-10 кА.

Выбор и расчет автоматических выключателей

Зная характеристики АВ, можно определить, какой автомат подойдет для той или иной цели. Но перед выбором оптимальной модели необходимо произвести некоторые расчеты, с помощью которых можно точно определить параметры нужного устройства.

Шаг #1 – определение мощности автомата

При выборе автомата важно учитывать суммарную мощность подключаемых приборов.

Например, необходим автомат для подключения кухонных приборов к электропитанию. Допустим, к розетке будет подключаться кофеварка (1000 Вт), холодильник (500 Вт), духовка (2000 Вт), СВЧ-печь (2000 Вт), электрочайник (1000 Вт). Суммарная мощность будет равна 1000+500+2000+2000+1000=6500 (Вт) или 6,5 кВ.


В таблице приведена номинальная мощность некоторых бытовых приборов, необходимая для их работы. Согласно нормативным данным подбирается сечение силового провода для их питания и автомат для защиты проводки

Если посмотреть на таблицу автоматов по мощности подключения, учесть, что стандартное напряжение проводки в бытовых условиях составляет 220 В, то для эксплуатации подойдет однополюсный или двухполюсный автомат 32А с суммарной мощностью 7 кВт.

Следует учесть, что может потребоваться большая мощность потребления, поскольку в процессе эксплуатации может потребоваться подключение других электроприборов, которые изначально не были учтены. Чтобы предусмотреть эту ситуацию, в расчетах суммарного потребления используют повышающий коэффициент.

Допустим, за счет добавления дополнительного электрооборудования, потребовалось увеличение мощности на 1,5 кВт. Тогда необходимо взять коэффициент 1.5 и умножить его на полученную расчетную мощность.

В расчетах иногда целесообразно использовать коэффициент понижения. Его применяют тогда, когда одновременное использование нескольких приборов является невозможным.

Допустим, суммарная мощность проводки для кухни составила 3.1 кВт. Тогда понижающий коэффициент равен 1, поскольку учитывается минимальное количество приборов, подключенных одновременно.

Если один из приборов невозможно подключить с другими, то понижающий коэффициент берут меньшим единицы.

Шаг #2 – расчет номинальной мощности автомата

Номинальная мощность – это та мощность, при которой отключение проводки не происходит.

Она рассчитывается по формуле:

M = N * CT * cos(φ),

  • M – мощность (Ватт);
  • N – напряжение электросети (Вольт);
  • СТ – сила тока, способная пройти через автомат (Ампер);
  • cos(φ) – значение косинуса угла, принимающего значение угла сдвига между фазами и напряжения.

Значение косинуса обычно равно 1, поскольку сдвига между фазами тока и напряжения практически нет.

Из формулы выражаем СТ:

CT = M/N,

Мощность у нас уже определена, а напряжение сети обычно 220 Вольт.

Если суммарная мощность равна 3.1 кВт, то:

CT = 3100/220 = 14.

Получаемый ток будет равен 14 А.

Для расчета при трехфазной нагрузке используют ту же формулу, но учитывают угловые сдвиги, которые могут достигать больших значений. Обычно на подключаемом оборудовании они указаны.

Шаг #3 – вычисление номинального тока

Вычислить номинальный ток можно по документации на электропроводку, но если ее нет, то определяют исходя из особенностей проводника.

Для расчетов необходимы следующие данные:

  • площадь сечения проводника;
  • используемый для жил материал (медь или алюминий);
  • способ прокладки.

В бытовых условиях обычно проводка располагается в стене.


Для вычисления площади сечения понадобиться микрометр или штангенциркуль. Необходимо измерять исключительно проводящую жилу, а не провод и изоляцию

Сделав необходимые измерения, вычисляем площадь сечения:

S = 0,785 * D * D,

  • D – это диаметр проводника (мм);
  • S – площадь сечения проводника (мм2).

Далее используем нижеприведенную таблицу.


Определив, из какого материала были выполнены жилы проводника, и рассчитав площадь сечения, можно определить показатели тока и мощности, которые выдерживает проводка электросети. Данные приведены для проводки, скрытой в стене

С учетом полученных данных подбираем рабочий ток автомата, а также его номинал. Он должен быть равным или меньшим рабочего тока. В некоторых случаях допускается использование автоматов с номиналом, превышающим действующий ток проводки.

Шаг #4 – определение время-токовой характеристики

Чтобы верно определить ВТХ, необходимо учитывать пусковые токи подключаемых нагрузок.

Нужные данные можно узнать, используя нижеприведенную таблицу.


В таблице приведены некоторые виды электрических устройств, а также кратности пускового тока и длительности импульсов в секундах

По данным таблицы можно определить силу тока (в Амперах) при включении прибора, а также период, через который предельных ток будет возникать снова.

Например, если взять электрическую мясорубку, мощность которой составляет 1,5 кВт, вычислить для нее рабочий ток из таблиц (это будет 6,81 А) и, учитывая кратность стартового тока (до 7 раз) получим значение тока 6,81*7=48 (А).

Ток данной силы протекает с периодичностью 1-3 секунды. Учитывая графики ВТК для класса B, можно увидеть, что при перегрузке автоматический выключатель сработает в первые секунды после запуска мясорубки.

Очевидно, что кратность данного прибора соответствует классу С, поэтому автомат с характеристикой С необходимо использовать для обеспечения работы электрической мясорубки.

Для бытовых нужд обычно используют выключатели, отвечающие характеристикам В, С. В промышленности для оборудования с большими кратными токами (двигателей, блоков питания и др.) создается ток вплоть до 10-кратного, поэтому целесообразно применять D-модификации устройства.

Однако следует учитывать мощность таких приборов, а также продолжительность пускового тока.

Автономные автоматизированные выключатели отличаются от обычных тем, что их устанавливают в отдельных распределительных щитах.

В функции устройства входит защита цепи от непредвиденных скачков напряжения, отключения электроэнергии на всем или определенном участке сети.

Рабочая наибольшая ОС


Пример автоматического выключателя NS630N с расцепителем STR23SE, отрегулированным на 0,9In (Ir = 360 А)
Вероятность наиболее неблагоприятной ситуации крайне мала. Обычно при возникновении аварийных ситуаций токи КЗ значительно меньше предельной отключающей способности автоматического выключателя (Icu). Этим объясняется длительный срок службы защитных устройств в реальных эксплуатационных условиях.

Однако нельзя исключать возможность повторного возникновения КЗ через небольшой промежуток времени после включения питания. Чтобы увеличить запас по надежности, в промышленных моделях нормируют дополнительный параметр Ics. Соответствующее значение указывают в сопроводительной документации на изделие, как % от Icu по стандартной градации:

  • 25;
  • 50;
  • 75;
  • 100.

Типовыми испытаниями проверяют сохранение коммутационных способностей автоматического выключателя после 3-х циклов с разрывом цепи после КЗ. После завершения процедуры уточняют соответствие скорости отключения и других технических параметров паспортным данным производителя.

За качественный автомат известного бренда придется заплатить дороже. Однако подобные изделия создают по правилу равенства Icu и Ics (100%).

Дополнительными испытаниями устанавливают действительное значение максимального тока (пиковый уровень) – Icm. В этом случае кроме амплитуды сигнала значение имеет скорость изменения энергетических параметров. В расчетных формулах применяют соответствующий поправочный коэффициент, который в свою очередь зависим от cos ϕ.

Вам будет интересно  Система автоматического управления конвейерными линиями

Количество полюсов

Эту характеристику иногда еще называют «полюсностью», иногда «модульностью», иногда «фазностью», при этом, по сути все названия обозначают одно и то же, а именно то количество линий, которые можно подключить к автомату. В свою очередь бывают однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные автоматы. Как выбрать количество полюсов? 1 и 2 полюса — предназначены для однофазной сети. Если вы решаете купить однополюсный автомат, он будет размыкать только фазу, если же вы поставите автомат 2P (2 полюса), в случае превышения номинального значения тока, автомат будет размыкать фазу и ноль. Данный вариант обеспечивает дополнительную безопасность.

Автоматы 3P и 4P предназначены для трехфазных сетей.

Особенности АВ, определяющих ОС


Предельная или максимальная коммутационная способность автоматического выключателя определяется максимальным током, при сработке от которого автомат не выйдет из строя
Изучение актуальных предложений рынка подтверждает заметный рост стоимости по мере увеличения отключающей способности автомата. Какую выбрать модель, станет понятно после комплексной оценки проекта.

Рассчитанное на меньший номинал устройство не выполнит свои функции. В худшей ситуации даже при разрушенном корпусе сохранится электрический контакт. Развитие аварийной ситуации провоцирует дополнительные поломки и затраты.

Отключающая способность автомата

У модульных аппаратов (автоматических выключателей, диф. автоматов, УЗО) со схожими свойствами, даже у одного производителя, может значительно отличаться цена. Если внимательно сравнить устройства, то можно заметить одно отличие, которое указывается в прямоугольной рамке. Это отключающая способность. Именно это значение может значительно увеличить стоимость аппарата.

Отключающая способность. Теория.

Отключающая способность – это максимальный ток КЗ (короткого замыкания), при котором аппарат способен отключить нагрузку и при этом остаться работоспособным (продолжить выполнять функции защиты). Если ток КЗ будет больше отсекающей способности, то аппарат наверняка выйдет из строя вплоть до полного разрушения, при этом НЕ выполнит свои защитные функции. Величина указывается в амперах (единица силы тока). На белорусском рынке наиболее распространенные значения 4,5кА, 6кА, 10кА.

Данный параметр регулируется двумя международными стандартами:

IEC/EN 60898-1 — для бытовых серий.

IEC/EN 60947-2 — для промышленных серий.

Разницу между стандартами смотрите в таблице:

В указанных нормативах можно встретить следующие значения:

Icn – это номинальная сила тока КЗ, при которой автомат может отключиться многократно (не меньше 2 раз). Значение указывается в амперах в прямоугольной рамке на лицевой части аппарата. Это характеристика исключительно для бытовых серий (стандарт EN 60898-1)

Icu — Предельная (максимальная) отключающая способность. Согласно требованиям стандарта, ток с данной характеристикой должен отключиться дважды (трижды, уже не обязан). Если ток окажется выше указанного значения, то аппарат не сможет отключить контактную группу, создав при этом серьезную аварию. Это основная характеристика для промышленного стандарта EN 60947-2. На предельную отключающую способность может влиять количество полюсов автомата (у полноценного двухполюсного автомата (2P) отсекающая способность чуть больше, чем у однополюсного, но не у 1P+N).

Ics – рабочая (отключающая) способность. Ток, который обязан аппарат отключить трижды и при этом полностью сохранить все свои рабочие параметры. Чем выше значение Ics, тем более высокие значения токов КЗ выключатель может отключать. Часто Ics выражается в процентном соотношении Icu. Причем коммутационная способность зависит от напряжения сети, чем больше напряжение, тем меньше отключающая способность.

Для аппаратов 6кА и выше, производители часто указывают всю информацию на корпусе аппарата (стандарты, рабочее напряжение, подробные характеристики отключающей способности). В бюджетных версиях (4,5кА) подробная информация редкость, и всё обходится стандартным Icn.

Информация на корпусе автоматического выключателя

Рекомендую запомнить, изучить и понять выше указанные значения.

4,5кА, 6кА, 10кА. Что выбрать?

Что касается правильного выбора, если делать грамотно, то нужно знать (измерять) ток короткого замыкания. Узнав данный параметр можно подобрать оптимальный вариант, с достаточным запасом прочности. При этом основное применяемое правило:

Отключающая способность аппарата должна быть НЕ ниже тока короткого замыкания (КЗ).

Очень часто можно столкнуться с отсутствием информации о токе короткого замыкания объекта (нет проекта или нет возможности измерить ток КЗ). В этом случае можно отталкиваться от следующего: чем лучше электропроводка (медный кабель, большие сечения жил) и ближе к источнику питания (трансформатору подстанции), тем выше отключающая способность должна быть (в пределах разумного конечно).

Следует учитывать, что КЗ всегда вещь относительная, и на 100% вам никто не скажет, каково реальное значение будет наверняка, можно только предположить. Поэтому, не смотря на то, что «в быту», в большинстве случаев, ток КЗ не превышает 3кА , нижний рекомендуемый порог для использования не ниже 4,5кА.

Существует ГОСТ 32396-2013, где указаны рекомендуемые значения отключающей способности для вводно распределительных устройств жилых и общественных зданий:

Для бытового применения распространены следующие значения:

4,5кА. Исключительно бюджетная «модулька». 80% рынка за китайскими производителями. Европейские заводы производят такие аппараты для третьих стран. Рынок ЕC, для такой продукции, закрыт (есть нюансы, но это не смысл данной темы). Если остановитесь на этом варианте, то рекомендую на вводе (в щите учёта или этажном щите) устанавливать автоматический автомат(ы) с отсекающей способностью 10кА. Этим вы серьезно перестрахуете всю установку, если с КЗ, что-то пойдёт не так.

6кА. Это основная линейка аппаратов у европейских производителей. Самый оптимальный вариант для бытового использования (квартира, загородный дом). Отличное соотношение ЦЕНА-КАЧЕСТВО. Этой характеристики достаточно для разных нештатных ситуаций и должно хватить на весь срок эксплуатации щита.

10кА. Это уже предельная величина для бытовой модульной автоматики, всё что выше, будет уже значительно дороже. Данный стандарт почти у всех производителей соответствует двум стандартам: EN 60898-1 и EN 60947-2. Применяется для бытового и для промышленного использования. Если хотите максимальную надёжность и позволяет бюджет, то можно использовать этот вариант.

На нашем рынке, можно встретить версии автоматических выключателей и УЗО с отключающей способностью 3кА, но это уже пережиток прошлого, даже для наших стандартов. 15кА и выше, это уже серьезные серии и в быту не используются.

Если исходить из моей практики, то очевидно, что 6кА это самый оптимальный вариант. 10кА — для тех, у кого не ограничен бюджет щита. Хотя у некоторых производителей не слишком высокая цена в этом сегменте (Eaton, Shrack). 4,5кА, я стараюсь не применять. Использую только в единичных (слишком бюджетных) случаях, где я уверен, что ток КЗ очень мал.

Чтобы прикинуть экономическую целесобразность, возьмите на заметку: у большинства аппаратов защиты срок эксплуатации составляет 10-15 лет. При штатной работе срок службы может быть больше, и достигать 25 лет. После 25 лет параметры защитной аппаратуры вряд-ли будут соответствовать техническим требованиям.

И напоследок, еще очень простое моё правило, которое возможно поможет определиться с выбором: чем дороже и выше значимость объекта (участка цепи), тем выше отключающая способность должна быть. А уж насколько дорого ваше имущество, решать только вам.

blog comments powered by DISQUS back to top

Конструкционные особенности

На практике применяют определение «предельной коммутационной стойкости». По этому показателю определяют устойчивость автомата к максимальным нагрузкам. Если указана одноразовая ПКС, значит защита сработает только один раз. Увеличивают ресурс техники модернизацией функциональных блоков. В частности, улучшают отвод тепла для сохранения целостности конструкции в режиме короткого замыкания и уменьшения негативного воздействия на контактные группы.

Рекомендуется обратить внимание на особенности конструкции, упрощающие монтаж и осмотр. В некоторых моделях для оперативного визуального контроля предусмотрены специальные отверстия. Обязательно следует учитывать близость трансформаторов и других потенциальных источников опасных бросков напряжения. Предельную отключающую способность автоматического выключателя выбирают с запасом.

Подключаемые нагрузки проверяют в режимах максимального потребления.

Бренд

На рынке автоматики существует несколько основных игроков. Пожалуй, лидирующие производители в данной области — это автоматические выключатели ABB, Legrand, Schneider. Если вы хотите выбрать качественные и надежные автоматические выключатели, мы рекомендуем рассматривать именно эти бренды.

В случае, если при выборе автоматов для Вас самый приоритетный критерий это цена, тогда стоит присмотреться к автоматическим выключателям ИЭК.

Будьте очень аккуратны с подделками. Да, вы можете купить автоматику дешево. Но в итоге, закончится вся эта экономия может очень плачевно..

Источник https://stabexpert.ru/zashita/avtomaticheskie-vyklyuchateli.html

Источник https://electrozamer.ooo/blog/klassifikatsiya-avtomaticheskih-vikluchateley

Источник https://dieselit.ru/spravka/nominalnaya-otklyuchayushchaya-sposobnost.html