Основные технические характеристики автоматических выключателей

Для защиты электрических цепей от длительных токовых перегрузок I> In  и короткого замыкания  Iкз применяются автоматические выключатели (модульные автоматы). Конструктивно они состоят из смонтированных в негорючем пластиковом корпусе клемм, контактов, гасителя дуги, ручного устройства включения, электромагнитного и теплового расщепителей.

Устройство АВ (рис. 1 )

 

Пояснения работы АВ

Индуктивная катушка, включённая последовательно между клеммами автомата, при прохождении через неё большого тока, работает как магнит, воздействуя на защёлку, освобождающую пружинный механизм контактной группы, тем самым размыкая электрическую цепь, предохраняя линию от токов перегрузки  и токов короткого замыкания.

Казалось бы, всё просто: превышена нагрузка – сработала защита. Но в момент включения электроприборов, их пусковой ток может превышать номинальное значение в несколько раз. Напрашивается решение – поставить электромагнитный выключатель, выдерживающий наибольшие стартовые нагрузки.

Но проводники в сетях рассчитаны на номинальный рабочий ток. Они способны выдерживать кратковременные перегрузки без какого-либо вреда, что неверно при продолжительных перегрузках, в этом случае провод разогреется до температуры возгорания изоляции, а выключатель так и не выключит напряжение, пока жилы не замкнутся между собой.

Тепловой расцепитель

Дорогостоящим решением может стать увеличение поперечного сечения кабеля до значений пусковых токов.

Тепловой расцепитель автоматического выключателя (рис.2)

Но есть более дешёвый способ уберечь линии от возгораний, давая им работать в режиме импульсных перегрузок. Этот принцип реализован в тепловом расцепителе – биметаллической пластине, дугообразной формы, способной выдерживать большие токи, по мере нагревания менять свои геометрические параметры распрямляясь, тем самим, надавливая на спусковой механизм отключающего устройства.

Поскольку на нагревание нужно время, то выключение происходит не сразу, а по истечении некоторого периода времени, которого должно хватить на возвращение силы тока от стартового до рабочего значения, при котором количества теплоты выделяется меньше и его недостаточно для выпрямления биметаллической пластины, – отключение не происходит.

Время-токовые характеристики

При коротком замыкании, из-за большего, чем у обычных проводников сопротивления, данная пластина моментально разогреется до температуры плавления, и не успеет сработать. Поэтому, последовательно устанавливают электромагнитный выключатель, который реагируя на КЗ, практически моментально обрывает цепь, защищая линии, электроприборы и биметаллическую пластину.

Ток его срабатывания (отсечки) I всегда выше номинального, указанного на устройстве. Отношение I к номинальному, коэффициент k= I/ In называют время-токовой характеристикой, в зависимости от предназначения автомата, обозначаемой на корпусе перед номинальный током, в виде латинских букв (см. рис. 3):

  • А, k= 1,3. Используется для протяжённых линий, питания электронных устройств, пусковые перегрузки почти отсутствуют.
  • В, k=5. Предназначен для питания электроосветительных сетей, не имеющих больших стартовых токов.
  • С, k=10. Самый распространённый в быту подвид автоматических выключателей. Первоначальные нагрузки умеренные.
  • D, k=25. Выдерживает большие импульсы тока, предназначен для обслуживания электродвигателей с тяжёлым запуском.

Применение в одной сети, последовательно включённых автоматов с разными характеристиками позволяет создать селективную защиту, при которой нештатная ситуация на линии не будет вызывать отключения главного вводного автомата.

График срабатывания автоматического выключателя с разными типами время токовых характеристик (рис.3)

Указанные коэффициенты означают, что при I= k* In автомат сработает практически моментально, благодаря электромагнитному выключателю. Если ток в диапазоне: In < I < k* In, то время отключения зависит от:

  •  температуры окружающей среды;
  •  температуры самого автомата;
  • наличия рядом других работающих модульных выключателей;
  •  погрешности самого устройства.

Существуют графики зависимости времени выключения от k= I/ In для каждой категории. Две линии указывают диапазон возможного времени отключения, нижняя – для горячего устройства, верхняя для холодного. Теперь ясно, почему в жару автомат срабатывает быстрее.

Примеры время-токовых характеристик

Допустим, случилась пятикратная перегрузка выключателя типа С: I= 5* In.(см. рис.4) В горячем, прогретом долгой работой состоянии, автомат отключится за время от 0,02 до 1,1секунды с помощью нагревающейся биметаллической пластины. Вертикаль показывает диапазон возможного значения времени срабатывания.

Время-токовая характеристика при 5-ти кратной перегрузке (рис.4)

Прямая линия графика, уходящая вправо, показывает быстродействие электромеханической защиты при большей ступени перегрузки. Кривая, уходящая влево и вверх, показывает, какое время нужно на нагревание биметаллической пластины, чтобы она сработала при k<5.

При двукратном превышении номинала, отключение произойдёт через 10 секунд максимум (рис.5), если в полтора раза превысить ток, то потребуется приблизительно 40с.

Время-токовая характеристика при 2-х кратной перегрузке (рис.5)

Из графика понятно, что при k=1,13 автомат не сработает практически никогда (рис .6). Этот нюанс называют условным током не отключения, его нужно учитывать при практических расчётах.

Время-токовая характеристика при 1,13 кратной перегрузке (рис.6)

Для холодного устройства алгоритм определения тот же. Заметно, что время выключения больше, для той же пятикратной нагрузки будет уже около тридцати секунд. Чтобы устройство сработало в том же периоде, что и в горячем состоянии, нужна уже десятикратная перегрузка.

Это крайние значения, для температуры среды в +30° С. На практике реальное время будет в этих пределах, в зависимости от температурного коэффициента kt окружающего воздуха и коэффициента kn, учитывающего тепловыделение других работающих рядом автоматов.

На графиках видно, как они изменяются в зависимости от температуры и количества устройств на дин рейке.

Маркировка автомата

Исходя из этого, для расчетов нужно использовать скорректированный, по температурным показателям номинальный ток In°t = In* kn* kt.

Маркировка автоматического выключателя

На корпусе указывается номинальное напряжение, тип, ток, серия, логотип производителя. Важно не спутать: указанный ток КЗ (например: 4,5кА), – это не значение отсечки, а кратковременная перегрузка, которую может выдержать автомат. Наиболее надёжной и износостойкой является продукция от АВВ, Legrand, Siemens, Schneider.

Похожие статьи

Поделитесь статьей с друзьями:

3 комментарии к “Основные технические характеристики автоматических выключателей

  1. Ниже перечислим характеристики модульных автоматических выключателей , расскажем о том, чем они отличаются друг от друга и для чего предназначены автоматы, имеющие их. Все характеристики представляют собой зависимости между током нагрузки и временем отключения на этом токе.

  2. Во-вторых, для большей надежности необходимо установить еще один автоматический выключатель на вводе домашней электропроводки. Таким образом один из автоматов в случае КЗ должен отключиться, при этом второй будет выступать в роли резервирующего. Например, один автоматический выключатель находится в учетно-распределительном щитке, другой автомат в домашнем щитке. Всегда должен быть резервирующий защитный аппарат. Вам что не знакомо, что при увеличении напряжения снижается ток нагрузки при той же мощности? С этой же целью повышают напряжение в электрических сетях, чтобы по проводам передавать те же мощности, но при меньших токах.

  3. Great post. I was checking continuously
    this blog and I’m impressed! Very useful info specifically
    the final section 🙂 I take care of such info a lot.

    I was looking for this certain info for a very long time.
    Thanks and good luck.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *