Время токовая характеристика автоматического выключателя

Принцип действия автоматического выключателя достаточно прост. В конструкцию выключатели входят два вида расцепителей: электромагнитный и тепловой. Первый – мгновенно срабатывает при сильном скачке силы тока. Электромагнитный расцепитель состоит из соленоида со стальным подвижным сердечником, который удерживается пружиной. Если заданный показатель тока превышается, электромагнитное поле в катушке наводится, что приводит к втягиванию катушки. В результате срабатывает механизм сопротивления. Если режим работы стандартный, магнитное поле также наводится, но оно недостаточной силы, чтобы сопротивление пружины было преодолено.

Второй – тепловой расцепитель имеет в своем составе биметаллическую пластину, которая рассчитана на определенную силу тока. Если протекающий ток превышает допустимые показатели, пластина из биметалла нагревается и гнется, благодаря чему также происходит расцепление электросети.

Работа автоматического выключателя основывается на этих двух расцепителях, поскольку порознь они малоэффективны.

Электромагнитный расцепитель быстро срабатывает при небольшом скачке. Но если взять во внимание, что некоторые высокопроизводительные моторы нуждаются в более сильном токе во время пуска, чем в обычном рабочем состоянии, то нет необходимости в срабатывании выключателя. В бытовых условиях такими мощными приборами являются пылесос, электрочайник, микроволновая печь. Для теплового расцепителя нужно некоторое время для нагревания и плавки пластины, которое может быть критичным для бытовых или промышленных приборов, подвергшихся высокому скачку тока. В жилом доме очень пагубным окажется влияние сильного тока на холодильник, компьютер и оргтехнику.

Строение электромагнитного расцепителя

Именно поэтому два вида расцепителя применяются в автоматических выключателях сообща, а за отрезок времени от скачка силы тока до аварийного выключения отвечает времятоковая характеристика автоматического прибора.

Виды автоматических выключателей

Самая узнаваемая для пользователей – бытовая серия модульных автоматических выключателей. Они устанавливаются на DIN-рейку и не имеют регулировок характеристик срабатывания. Все уставки расцепителей у модульной серии автоматических выключателей и дифференциальных автоматов отсчитываются от их номинального тока.

Модульный автоматический выключатель

Ток отсечки зависит от буквенного обозначения, стоящего перед значением номинального тока.

Это означает, что реальное значение тока, при котором сработает автомат, лежит в некотором диапазоне. Завод-изготовитель гарантирует, что это будет так.

Тепловые расцепители автоматов модульной серии начинают работу при превышении номинального тока. Время, по истечении которого произойдет отключение, зависит от кратности проходящего через автомат тока перегрузки к номинальному. У автоматических выключателей разных производителей время отключения отличается. Определить его можно по характеристикам, которые определяются по справочным данным на данную серию автоматов. Но и эта величина имеет разброс, поэтому характеристика отключения представляет собой не одну кривую линию, а их семейство, обозначаемое заштрихованной зоной. При определенном токе через автомат ожидаемое время срабатывания лежит в диапазоне, определяемое на границах этой зоны.

Время-токовые характеристики модульных выключателей

До сих пор в распределительных щитках встречаются автоматы, имеющие в своем составе либо только тепловую, либо максимальную защиту. Проверка этих устройств наиболее актуальна, так как их электромеханическая часть отслужила много лет, часть деталей заржавела и недееспособна.

Устаревшие модели выключателей

Следующий вид автоматических выключателей имеет нерегулируемую отсечку и регулируемую тепловую защиту. Для этого на его передней панели есть регулятор, с помощью которого номинальный ток теплового расцепителя изменяется в пределах 0,5 – 1,0 от номинального тока автомата. Такие автоматы применяются для защиты электродвигателей и точной настройки на ток защищаемой кабельной линии, обеспечения селективности защит от перегрузки. Регулятором выставляется ток, при котором начинается работа тепловой защиты. Положение регулятора отражается и на семействе характеристик выключателя.

Автомат с регулируемой тепловой защитой

Еще сложнее конструкция выключателя, имеющего кроме регулируемого теплового расцепителя еще и регулируемый электромагнитный. Есть модели, в которых регулировка осуществляется механически: изменением усилия пружины, противодействующей усилию, создаваемому катушкой отключения. Такие устройства встречаются у выключателей старого образца.

У современных автоматов регулировки выполняются при помощи встроенного блока защиты. Это комплекс, включающий в себя датчики тока, установленные на всех трех фазах выключателя, и полупроводниковое устройство, обрабатывающее полученные сигналы.

Автомат с полупроводниковым расцепителем

Состав защит, устанавливаемых в максимальной комплектации в такие автоматы:

• максимально токовая отсечка с регулируемой независимой от тока выдержкой времени;
• защита от перегрузки с регулируемым стартовым током и характеристикой срабатывания по времени;
• защита от токов однофазного замыкания, с регулируемой уставкой и выдержкой по времени.

Виды защит встраиваемых в автоматические выключатели

Автоматические выключатели обычно оборудуются двумя видами токовых защит. Максимальной токовой защитой (МТЗ) с выдержкой времени которую часто называют тепловой защитой или защитой от перегрузки. И максимальной токовой защитой мгновенного действия (отсечка). Каждая из этих токовых защит имеет свой порог срабатывания.

Порог срабатывания (уставка) защиты от перегрузки превышает номинальный ток выключателя на несколько десятков процентов. Например, характерная уставка тепловой защиты модульных выключателей обычно составляет 1.45Iн. Коэффициент (кратность) уставки указывается на корпусе выключателя. Время срабатывания тепловой защиты (выдержка времени) зависит от величины тока перегрузки протекающего в данный момент через автомат. График зависимости выдержки времени от протекающего тока называется времятоковой характеристикой тепловой защиты. Один из таких графиков показан на рисунке.

Чаще всего тепловая защита используется для предотвращения нагрева питающих проводов при протекании токов, превышающих номинальный ток для данного сечения провода или кабеля. Также тепловая защита может использоваться для предотвращения перегрузки электрооборудования. Например, при правильном выборе порога срабатывания, тепловая защита отключит автомат, если заклинило вал электродвигателя или произошел обрыв одной из фаз питающих трехфазный электромотор.

Максимальная токовая защита мгновенного действия служит для защиты от токов короткого замыкания. Кратность токов этой защиты обычно составляет от 3Iн до 12Iн. Время срабатывания отсечки определяется временем работы механизма отключения и составляет десятые доли секунды. Согласно ГОСТу бытовые автоматические выключатели могут иметь характеристики типа B, C, D. Ниже приведены кратности тока защиты мгновенного действия для этих типов.

• тип B: свыше 3•Iн до 5•Iн включительно (где Iн — номинальный ток) (применяется для защиты линий освещения или линий имеющих большую протяженность);

• тип C: свыше 5•Iн до 10•Iн включительно (применяется для защиты розеточных групп или линий с потребителями с умеренными пусковыми токами);

• тип D: свыше 10•Iн до 20•Iн включительно (применяется для защиты трансформаторов или линий с потребителями с большими пусковыми токами).

Помимо обычных автоматических выключателей, промышленность выпускает автоматические выключатели дифференциального тока – дифавтоматы. В дифавтоматах помимо тепловой защиты и защиты от КЗ устанавливают дифференциальную защиту, которая контролирует токи утечки. По сути, дифференциальный автоматический выключатель совмещает в себе функции обычного автомата и УЗО (Устройства Защитного Отключения). В этом материале мы не будем подробно останавливаться на правилах выбора дифавтоматов, скажем только, что защита от токов утечки во многих случаях позволяет уберечь человека от поражения электрическим током или предотвратить возникновение пожара.

Устройство автоматического выключателя

Автоматические выключатели могут иметь от одного до четырех полюсов. Автоматы с одним и тремя полюсами включаются в разрыв фазы (фаз). Двух- и четырех-полюсные выключатели коммутируют вместе с фазой (-ами) еще и ноль. В каждый полюс автомата встраиваются по два токовых расцепителя – тепловой и электромагнитный.

Тепловой расцепитель выполняет функцию защиты от перегрузки. Он представляет собой биметаллическую пластину, по которой протекает ток полюса. При токах близких к порогу срабатывания защиты происходит нагрев пластины. При этом она деформируется и начинает воздействовать на механизм отключения. При достижении определенной степени деформации происходит отключение автомата. На рисунке схематически показано, как работает тепловой расцепитель.

Электромагнитный расцепитель выполняет функцию защиты от короткого замыкания. Название расцепителя указывает на его устройство. Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку, по которой течет ток нагрузки. Внутри катушки размещается сердечник из магнитного материала. Сердечник подпружинен. При протекании через катушку тока превышающего ток уставки, сердечник втягивается внутрь катушки, вызывая срабатывание защиты. Внешний вид электромагнитного расцепителя показан на рисунке.

Как выбрать автоматический выключатель

Зная назначение защит, которыми оборудуются автоматические выключатели, и представляя их устройство, намного проще понять критерии выбора автоматических выключателей.

Мы уже упоминали, что автоматические выключатели могут иметь разное число полюсов. В однофазной сети обычно применяют однополюсные выключатели, а в трехфазной – трехполюсные. Двухполюсные и четырехполюсные выключатели часто применяю в качестве вводных автоматов различных щитов. С их помощью разрываются и фазы и ноль.

В принципе, выбор автоматического выключателя должен выполняться по трем критериям. По номинальному току, току перегрузки и току короткого замыкания. Номинальный ток автомата это максимально допустимый ток, при котором автоматический выключатель может находиться во включенном состоянии неограниченное время. Тепловая защита автомата обычно имеет кратность 1.2Iн – 1.4Iн. Поэтому, выбирая номинал автомата, мы практически определяем порог срабатывания защиты от перегрузки.

Стандартная линейка номинальных токов автоматических включателей наиболее часто применяемых в быту включает номиналы:

6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100А

Номинал автомата, чаще всего выбирается исходя из максимально допустимого тока лини. Например, нам нужно защитить двужильный медный провод в виниловой изоляции, имеющий сечение 2.5мм 2 который будет питать блок розеток на кухне. Максимально допустимый ток для открыто проложенного провода будет составлять 27А. Исходя из этого тока, для защиты линии нужно выбрать автоматический включатель на 25А. Теперь если мы подключим к розеткам несколько нагрузок, у которых суммарный ток будет превышать 25А, у нас сработает тепловая защита. Это поможет избежать опасного нагрева провода и его возгорание.

Что касается защиты от короткого замыкания, то кратность уставки этой защиты при питании розеток и других осветительных нагрузок можно выбирать минимальную.

Следует обратить внимание, что в рассмотренном примере защита нагрузки не является приоритетной задачей, так как мы не можем прогнозировать количество и мощность электроприемников одновременно подключаемых к блоку розеток в каждый конкретный момент времени. Соответственно не можем определить, потребляет ли та или иная нагрузка номинальный ток или она работает в аварийном режиме.

Если стоит задача защитить какой-нибудь конкретный электроприемник, например стиральную машину или электрическую плиту, то принцип выбора автоматического выключателя остается прежним. Только нужно ориентироваться не на предельно допустимый ток линии, а на номинальный ток нагрузки. При этом питающая линия должна быть рассчитана на этот ток или иметь некоторый запас по току.

Если индивидуальная нагрузка имеет в своем составе электрический двигатель, то в принципе защита от короткого замыкания должна иметь большую кратность, нежели защита «осветительных» нагрузок. Для защиты электродвигателей кратность отсечки повышают, потому что пусковые токи электромоторов могут превышать номинальные токи в четыре и более раза. Из-за этого при пуске может происходить ложное срабатывание электромагнитного расцепителя автомата. Чтобы такого не происходило, для электродвигателей применяют автоматы с более «грубой» защитой. Это касается не только защиты от токов КЗ, но и времятоковой характеристики теплового расцепителя. Все выше сказанное относится к так называемым «тяжелым пускам». В быту это правило можно игнорировать и всюду применять автоматы с характеристикой токовой защиты мгновенного действия типа С.

Выбор автоматического выключателя по мощности

В предыдущем разделе было рассмотрено, как сделать выбор автоматического выключателя по току. Иногда потребляемый ток не известен, а известна номинальная мощность нагрузки. Зная напряжение сети и мощность электроприемника легко рассчитать потребляемый ток. Для однофазной сети формула выглядит следующим образом:

Для трёхфазной сети при соединении электроприемников в «звезду» расчет выполняют по следующей формуле:

Для «треугольника» применяется формула:

Где P – мощность, I – ток, U – напряжение сети.

В этом материале рассмотрели критерии выбора автоматических выключателей в зависимости от максимально допустимого тока проводников или мощности подключаемой нагрузки. Надеемся, что сведенья, содержащиеся в статье, будут вам полезны.

Короткое замыкание в цепи освещения

Если срабатывающий автоматический выключатель защищает цепи освещения, то проверку можно начать с введения автомата при выключенных выключателях. Не сработал автомат – можно поочередно щелкать выключателями для того, чтобы выяснить, в цепи какого именно из них имеется короткое замыкание. Таким образом сужаем область поиска до цепи группы светильников, вводимых с одного выключателя.

В этой группе следует тщательно осмотреть каждый светильник, выкрутив лампы и рассмотрев клеммные зажимы. Мультиметром можно измерить сопротивление между фазным и нулевым проводом со стороны каждого светильника. При этом можно определить светильник или кабельную линию, в которой произошло замыкание.

Если же короткое замыкание выявляется на всех светильниках группы, или присутствует в сети вне зависимости от положения выключателя, то местом замыкания, скорее всего, является ответвительная коробка освещения. Ее необходимо вскрыть и проверить точно так же, как в случае с замыканием розеточной сети. Ну, а если и в коробке полный порядок, то прозваниваем отдельные кабельные линии, разъединив их концы.

Расцепители, их типы и назначения

В автоматическом выключателе устанавливаются разные типы расцепителей. Обычно используют электромагнитный и тепловой. Еще применяются автоматические выключатели с комбинированным расцепителем, отличающиеся повышенной надежностью и долговечностью.

Тепловой расцепитель хорошо справляется с перегрузами энергосети, электромагнитный – моментально реагирует на сверхтоки, а комбинированный расцепитель объединяет в себе оба свойства, но все выполняют одну функцию – аварийное отключение напряжения в системе.

Также существуют расцепители минимального напряжения, принцип работы которых основан на отключении автомата при понижении тока ниже нормы.

Какие нормативные документы используются при разработке алгоритмов проверки

1. Основные термины и определения, а также базовые нормативные диапазоны, используемые для описания характеристик расцепляющих автоматов, приведены в стандарте ГОСТ 50031-2012.
2. Конкретные алгоритмы проверок и рекомендуемые схемы стендовых испытаний приведены в ГОСТ Р 50345-2010 (а также в 8 разделе ГОСТ Р 50030.2-99).
3. Измерение сопротивления изоляции производится согласно ПУЭ (п.1.8.37.3) и ПТЭЭП (Приложение 3.1, таблица 37).
4. Организация условий измерений проводится в соответствии с приведенными выше стандартами и с учётом положений отраслевых СНИП.

Несмотря на достаточно чёткую нормативную проработку алгоритмов ревизии и наладки аппаратуры для защиты от сверхтоков, для каждого конкретного случая разрабатывается свой вариант технологической инструкции, ориентированный, как правило, на конкретный тип расцепителей и имеющееся в наличии измерительное оборудование.

«ИНТЕХ» — инжиниринговая компания. На нашем ресурсе air-ventilation.ru Вы можете узнать необходимую информацию и получить коммерческое предложение.

Проверку автоматических выключателей реализует компания «ИНТЕХ» (Москва). Чтобы получить КП на проверку автоматических выключателей, позвоните по телефону: . Отправить письменную заявку Вы можете на email или через форму заказа .

Отзывы о компании ООО "ИНТЕХ":

Информация, размещенная на сайте, носит ознакомительный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой.

Технические характеристики выключателя ВА51-35 63А:

Автоматические выключатели ВА04-36 дополнительно комплектуются:

• вспомогательными контактами (ВК)
• независимым рацепителем (НР)
• ручным дистанционным приводом для оперирования через дверь (РДП)
• электромагнитным приводом (ЭП)
• клеммной крышкой
• устройством запирания выключателя в положении "Отключено"
• расширительными контактами и межполюсными изоляционными перегородками

Независимый расцепитель обеспечивает отключение выключателя при подаче на выводы его катушки переменного тока напряжением 110-660 В, или постоянного тока напряжением 24,110,220 В. Независимый расцепитель отключает автоматический выключатель в любых рабочих условиях, когда питающее напряжение составляет от 70% до 120% от номинального напряжения. Независимый расцепитель допускает 10 отключений выключателя подряд. Время отключения выключателя независимым расцепителем — не более 0,04 с. Мощность, потребляемая независимым расцепителем за время срабатывания, не превышает 600 ВА. Режим работы независимого расцепитея — кратковременный. Для исключения повреждения НР рекомендуется его использование в комбинации с блок-контактом, снимающим напряжение с катушки НР после срабатывания автоматического выключателя.

Ручной дистанционный привод (РДП) с запирающим устройством в положении "отключено" крепится на передней стороне двери распределительного устройства, его рукоятка кинематически связана с ручкой выключателя, что позволяет оперировать выключателем при закрытой двери распределительного устройства. Масса РДП не более 0,85 кг.

Электромагнитный привод (ЭП) обеспечивает оперирование автоматическим выключателем когда питающее напряжение составляет от 85% до 120% номинального напряжения.
Конструкция ЭП допускает возможность ручного оперирования выключателем при отсутствии напряжения в цепи привода.
Номинальное напряжение ЭП 230 В либо 400В переменного тока частоты 50 Гц.
Потребляемая ЭП мощность не превышает 1,5 кВт
Масса автоматического выключателя с электромагнитным приводом не превышает 4 кг.

Устройтво для запирания ручки выключателя в положении "отключено" используется для обеспечения безопасности людей при ремонте и обслуживании оборудования.