Как не оконфузиться при выборе автоматического выключателя

Краткая заметка по поводу выбора автоматических выключателей. Искренне надеюсь, что читатель не узнает для себя ничего нового.

У поста есть видеоверсия на моем ютуб канале. Реалии времени заставляют меня делать еще и видео:

Определимся с целью

Для начала нужно определиться — для чего нам автоматический выключатель в электрощите. Задача автоматического выключателя — прежде всего защитить стационарную кабельную линию от протекания токов свыше предельно допустимых. Если ток превышен — то проводники нагреваются, с плавлением и разрушением изоляции или расплавлением самих проводников. И если не случится пожара, то случится дорогостоящий ремонт, с работами по замене замурованной в стенах электропроводки. А ток может быть превышен, если к линии подключили слишком много потребителей (происходит перегрузка) или если происходит короткое замыкание. Неправильный выбор характеристик автоматического выключателя — путь к дорогостоящему ремонту, а при особенной везучести — к пожару.

Номинальный ток

Поняв, что автоматический выключатель должен защитить кабельную линию от протекания тока свыше допустимого, мы должны понять, какой же ток допустимый. Чаще всего ссылаются на вот эту табличку из ПУЭ (таблица 1.3.4):

Но, на мой субъективный взгляд, у этой таблички есть существенный недостаток, и он указан в источнике — эта табличка составлена для окружающей температуры +25, температуры земли +15 и температуры жилы (. ) +65. Длительная работа изоляции при повышенной температуре ускоряет процесс старения полимеров, поэтому мое личное мнение — указанные в таблице цифры стоит уменьшить хотя бы на 1/4. Если кабель проложен таким образом, что его охлаждение затруднено, то предельно допустимый рабочий ток также уменьшают. Например если кабель расположен в пучке с другими кабелями или под слоем теплоизоляции.

И вот в этом месте подходим к самой неочевидной вещи. В таблице указаны предельно допустимые токи, а на автоматических выключателях указан номинальный ток. Номинальный ток автоматического выключателя, указанный на нем — это ток, который может длительно проходить через автоматический выключатель и не вызывать его отключения. Для определения тока отключения заглянем в документацию, в график время-токовых характеристик:

Но это график конкретного экземпляра автоматического выключателя. В реальном мире, у автоматических выключателей есть разброс характеристик, даже у выключателей взятых из одной коробки. Поэтому на графике изображена область, в которой окажется характеристика случайно взятого автоматического выключателя.

В результате, если взять определенный ток, то мы получим диапазон значений времени, за которое сработает автоматический выключатель. От и до, как например вот здесь:

Думаю очевидно, что в расчетах стоит полагать, что нам попался самый плохой экземпляр, и берется самое худшее значение.

В автоматическом выключателе есть два расцепителя — тепловой, который достаточно точный, но медленный, и электромагнитный — очень быстрый, но неточный. (В посте (https://serkov.su/blog/?p=5563) я разбирал, как к такому пришли, и почему лучше пока ничего не придумали.) В итоге получается нелинейная зависимость времени срабатывания от протекающего тока. Для наглядности возьмем автоматический выключатель, на котором указан номинальный ток 16А. При перегрузке будет работать тепловой расцепитель:

До тока в 1,13 от номинального, расцепления совсем не произойдет (16*1,13=18,08А)

При токе в 1,45 от номинального тепловой расцепитель сработает, но за время менее 1 часа (!). (16*1,45=23,2А)

При токе в 2,55 от номинального тепловой расцепитель сработает за время менее 60 сек. (16*2,55= 40А)

При превышении тока еще сильнее — сработает электромагнитный расцепитель, но об этом чуть позже.

Все это становится понятнее, если взглянуть на график:

Откуда взялись эти магические цифры? Из стандарта (у нас в стране — ГОСТ 60898-1-220). Просто разработчики условились, что разброс параметров срабатывания расцепителей должны быть в этих пределах. Причем скорее всего взяли просто две удобные точки времени — 1 час и 1 минута, и воспользовались статистическими данными, чтобы получить кратности номинального тока.

Ну и чтобы совсем жизнь мёдом не казалась, стоит добавить, что в зависимости от температуры окружающей среды применяют коэффициенты. На жаре тепловой расцепитель прогревается и срабатывает быстрее, а вот на морозе наоборот.

А теперь сценарий везунчика по жизни. В частный дом заходит кабель, сечением 1,5 мм2. Щиток с автоматическим выключателем находится в холодном предбаннике, когда на улице мороз -35. Кабель от щитка идет через стену под слоем утеплителя. Автоматический выключатель на 16А почти час (!) будет пропускать ток в (16*1,45*1,25(поправочный на температуру, рис.4) = 29А. При 19А по табличке из ПУЭ у нас жилы будут горячими — +65С, а под слоем утеплителя изоляция уже начнет плавиться.

Еще раз резюмирую: Номинальный ток автоматического выключателя НЕ РАВЕН предельно допустимому току кабеля. Предельный ток кабеля должен вызывать отключение автоматического выключателя в адекватное время.

Тип электромагнитного расцепителя

Тепловой расцепитель медленный, что плохо при коротком замыкании — токи могут быть огромными, и даже за одну секунду могут наделать бед. Поэтому в конструкцию автоматического выключателя добавили электромагнитный расцепитель, который срабатывает за доли секунды. Но он настроен на ток в разы превышающий номинальный.

Дело в том, что некоторые виды потребителей при включении потребляют ток в разы, превышающий ток в рабочем режиме. Например мотор в пылесосе в момент включения кратковременно потребляет ток в 2-3 раза больший, но после разгона мотора, потребление снижается. Возможно вы замечали, как лампочки накаливания слегка притухают в момент включения чего-то как раз из-за этого. Вот график потребления тока мотора пылесоса:

Чтобы эти пусковые токи не заставляли сработать электромагнитный расцепитель, его характеристику сдвинули в зону бОльших токов, что бы такие кратковременные превышения тока были в зоне теплового расцепителя, который в силу своей инерционности такие краткосрочные процессы не замечает.

В итоге получилась линейка автоматических выключателей с одинаковыми тепловыми расцепителями, но с разными электромагнитными. Из-за огромного разброса параметров электромагнитных расцепителей — получились большие разбросы кратности тока срабатывания:

Характеристика В — электромагнитный расцепитель сработает при превышении тока в 3-5 раз

Характеристика С — электромагнитный расцепитель сработает при превышении тока в 5-10 раз

Характеристика D — электромагнитный расцепитель сработает при превышении тока в 10-20 раз

Вот они на графике:

Есть и другие характеристики (K, Z и т.д) но встречаются крайне редко и под заказ, поэтому опустим их.

Если по какой-то причине стартовые токи кратковременно попадут в зону действия электромагнитного расцепителя то возможны ложные срабатывания. И именно для исключения таких ложных срабатываний и сделали несколько типов характеристик.

Некоторые производители для упрощения указывают стартовые токи, вот например светодиодный драйвер уважаемой фирмы при включении кушает солидные 55А (из-за зарядки конденсатора в блоке питания), производитель даже сразу посчитал, сколько светодиодных драйверов можно подключить параллельно на один автоматический выключатель:

4 штуки с характеристикой В и 7 штук на автомат с характеристикой С. Кто бы мог подумать, что 150 ватт светодиодного света могут вышибать 16А автомат! Ситуация становится еще хуже, если используются некачественные светодиодные светильники, где производитель не только не предусмотрел плавный старт, да даже пусковой ток не регламентирует!

Если используется большое количество светодиодных светильников — то придется делить их на группы, чтобы одновременный пуск не вызывал срабатывание автоматического выключателя. Пытливый читатель задастся вопросом — а почему бы не взять просто автоматический выключатель с характеристикой «C» или «D»? Тогда бы пусковые токи не вызывали бы ложных срабатываний! Но не все так просто.

Ток короткого замыкания

Можно иногда услышать выражение «сопротивление цепи фаза-нуль», оно по сути про то же. Ток короткого замыкания — это величина тока в цепи, в случае если из-за повреждения случается короткое замыкание (прямое соединение фазного проводника и нейтрального, или соединение фазного и заземления) в самом дальнем участке. В идеальном мире с идеальными проводниками ток короткого замыкания был бы бесконечным. Но в реальном мире кабели имеют собственное сопротивление, и чем они длиннее тоньше — тем выше их собственное сопротивление. При обычной работе это не так важно — их собственное сопротивление много меньше сопротивления нагрузки. Но если случится короткое замыкание, ток будет ограничен именно этим собственным сопротивлением всех проводников в цепи + внутреннее сопротивление источника тока.

А теперь смотрим. В деревне Вилларибо измеренный ток короткого замыкания линии 278 Ампер, и электрик поставил автоматический выключатель С16:

Как видим все отлично — при коротком замыкании тока будет достаточно, чтобы электромагнитный расцепитель сработал. А вот в деревне Вилабаджо очень плохая проводка, и ток короткого замыкания всего 124 А. Смотрим на график:

В самом худшем случае, электромагнитный расцепитель типа «С» сработает при токе в 10 раз больше номинального (16*10=160А). А значит при 124А возможна ситуация, когда электромагнитный расцепитель при коротком замыкании не сработает, а пока тепловой расцепитель успеет сработать — по линии будет гулять ток в 124А, что может закончиться плохо. В таком случае деревне Вилабаджо нужно или менять проводку, чтобы уменьшить потери, или использовать автоматический выключатель типа В16, у которого электромагнитный расцепитель сработает в худшем случае при токе 5*16=80А. Теперь вы понимаете, почему характеристика типа D (10-20 *Iном) в некоторых случаях изощренный способ стрелять себе в ногу?

Как же определить ток короткого замыкания? Для проектируемых линий его можно расчитать — длина кабеля известна, сечение тоже. Для линий уже находящихся в эксплуатации — только измерять, поскольку никто не знает, на что пришлось пойти электрикам при ремонте поврежденных участков.

Для определения тока короткого замыкания есть специальные приборы. Показывать современные не интересно, поэтому покажу суровый советский олдскул, который есть у меня. М-417 измеряет сопротивление цепи путем измерения падения напряжения на известном сопротивлении, а ток короткого замыкания необходимо рассчитывать:

Щ41160, творение сумрачного советского гения. Устраивает короткое замыкание на доли секунды и измеряет ток непосредственно. В коричневой коробочке на проводе — предохранитель на 100А.:

Как правило, ток короткого замыкания измеряют при введении линии в эксплуатацию, и планово, раз в несколько лет. Только после измерения тока короткого замыкания можно сказать, правильно ли подобрана защита.

Ток короткого замыкания равен . Oh shi.

Если ток короткого замыкания будет черезчур большим? Вот тут мы сталкиваемся с отключающей способностью автоматического выключателя. В момент размыкания контактов выключателя загорается электрическая дуга, которая сама по себе проводит ток и гаснет неохотно. Для ее принудительного разрушения в конструкции автоматических выключателей предусмотрены дугогасительные камеры. Вот здесь на высокоскоростной съемке видно как работает дугогасительная камера:

На автоматическом выключателе в прямоугольной рамке нанесена величина отключающей способности в амперах — это максимальный ток, который способен разомкнуть автоматический выключатель без поломки. Вот на фото автоматические выключатели с отключающей способностью в 3000, 4500, 6000 и 10000 А:

Для наглядности я их разобрал. Большая отключающая способность заставляет не только делать дугогасительные камеры больше, но и усиливать другие конструктивные части, например защиту от прогара вбок.

Отключающая способность автоматического выключателя должна быть больше тока короткого замыкания в линии. Как правило, 6000 А достаточно для большинства применений. 4500А обычно достаточно для работы в линиях старых домов, но может быть недостаточным в новых сетях.

Коммутационная стойкость

При каждом включении/отключении автомата меж контактов загорается дуга, которая постепенно разрушает контактную группу. Производитель часто указывает количество циклов включения/отключения, который должны выдержать контакты:

Отсюда легко видеть, что автоматический выключатель не замена нормальному выключателю при частом использовании. Если пожадничать, и вместо пускателя с контактором заставить сотрудника включать/отключать мешалку дергая автомат по 10 раз в день, то автомат может прийти в негодность менее чем за пару лет. Вот фото автоматического выключателя, контакты которого пришли в негодность из-за большого тока:

Помните, каждая коммутация и срабатывание автоматического выключателя «съедает» его ресурс.

Класс токоограничения

Наверное самая мистическая характеристика. Указывается в виде цифры в квадратике. Про нее в рунете написано мало и чаще ерунда. Класс токоограничения, если упрощать, говорит о количестве электричества, которое успеет пройти через автоматический выключатель при коротком замыкании прежде, чем он отключит цепь, и говорит о быстродействии. Всего классов три:

Что интересно, отечественными стандартами класс токоограничения не регламентируется, поэтому на картинке выше нет кириллицы. Цифры в таблице — это величина интеграла Джоуля. Отечественные производители указывают класс просто потому что «так принято», а не того требуют отечественные стандарты В быту на данный параметр можно не обращать внимание — классы хуже третьего встречаются в продаже не часто.

Селективность

Вам бы не хотелось, чтобы при перегрузке или коротком замыкании срабатывал автоматический выключатель где-то на столбе у ввода в дом. При последовательном соединении автоматов защиты, подбором их характеристик можно добиться селективности — свойству срабатывать защите ближайшей к повреждению, без срабатывания вышестоящей. И у меня две новости.

Хорошая — можно воспользоваться специальными таблицами, которые есть у многих производителей, и подобрать пары автоматических выключателей, которые при перегрузке будут обеспечивать селективность. На графике это видно как непересекающиеся графики работы расцепителей:

Но по графику вы могли понять, что плохая новость — обеспечить полную селективность автоматических выключателей при коротком замыкании затруднительно. Кривые пересекаются в области больших токов. Поэтому чаще всего речь о частичной селективности. Например, если синий график — автомат В10, а фиолетовый В40, то ток селективности составит 120А (значение взято из таблиц одного производителя для конкретной модели автоматов). Тоесть при токах меньше тока селективности — все отлично. При токах больше — сработать могут оба устройства защиты.

В бытовой серии модульных автоматических выключателей обеспечивать селективность, даже частичную, довольно трудно. Лишь большие и мощные устройства защиты, например на подстанциях, имеют тонкие настройки уставок расцепителей для обеспечения селективности с вышестоящими устройствами защиты.

Да скажи уже что ставить!?

Прежде всего то, что предусмотрено проектом.

Ну а если уж совсем среднестатистический случай с кучей оговорок, то:

Линия 1,5 мм2 — Автомат В10 с отключающей способностью 6000А

Линия 2,5 мм2 — Автомат В16 с отключающей способностью 6000А

Применение автоматического выключателя с характеристикой «C» или «D» вместо «B» должно иметь вескую причину.

Плюшки

Автоматические выключатели разных производителей могут содержать разные приятности/полезности, которые напрямую на защитные функции не влияют, но могут быть полезны:

Это различные шторки/колпачки/крышечки для пломбирования вводного автомата по требованию электросетевой компании.

Это визуальный индикатор фактического состояния контактов, такой индикатор останется красным, если контакты из-за перегрузки сварились

Это окошки для дополнительных нашлепок с электромагнитными расцепителями, контактами

Это дополнительное окошко у клемм для использования гребенки при подключении

и прочее и прочее.

Резюме

Номинальный ток автоматического выключателя не равен предельно допустимому для кабеля! В силу особенностей конструкции автоматический выключатель может длительное время пропускать через себя токи значительно больше номинальных и не отключаться.

Разные типы электромагнитных расцепителей позволяют избежать ложных срабатываний, но использовать тип С, и в особенности тип D нужно понимая что к чему.

Если ток короткого замыкания в вашей линии мал — то использование автоматического выключателя требует вдумчивого подхода.

Если ток короткого замыкания в вашей линии огромен, то отключающая способность автоматического выключателя должна быть еще больше.

А чтобы знать ток короткого замыкания, его нужно измерить специализированным прибором. И только после измерения можно сказать, будет ли правильно работать защита

Хочу сказать спасибо всем, кто принимал участие в рецензировании черновика. Буду рад указаниям на фактические ошибки в статье и ценным дополнениям.

Что такое прогрузка автоматических выключателей

При работе энергосистемы, зачастую необходимо включать или выключать различные цепи (например, линии электропередач, распределительные устройства, генераторные установки) как в нормальных, так и в аварийных условиях. Ранее эту функцию выполняли переключатели и предохранители, расположенные последовательно с цепью. Однако такое средство контроля имеет два недостатка. Во-первых, когда предохранитель перегорает, требуется довольно много времени, чтобы заменить его и восстановить подачу тока. Во-вторых, предохранитель не может качественно прерывать сильные токи замыкания, возникающие в результате неисправностей в современных цепях высокого напряжения.

С развитием энергосистемы, требуется использование более надежных средств защиты, таких как автоматические выключатели. Данный прибор может замыкать или размыкать цепь вручную или автоматически при любых условиях, в том числе во время короткого замыкания.

Принцип работы автоматического выключателя

Автоматический выключатель состоит из неподвижных и подвижных контактов, называемых электродами. При нормальных условиях работы, эти контакты остаются замкнутыми и не будут автоматически открываться до тех пор, пока система не выйдет из строя. Конечно, контакты могут быть открыты вручную или с помощью пульта дистанционного управления, когда это необходимо. При возникновении неисправности в какой-либо части системы, отключающие катушки выключателя срабатывают автоматически, а движущиеся контакты раздвигаются механизмом, тем самым размыкая цепь.

Когда контакты автоматического выключателя разъединяются в условиях неисправности, между ними возникает электрическая дуга. Таким образом, ток может проходит до тех пор, пока разряд не прекратится. Появление дуги не только задерживает процесс прерывания тока, но и генерирует огромное количество тепла, которое может привести к повреждению системы или самого выключателя. Поэтому основная задача автоматического выключателя состоит в том, чтобы погасить дугу в кратчайшие сроки, дабы выделяемое тепло не достигло опасного значения. Это основной принцип работы автоматического выключателя.

Зачем нужен этот прибор

Автоматические выключатели выполняют три основные задачи:

• они должны проводить ток максимально эффективно, когда отключены;
• будучи включенными, они должны надежно изолировать контакты друг от друга;
• в случае короткого замыкания, устройства должны отключать ток как можно быстрее и надежнее, тем самым защищая все последующее оборудование.

Почему важно проверять устройство

Автоматический выключатель может простаивать годами, но при возникновении короткого замыкания он должен тут же, в течение нескольких миллисекунд, защитить электрические цепи. Основными ошибками, возникающими в приборах, являются: неправильное соединение, короткие замыкания в катушках, повреждение/износ механических соединений или изоляционного материала. Поэтому автоматы должны регулярно и тщательно проверяться на исправность работы.

Автоматические выключатели выполняют жизненно важную роль в защите дорогостоящего оборудования от повреждений из-за неисправностей, то есть надежно подключают и отключают электроэнергию. Это требует подтверждения их надежности с помощью полевых испытаний во время монтажа и регулярных эксплуатационных испытаний в течение всего срока службы, чтобы предотвратить неполадки и проблемы, которые могут поставить под угрозу безопасность подстанции. Поэтому регулярное тестирование производительности является важной и экономически эффективной частью любой стратегии технического обслуживания.

Как определить, что автоматический выключатель неисправен

Автоматический выключатель может испортиться преждевременно, например, из-за летней жары. Если это произойдет, устройство перестанет сработать, даже если через эту цепь проходит слишком много электричества. Проще говоря, возникнет серьезная проблема, потому что она может в конечном итоге привести к пожару в доме. Стоит отметить, что в домашних условиях можно только визуально проверить устройство. Тесты и замену стоит предоставить профессионалам.

Причины выхода устройства из строя:

1. Короткое замыкание. Обычно возникает, когда некоторые провода случайно соприкасаются.
2. Перегрузка электрической цепи. Прибор пропускает больше тока, чем предусмотрено производителем.

Типичные признаки неисправного автомата:

• запах гари в щитке, исходящий от электрического оборудования;
• прибор горячий на ощупь;
• видны сгоревшие детали, оборванные провода и явные признаки износа.

Если при проверке автоматического выключателя наблюдается какой-либо из вышеперечисленных признаков, значит пришла пора вызывать электриков с просьбой замены устройства.

Этапы заводского тестирования автоматических выключателей

Типовые испытания организуются с целью проверки возможностей и обеспечения точной номинальной характеристики автоматического выключателя. Такие испытания проводятся в специально построенной испытательной лаборатории в соответствие с ПУЭ.

Механическое испытание — это испытание типа механической способности, включающее повторное отключение и включение устройства. Автоматический выключатель должен закрываться и открываться с надлежащей скоростью, и выполнять свою работу и функцию без каких-либо сбоев.

Тепловые испытания проводятся для проверки теплового поведения автоматов. Из-за протекания номинального тока через его полюс в номинальном состоянии, испытуемый выключатель подвергается установившемуся повышению температуры. Повышение температуры для номинального тока не должно превышать 40 °C.

Диэлектрические испытания. Эти тесты проводятся для проверки мощности частоты и импульсного напряжения выдерживаемой емкости. Испытания частоты мощности проводятся на новом устройстве. Испытательное напряжение изменяется с номинальным напряжением выключателя. При импульсных испытаниях на выключатель подается импульсное напряжение определенной величины. Для наружного контура проводятся сухие и влажные испытания.

Испытание на короткое замыкание. Электроустановка подвергается внезапным коротким замыканиям в испытательных лабораториях, и осциллограммы используются, чтобы знать поведение автоматических выключателей во время включения, во время разрыва контакта и после гашения дуги. Осциллограммы изучаются с особым учетом токов возбуждения и размыкания, как симметричных, так и несимметричных напряжений рестрикции, а распределительное устройство иногда испытывается в номинальных условиях.

Регламент испытания автоматического выключателя

Плановые испытания проводятся на основании и со стандартами ПУЭ. Эти тесты проводятся на территории завода-изготовителя. Обычные и плановые испытания подтверждают правильность функционирования автоматического выключателя. Некоторые руководящие принципы и рекомендации по этим испытаниям включают регулярное техническое обслуживание и проверку того, что производительность автоматического выключателя соответствует калибровочным кривым производства. Крайне важно, чтобы испытания автоматических выключателей проводились в стабильных условиях при подходящей температуре, чтобы не было никаких отклонений в данных.

Профилактическое обслуживание автомата защиты цепи, осмотр и испытание

Профилактическое обслуживание зависит от условий эксплуатации. Первичные проверки будут направлены на выявление твердых частиц, загрязняющих внутреннюю работу устройства. Накопление твердых частиц обычно можно утилизировать, щелкнув на выключателе «Выкл» и «Вкл», чтобы очистить накопившуюся пыль.

Испытание отключения автоматического выключателя

Анализируя ток, потребляемый катушкой отключения во время работы выключателя, можно определить, имеются ли механические или электрические проблемы. Во многих случаях такие проблемы могут быть локализованы, и с помощью них можно найти первопричину.

Испытание сопротивления изоляции

Для испытания сопротивления выключателя, проводники нагрузки и линии должны быть предварительно отключены. Если их не отсоединить, то тестовые значения будут также включать характеристики подключенной цепи. Испытание на сопротивление имеет решающее значение для проверки того, что изоляционный материал работает корректно. Для проверки сопротивления изоляции используется прибор, известный как мегаомметр. Прибор подает напряжение постоянного тока на провод в течение заданного периода времени, чтобы проверить сопротивление внутри изоляции на конкретном проводе или обмотке. Следует также отметить, что если включить напряжение, которое слишком высоко для того, чтобы эта изоляция выдержала, то потенциально можно повредить изоляцию.

Испытания соединения

Проверка соединения важна для того, чтобы убедиться в наличии соответствующего электрического соединения и распознать следы перегрева. Важно, чтобы электрические соединения были установлены по правилам — это предотвращает и уменьшает перегрев.

Испытание контактного сопротивления

Нормальный износ контактов возникает после длительного использования. Простой способ определить следы ослабления внутри выключателя — это оценить сопротивление на каждом полюсе. Признаки аномальных отклонений внутри устройства, таких как эрозия и загрязнение контактов, очевидны, если на выключателе имеются чрезмерные падения милливольт. Проверка контактного сопротивления важна для определения того, пригоден ли прибор к работе.

Испытание на срабатывание при перегрузке

Компоненты отключения от перегрузки можно проверить, введя 300 % номинальной мощности выключателя в каждый полюс автоматического выключателя, чтобы определить, будет ли он автоматически реагировать на срабатывание. Цель состоит в том, чтобы убедиться, что автоматический выключатель работает корректно.

Как проводится прогрузка автоматического выключателя

В современной электронике используются различные устройства для проверки автоматических выключателей. Также проверка проводится с помощью разных методов тестирования и типов тестеров. При выполнении прогрузки делается частичный демонтаж прибора, а по окончанию тестов — возврат выключателя на место.

Чтобы начать проверку, требуется глубокое знание самого устройства, а именно надо:

• понимать, как оно работает;
• ознакомиться с ПУЭ;
• знать исходные значения предыдущих тестов;
• иметь начальные значения, с которыми сравниваются фактические результаты;
• иметь установленные настройки или начальные характеристики, заданные производителем.

Для тестов используются специальные устройства, например, анализатор, микроомметр, а для проверки автоматических выключателей напряжением до 1000 В — СИНУС-1600 или Сатурн-М.

Прогрузка с помощью анализатора автоматических выключателей

Испытание с помощью анализатора — это эффективный способ проверки выключателя. Тестер анализирует не только время срабатывания, но и существенную синхронность полюсов в различных операциях. Это показывает время открытия или закрытия каждого полюса в одиночных или комбинированных операциях, а также проверяет возможную разницу между полюсами или время рассогласования, которое может привести к опасному отсутствию синхронизации.

Способ тестирования автоматического выключателя с помощью анализатора может выявить и дополнительные проблемы, что приводит к проверке других характеристик, таких как время сопротивления, время хода, время скорости, состояние катушек и механический анализ.

Прогрузка с помощью микроомметра

Автоматические выключатели обычно несут огромную величину тока. Большее контактное сопротивление вызывает большие потери и низкую пропускную способность тока, также высокую температуру. Так что тестирование сопротивления с помощью микроомметров является другим способом проверки прибора для выявления и предотвращения предстоящих проблем.

Синус-1600

Синус-1600 — достаточно функциональный прибор для испытаний, причем он безопасен и прост в эксплуатации. Его применение эффективно и рационально при предъявлении к форме испытательного тока повышенных требований относительно параметра нелинейных искажений.

Сатурн-М

Сатурн-М применяется для прогрузки автоматических выключателей с тепловыми и электромагнитными расцепителями. Применяется также и в лабораторных условиях в целях контроля тока, протекающего по прибору.

Управление инженерными системами при пожаре

Обобщим знания об управлении инженерным оборудованием при сработке пожарной сигнализации.

Эта задача находится на стыке разных систем, разделов проекта, исполнителей — поэтому часто выпадает из поля зрения проектировщиков, в результате чего возникает множество проблем.

Проблем бы не было, если бы имелся раздел проектной документации «Комплексная автоматизация инженерных систем зданий», но его никогда нет.

В результате получается хаос и не состыковки.

Вентиляция есть, пожарная сигнализация есть, а оборудования для сопряжения не предусмотрено и кто это должен делать — неизвестно.

И никому не хочется это делать, ведь автоматизация инженерных систем неблагодарное и условно бесплатное занятие.

Хотя этот эфемерный раздел требует труда не меньше, а квалификации — даже больше, чем сама пожарная сигнализация.

В этой статье будем больше рассматривать конкретные устройства и системы.

Классификация способов управления инженерными системами в нормативно-методологическом смысле была сделана в статье «Принципы, способы и методы управления инженерными системами при пожаре».

Инженерные системы здания.

Оказывается, что в здании могут быть три типа систем, управление которых должно происходить из пожарной сигнализации:

1. Технологические системы.
2. Системы жизнеобеспечения.
3. Системы противопожарной защиты (СПЗ).

Примером системы жизнеобеспечения является лифт, контроль доступа или эскалатор.

Технологической системой является, например, зарядная станция аккумуляторов.

Системы противопожарной защиты — это, например, система противодымной вентиляции, система оповещения.

Но все это не очень четко прописано в нормах и раскидано по разным документам.

Требования к управлению системами противопожарной защиты намного строже, чем к остальным системам.

Сигналы управления системами противопожарной защиты регламентируются 22.07.2008 N 123-ФЗ статья 82 и ГОСТ 31565-2012.

В частности, пунктом 3.48 определяется термин ППУ:

Общие требования к управлению инженерными системами здания при пожаре.

1. Цепи управления должны контролироваться либо подающим сигнал оборудованием, либо принимающим сигнал.

2. Авария цепей управления должна вызывать тревожный сигнал на пульт.

3. Отработка сигнала исполнительным оборудованием должна контролироваться и отображаться на пульту.

4. Желательно иметь средства формирования сигнала управления для тестирования без сработки пожарной сигнализации.

5. Кроме автоматического пуска может/должен быть ручной местный и дистанционный пуск.

6. Управление инженерными системами должно осуществляться устройством, имеющим сертификат, что оно ППУ.

К разным инженерным системам применим разный состав из этих требований.

Что должно произойти с инженерным оборудованием здания при сработке пожарной сигнализации.

В этой статье будут рассмотрены общие принципы и проблемы управления, а при переходе по ссылке «Подробнее» будет рассмотрено управление конкретной инженерной системой.

1. Вентиляция общеобменная выключиться (Подробнее).

2. Вентиляция противодымная включиться (Подробнее).

3. Огнезадерживающие клапана ОЗК закрыться (Подробнее).

4. Клапана подпора воздуха (КПВ) и дымоудаления (КДУ) открыться (Подробнее).

4. Музыка выключиться.

5. Оповещение включиться.

6. Двери и фрамуги открыться.

7. Электронные замки обесточиться и открыться.

8. Лифты опуститься вниз и открыть двери (Подробнее).

9. Эскалаторы остановиться.

10. Оповещение включиться.

11. Табло управления эвакуацией «Выход» включиться/замигать (Подробнее).

12. Насосная станция противопожарного водопровода работает по своему алгоритму (Подробнее).

13. Насосная станция пожаротушения — по своему (Подробнее).

Цепи управления с контролем и без.

Рассмотрим различие цепей управления на простом примере, сравнив приборы: контрольно пусковой блок «С2000-КПБ» и сигнально-пусковой блок: «С2000-СП1».

Это устройства интерфейсные, но есть и адресные устройства с аналогичным функционалом: «С2000-СП2» и «С2000-СП2 ИСП.02».

«С2000-СП2» и «С2000-СП2 исп.2» — это адресные аналоги «С2000-СП1» и «С2000-КПБ».

Говоря коротко, у «С2000-КПБ» выходы контролируемые, а у «С2000-СП1» — без контроля.

У «С2000-КПБ» на выходных клеммах при включении появляется низковольтное напряжение, а у «С2000-СП1» выход — это сухие контакты перекидных реле, которые меняют положение при включении.

Контроль целостности выхода «С2000-КПБ» осуществляется на обрыв, короткое замыкание и по рабочему току включенного выхода. Что после контактов реле у «С2000-СП1» не контролируется никак.

Релейные устройства, подобные «С2000-КПБ» и «С2000-СП1», есть в составе любой адресной системы пожарной сигнализации, а выходы, как у этих устройств, у любого самого дешевого прибора пожарной сигнализации.

В обзоре адресных систем пожарной сигнализации для каждой системы были приведены модули управления с контролем целостности и без.

Например, в рамках адресной системы «Рубеж», есть адресные устройства: релейный модуль «РМ» и редлейный модуль с контролем «РМ-К».

Если рассмотреть любой дешевый прибор, например «Сигнал20М», то можно увидеть наличие двух релейных выходов с перекидными контактами и трех выходов типа открытый коллектор ОК (в новых «Сигнал20М» — трех и четырех соответственно).

Релейные выходы «Сигнал20М» аналогичны выходам «С2000-СП1», а выходы ОК аналогичны выходам «С2000-КПБ». Единственное что нагрузочная способность выходов прибора меньше, чем выходов блоков.

Чем отличаются адресные и интерфейсные устройства.

Интерфейсный релейный модуль «С2000-СП1» является расширителем выходов системы, подключаемый к линии интерфейса RS485 центрального устройства C2000M вместе с другими расширителями различного назначения.

Линия интерфейса RS485 является капризной к топологии и не имеет смысла распределять интерфейсные модули по зданию ближе к оборудованию с которым они взаимодействуют.

Имеет смысл организовывать малое число узлов, содержащих несколько модулей и связанных между собой линией интерфейса.

Адресные релейные модули «С2000-СП2» наоборот — включаются вместе с датчиками в двухпроводную адресную линию связи (ДПЛС, АЛС), которая проходит во всем здании.

Очень удобно установить модуль там, где требуется его управляющее воздействие, протянув ДПЛС (АЛС) от ближайшего датчика.

Единственная проблема — в необходимости питания для некоторых модулей.

Из схем соединений видно, что «С2000-СП2» со слабыми реле не требует дополнительного питания и питается от ДПЛС (АЛС), а «С2000-СП2 ИСП.02» с выходами напряжения естественно требуют питания.

То-есть в месте применения адресного модуля, требующего питание, необходимо это питание организовать.

Напряжение 12В очень плохо поддается передаче на расстояние, поэтому придется ставить резервный источник питания (РИП) по месту.

Все вышесказанное с вариациями распространяется и на модули расширения других систем других производителей.

В системе «Рубеж», например, есть только адресные модули расширения. И есть адресные силовые модули с питанием только от АЛС (благодаря повышенному напряжению АЛС).

А в системе Астра-А вообще предполагается что АЛС должна быть 4-х проводной — информация и питание отдельно.

Применение конкретных устройств для конкретных задач необходимо сверять с руководством по эксплуатации: например, есть подозрение что применение «С2000-СП1» очень ограничено руководством по эксплуатации.

В каких случаях не надо контролировать целостность цепи.

Проще рассмотреть случаи, когда целостность цепи контролировать не надо. Во всех остальных случаях контроль целостности цепи обязателен.

Итак, контролировать цепь не нужно:

1. Когда устройство управления само контролирует цепь и сигнализирует об ее неисправности.

Такое возможно, если сигнал передается на прибор пожарного мониторинга, прибор управления оповещением, пожарный шкаф управления или в другой прибор пожарной сигнализации.

2. Когда устройство управления должно просто обесточиваться.

Например, снятие силового напряжения с клапанов огнезащиты ОЗК, обесточивание подпитки катушки пускателей общеобменной вентиляции или временное отключение линейных пожарных датчиков для их сборса.

Силовые и слаботочные исполнительные устройства.

Под личиной «С2000-СП1» на самом деле скрывается два прибора: «С2000-СП1» и «С2000-СП1 ИСП.01».

«С2000-СП1» имеет слаботочные реле 110В 2А, а «С2000-СП1 ИСП.01» — силовые реле 220В 7А.

Раньше даже была путаница: часто для управления силовыми цепями закупали «С2000-СП1», хотя надо было «С2000-СП1 ИСП.01».

То-есть понятно, что, в зависимости от ситуации, необходимо применять либо модули управления с силовыми реле, либо слаботочными реле. Применять для слабых токов силовые модули можно, наоборот — нет.

Слабое реле релейного адресного модуля «РМ-1» производства «Рубеж» коммутирует силовую цепь не более 0.25А.

Среди устройств в системе «Рубеж» тоже имеется адресный силовой модуль управления «РМ-1С».

Силовое реле адресного модуля «РМ-1С» коммутирует цепь 220В 5А. Только контакты у него не перекидные.

К сожалению адресный релейный модуль «С2000-СП2» имеет максимальное коммутируемое напряжение 100 В и ток 30ВА.

Управление силовыми исполнительными устройствами без контроля целостности цепей.

Прелесть адресного силового модуля «РМ-1С» в системе «Рубеж» в том, что он подключается в адресную линию вместе с датчиками и не требует отдельного питания. Очень удобно коммутировать силу, устанавливая модуль внутрь или рядом со шкафом общеобменной вентиляции.

Мало в каких других системах есть такой модуль с питанием от адресной линии связи АЛС.

Адресные модули Болид «С2000-СП2» не могут коммутировать силу 220В. Для установки же «С2000-СП1 ИСП.01» рядом или внутри шкафа требуется специально тянуть и интерфейс RS485 и питание.

Или же устанавливать релейные блоки в местах, где слаботочное питание и интерфейс уже существуют и к исполнительным устройствам тянуть силовые кабеля.

Тянуть силовые кабеля всегда менее приятно, чем слаботочные (хотя всегда можно выдать «задание заказчику по силовым цепям»).

На помощь приходит устройство коммутационное «УК-ВК», которое имеет еще лукавое название «усилитель релейный».

Именно «УК-ВК» устанавливается внутрь или рядом со шкафом силового управления, а к «УК-ВК» тянуться слаботочные сигнальные кабеля, причем, один кабель может управлять несколькими «УК-ВК».

С технической точки зрения «УК-ВК» — это реле со слаботочным входом и силовым выходом, но имеющее документ для применения в пожарных системах.

Цепь до «УК-ВК» можно и нужно контролировать на целостность.

Какие силовые исполнительные устройства не требуют контроля целостности.

1. Промежуточное реле.

Реле должны потреблять минимальную мощность и коммутировать максимальное напряжение. То-есть лучше всего применять электронное реле.

В свою очередь уже реле чем-то управляет.

Существуют промежуточные электронные реле 220В, ток срабатывания которых до 0.25А и следовательно ими можно управлять, коммутируя силу слаботочными адресными релейными модулями «Рубеж».

Промежуточное реле PK-1P стоит 680р, коммутирует 16А 220В и потребляет при срабатывании 220В 0.05А.

Вот это я понимаю релейный усилитель!

2. Независимый расцепитель.

Сигнал пожарной сигнализации подает питание на расцепитель и расцепитель выключает автомат.

Но как из пожарной сигнализации подать сигнал 220В на расцепитель?

При помощи любого реле, способного коммутировать 220В.

Но стоит помнить, что независимый расцепитель — устройство, осуществляющее механическую работу и его ток потребления больше, чем катушки реле.

Вот параметры управляющих сигналов для самых распространенных независимых расцепителей S2C-A.

Видим, что ток срабатывания S2C-A2 при 230В составляет 1А. То-есть слабые реле слаботочных релейных модулей не все подойдут.

Заманчиво управлять слаботочным независимым расцепителем S2C-A1, напряжение срабатывания которого 12..60В.

Но вот ток срабатывания . для 12В составляет 2.2А. Сомнение вызывает что ток срабатывания для 24В 4.5А — больше, чем для 12В, хотя должен быть меньше.

Сработать такой расцепитель при помощи «С2000-КПБ» будет на грани фола, поскольку максимальный ток коммутации блока 2.5А. Ток коммутации «С2000-СП2 ИСП.02» — 3А.

Успокаивает то, что время работы расцепителя 10мс.

Независимый расцепитель — это хороший способ управления, если для запуска сложной вентсистемы требуется дополнительное внимание: вентсистема не запустится просто после снятии тревоги.

Для включения системы необходимо ногами прийти к выключенному расцепителем автомату.

Но тут есть один интересный момент. Позволю себе привести цитату из нормативной базы:

СП 60.13330.2012 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003

12.3 Для зданий и помещений, оборудованных автоматическими установками пожаротушения или автоматической пожарной сигнализацией, следует предусматривать автоматическое блокирование электроприемников систем воздушного отопления, вентиляции, кондиционирования, автономных и оконных кондиционеров, вентиляторных доводчиков, воздушно-тепловых завес и внутренних блоков кондиционеров (далее — системы вентиляции), а также электроприемников систем противодымной вентиляции с этими установками (или пожарной сигнализацией) для:

а) отключения при пожаре систем вентиляции, кроме систем подачи воздуха в тамбур-шлюзы помещений категорий А и Б, а также в машинные отделения лифтов зданий категорий А и Б. Отключение может производиться:

централизованно, прекращая подачу электропитания на распределительные щиты систем вентиляции;

индивидуально для каждой системы.

При использовании оборудования и средств автоматизации, комплектно поставляемых с оборудованием систем вентиляции, отключение приточных систем при пожаре следует производить индивидуально для каждой системы с сохранением электропитания цепей защиты от замораживания. При невозможности сохранения питания цепей защиты от замораживания допускается отключение только вентилятора подачей сигнала от системы пожарной сигнализации в цепь дистанционного управления вентилятором приточной системы. При организации отключения при пожаре с использованием автомата с независимым расцепителем должна проводиться проверка линии передачи сигнала на отключение.

В выделенной фразе о проверке линии передачи сигнала кроется жирная проблема. Независимый расцепитель то скорее всего будет на 220В! И у нас возникает проблема непрерывного контроля целостности цепи управления 220В.

3. Контактор (пускатель).

Сухие контакты реле размыкают цепь самоподхвата магнитного пускателя.

Плюс такого подхода — при снятии тревоги не надо идти ногами к щитам управления.

Так, например, имеет смысл управлять огнезадерживающими клапанами ОЗК: сняли тревогу — ОЗК сами открылись.

На катушке ПМЕ 211 ток всего лишь 0,1А. Но все равно применение слаботочного адресного релейного модуля некоторых адресных систем под вопросом, поскольку это ток непрерывного воздействия.

Какие силовые устройства требуют контроля целостности цепи.

Все рассмотренные выше случаи — это когда непосредственно силовые цепи не контролируется: все что после контактов реле — неизвестность.

Но бывает, когда силовые исполнительные устройства должны работать и во время пожара, поэтому силовые цепи их запуска должны контролироваться — к счастью, таких устройств мало.

Силовые исполнительные устройства, требующие контроля целостности цепей:

1) реверсивные клапана дымоудаления и подпора воздуха;

2) двигатели пожарных насосов, задвижек и вентиляторов;

4) шкафы управления шторами или фрамугами.

Управление силовыми исполнительными устройствами с контролем целостности цепей.

Для управления двигателями силовых противопожарных устройств должны применяться специальные шкафы, которые сами контролируют управляющую цепь и сигнализируют об ее аварии.

Для управления силовой однофазной нагрузкой 220В, для которой необходим контроль целостности, применяются специализированные модули. В рамках системы «Болид» это модуль управления «С2000-СП4».

В рамках адресной системы «Рубеж» это модуль дымоудаления «МДУ-1».

Во всех других системах пожарной сигнализации тоже есть модули аналогичного назначения.

Управление слаботочными исполнительными устройствами.

Слаботочные исполнительные устройства могут быть с контрольным входом и входом питания.

1. Устройства управления с контрольным входом.

Контроллеры лифтов, дверей, эскалаторов, вентсистем, блоки музыкальной трансляции — все они имеют слаботочные входы внешнего управления по сигналу «Пожар».

Такой вход сам является шлейфом с контролем тока. Поэтому согласовать контролируемые цепи друг с другом проблематично.

Тут на практике часто применяют в качестве управляющего устройства контакты реле без контроля или контакты «УК-ВК», подключенного к выходу с контролем.

Правильно было бы согласовывать вход устройства управления и контролируемый управляющий выход при помощи встречного включения по питанию, диода или делителя из резисторов.

Но не всегда это возможно, безопасно и нет никаких рекомендаций по осуществлению такого.

К тому же у устройства управления сигнал отключения в большинстве случаев нормально замкнутый и при потере целостности цепи управлении устройство все равно отключиться.

Контроля на короткое замыкание (КЗ), если применить сухие контакты реле, не будет: если провод управления будет пережат с созданием КЗ — то управляющий сигнал в виде разрыва цепи не достигнет цели.

Гипотетически кабель отключения эскалатора может быть пережат при закрытии эскалатора.

Но не будем параноиками: и релейный модуль и устройство управления находятся в одном шкафу.

2. Устройство управления с входом напряжения.

В качестве таких устройств выступают устройства, которые включаются подачей на них питания: табло, световые и звуковые оповещатели, шкафы управления насосами и вентиляторами, низковольтные клапана побудительных систем пожаротушения, активные речевые оповещатели, пиропатроны пожаротушения.

Управление такими устройствами одно удовольствие.

Применяем пусковой блок, на выходах которого появляется напряжение при включении. Просто и удобно правильно и дорого.

Два способа отключения вентиляции: слаботочный и силовой.

Соблазнительно всю вентиляцию запитать через такой большущий пускатель или автомат с расцепителем и при сигнале «Пожар» вырубить все питание всех вентсистем нафиг в одном месте.

Но не тут то было.

Не всю вентиляцию можно отключать простым обесточиванием шкафов управления венсистемой.

Современные вентсистемы — это не просто вентилятор с пускателем, а целый комплекс технических средств, управляемых промышленным контроллером (ПЛК).

Нельзя питание ПЛК дергать без причины.

Да и системы с калориферами и рекуперацией имеют действующим веществом воду: если систему потушить зимой — вода замерзнет.

Такой контроллер имеет специальный вход внешнего отключения при поставке закороченный перемычкой.

Вместо перемычки необходимо подключить сухой контакт, размыкающийся при пожаре, на каждый такой контроллер.

Контроль слаботочных цепей.

Для создания слаботочных цепей управления с контролем целостности необходимо применение пусковых блоков с контролем выходов и специальных модулей подключения нагрузки МПН для каждого устройства управления.

Контроль силовых цепей.

Уже отмечалось, что контроль силовых цепей необходим лишь в некоторых случаях и для каждого из них уже есть специальные решения.

Для вентиляторов, насосов, задвижек, штор и жалюзи — это специализированные шкафы управления.

Для клапанов — это специализированные модули управления.

Непростую задачу контроля цепей 220 и 380 В рассмотрим отдельно: «Проблема непрерывного контроля целостности цепи управления 220В».

Способы физического формирования команд.

Из вышесказанного можно выделить следующие подходы к управлению инженерными системами здания от системы пожарной сигнализации:

1. Непосредственно выходами интерфейсных блоков.

Пусковой или релейный блок требует интерфейса для связи с центральным пожарным прибором управления (ППКП) и питания, напряжением 12/24В.

То-есть в место установки блока необходимо протянуть интерфейс и установить там источник питания.

У каждого блока 4-6 выходов. Устройства управления обычно удалены и придется потратить много кабеля.

Или везде локально устанавливать блоки питания.

2. Адресными релейными модулями.

Достаточно всего лишь провести кабель адресной линии связи, причем, от ближайшего датчика.

Датчики есть везде и необходимо минимальное количество кабеля.

Так удобно поступать для управления лифтами, дверьми, эскалатором, музыкальной трансляцией — и другой слаботочной нагрузкой.

Но не у всех адресных систем в ассортименте есть адресное устройство, которое может коммутировать силовую нагрузку.

3. Промежуточное реле или УК-ВК.

Это самая любимая проектировщиками схема, поскольку беспроигрышная.

От установленных в одном месте адресных управляющих блоков с контролем целостности тянется сигнальная линия, забирающая в шлейф управления несколько реле типа «УК-ВК».

Лишь бы хватило сечения кабеля, мощности управляющего выхода и был применен модуль подключения нагрузки при подключении каждого реле.

Логика работы всех управляемых устройств в один шлейф управления должна быть одинакова.

Например, не получиться одним выходом управлять и клапанами дымоудаления и вентилятором дымоудаления, поскольку клапан должен начать открываться раньше запуска вентилятора дымоудаления.

Внимание, Пожар1, Пожар2.

Алгоритм работы системы автоматизации может быть разным и он должен быть отражен в проектной документации.

Собственно, вся катавасия с требованием устанавливать не менее трех пожарных датчиков в отсек и вставлять добавочные резисторы для двойной сработки и случилась ради того, чтобы обеспечить сигналы «Пожар1» и «Пожар2» для управления инженерными системами здания.

Некоторые команды управления имеет смысл выдавать по команде «Пожар1», например: мигать табло «Выход», отключать вентиляцию.

Некоторые — по команде «Пожар2», например: запускать дымоудаление, останавливать эскалаторы, открывать двери, опускать лифты, включать оповещение.

Конкретное оборудование для управления инженерными системами при пожаре.

Возможность блочно-модульного подхода построения систем пожарной безопасности существует благодаря пункту ГОСТ Р 53325—2012:

То, что отдельные компоненты могут не в полной мере соответствовать — читают все, а вот то, что должны быть указаны в ТД — не замечает никто.

А зря, поскольку в руководствах по эксплуатации имеются ограничения на применение приборов по нашему хотению, в чем не раз убедились в обзорах оборудования, предназначенного для управления инженерными системами:

Источник https://habr.com/ru/post/542572/

Источник https://profazu.ru/elektrooborudovanie/zaschita/progruzka-avtomaticheskih-vyklyuchatelej.html

Источник https://fil-tec.ru/page/signal-upravlenia