Alma38.ru

Электро Свет
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем определяется класс токоограничения автоматического выключателя

Эффект токоограничения

Автоматические выключатели с токоограничением обладают множеством преимуществ по сравнению с обычными автоматическими выключателями, начиная с превосходных эксплуатационных характеристик и заканчивая существенной экономической выгодой. Именно поэтому за очень короткий срокони получили невероятно широкое распространение.
Токоограничение представляет собой принцип работы автоматического выключателя, позволяющий значительно уменьшить токи короткого замыкания. То есть ожидаемый ток короткого замыкания отключается за долго до того момента, как он достигнет своего максимума. Ожидаемый ток короткого замыкания – ток короткого замыкания, который протекал бы в цепи при отсутствии токоограничения. Токоограничение предполагает отключение токов короткого замыкания менее чем за полупериод промышленной частоты. Поэтому необходимо учитывать только ударное значение тока короткого замыкания. Оно зависит от электроустановки (cos ϕ). Именно благодаря такому быстродействию, автоматы с токоограничением менее требовательны по термостойкости.

Рисунок 1. Сравнительные графики токов: Iкзуд.,Iкз и Iкзогранич.
Уменьшение ожидаемого значения Iудардо IL характеризует токоограничение автоматического выключателя.
Токоограничение заключается в создании противо – ЭДС, которая препятствует увеличению тока короткого замыкания. Уменьшение ожидаемого значения Iудар до IL характеризует токоограничение автоматического выключателя.
Эффективность токоограничения определяется тремя критериями:
— временем tS, через которое начинает нарастать напряжение дуги;
— скоростью нарастания противо – ЭДС;
— величиной противо – ЭДС.
Противо-ЭДС – это напряжение дуги UA, вызванное сопротивлением дуги, которая образуется между контактами с момента их размыкания. Быстрота развития дуги связана со скоростью размыкания контактов.
Как видно из приведенного рисунка 1, с момента начала размыкания контактов tSпротиво – ЭДС UA нарастает до момента t1 и достигает значения напряжения сети Em. Ограниченный ток короткого замыкания достигает своего максимального значения, затем уменьшается и становится равным нулю через время t2. Уменьшение тока короткого замыкания вызвано противо – ЭДС, величина которой превышает напряжение сети Em. Токоограничение выключателя выражается в его способности пропускать ограниченный ток короткого замыкания, который меньше ожидаемого тока короткого замыкания.

Автоматические выключатели с токоограничением обладают множеством преимуществ

Направления компании «МАГИСТР-3М»

Электролаборатория

Компания «МАГИСТР-3М» Электролаборатория

АВР поставка, наладка, техническое обслуживание, ремонт.

Компания «МАГИСТР-3М» АВР поставка, наладка, техническое обслуживание, ремонт.

Мониторинг и аудит

Компания «МАГИСТР-3М» Мониторинг и аудит

Бесперебойное питание

Компания «МАГИСТР-3М» Бесперебойное питание

Дизель-генераторные установки

Компания «МАГИСТР-3М» Гарнтированное электроснабжение на основе ДГУ

Аренда ИБП, АКБ, ДГУ

Компания «МАГИСТР-3М» Аренда ИБП, АКБ, ДГУ и щитового оборудования

Техническое обслуживание ИБП и ДГУ

Компания «МАГИСТР-3М» Техническое обслуживание ДГУ, ИБП и щитового оборудования

7.4. Ограничение тока короткого замыкания, токоограничивающие автоматы

Специальная форма подвижного и неподвижного контактов выключателя приводит к тому, что при протекании большого тока КЗ электродинамическая сила их отталкивания превышает усилие сжимающей пружины, контакты расходятся, сопротивление появившейся дуги ограничивает ток КЗ и затем срабатывает расцепитель, окончательно отключая автомат.

Способность токограничивающего выключателя ограничивать ток короткого замыкания заключается в том, что он может предотвращать протекание максимального ожидаемого тока короткого замыкания и допускать лишь ограниченный ток (рис.6). Ожидаемый ток КЗ — это ток, который протекал бы в цепи при отсутствии токоограничения.

Токоограничение предполагает отключение токов КЗ менее, чем за полупериод переменного тока. Поэтому установившийся ток КЗ не существует и необходимо учитывать только ударный ток КЗ. Ожидаемый ударный ток, как известно, зависит от действующего значения ожидаемого тока КЗ и от отношения X / R цепи КЗ (от Cosφ). Ограниченный ударный ток зависит от степени ограничения тока выключателем, которая приводится изготовителем в виде кривых токоограничения (рис.7).

Рис.7.6. Ожидаемый и фактический

Рис.7.7. Кривая токоограничения.

Ограничение тока значительно снижает количество тепла, пропорциональное(рис.8). Например, при снижении ударного тока до 10% от ожидаемого, количество тепла будет снижено до 1%.

Читайте так же:
От чего коротит выключатель

Положительный эффект токоограничения складывается из нескольких составляющих:

— Электромагнитная — снижение электромагнитных помех , могущих вызвать нарушения в работе слаботочных приборов и устройств.

— Тепловая — уменьшение нагрева оборудования и кабелей.

— Механическая — уменьшение электродинамических сил и, следовательно, снижение опасности деформаций и разрушений.

Рис.7.8. Нагрев электроаппаратов и проводников.

7.5. Согласование характеристик автоматических выключателей, каскадирование

Метод каскадирования (filiation – фр) заключается в ограничении тока короткого замыкания с помощью токоограничивающего автоматического выключателя, что позволяет использовать во всех цепях, расположенных ниже места его установки, коммутационные аппараты с гораздо меньшими отключающими способностями и термической и электродинамической устойчивостью (по сравнению с отсутствием токоограничения). Меньшие габариты электрооборудования и сниженные требования к характеристикам приводят к значительной экономии и существенному упрощению монтажных работ. При большой величине тока КЗ токоограничивающий автоматический выключатель разводит контакты и появившаяся дуга увеличивает полное сопротивление цепи КЗ, снижая таким образом ток КЗ.

Место замыкания при этом отключается ближайшим «слабым» автоматом, которому вышерасположенный токоограничивающий автомат «помогает», слегка разводя свои контакты и вновь замыкая их после отключения тока КЗ «слабым» автоматом. Таким образом обеспечивается селективность работы защиты.

Большинство национальных стандартов допускают применение метода каскадного включения коммутационных аппаратов при условии, что количество энергии, проходящей через токоограничивающий автоматический выключатель, меньше того, которое все нижерасположенные автоматические выключатели и элементы цепи способны выдержать без повреждений. На практике это можно проверить только проведением лабораторных испытаний различных комбинаций автоматических выключателей. Такие испытания проводятся изготовителями, которые сообщают их результаты в виде таблиц. Благодаря этому пользователи могут уверенно проектировать схему каскадного включения выключателей, основанную на комбинации рекомендованных типов автоматических выключателей.

— Упрощение расчетов ТКЗ.

— Использование коммутационных аппаратов, рассчитанных на более легкие условия эксплуатации и, следовательно, менее дорогих.

— Более широкий выбор нижерасположенных коммутационных аппаратов.

— Экономия пространства, поскольку оборудование, рассчитанное на меньшие токи, обычно является более компактным.

Время-токовая характеристика автоматического выключателя

При нормальной работе электросети и всех приборов через автоматический выключатель протекает электрический ток. Однако если сила тока по каким-либо причинам превысила номинальные значения, происходит размыкание цепи из-за срабатывания расцепителей автоматического выключателя.

Характеристика срабатывания автоматического выключателя является очень важной характеристикой, которая описывает то, насколько время срабатывания автомата зависит от отношения силы тока, протекающего через автомат, к номинальному току автомата.

Данная характеристика сложна тем, что для ее выражения необходимо использование графиков. Автоматы с одним и тем же номиналом будут при разных превышениях тока по-разному отключаться в зависимости от типа кривой автомата (так иногда называется токовая характеристика), благодаря чему имеется возможность применять автоматы с разной характеристикой для разных типов нагрузки.

Тем самым, с одной стороны, осуществляется защитная токовая функция, а с другой стороны, обеспечивается минимальное количество ложных срабатываний – в этом и заключается важность данной характеристики.

В энергетических отраслях бывают ситуации, когда кратковременное увеличение тока не связано с появлением аварийного режима и защита не должно реагировать на такие изменения. Это же относится и к автоматам.

При включении какого-нибудь мотора, к примеру, дачного насоса или пылесоса, в линии происходит достаточно большой бросок тока, который в несколько раз превышает нормальный.

По логике работы, автомат, конечно же, должен отключиться. К примеру, мотор потребляет в пусковом режиме 12 А, а в рабочем – 5. Автомат стоит на 10 А, и от 12 его вырубит. Что в таком случае делать? Если например поставить на 16 А, тогда непонятно отключится он или нет если заклинит мотор или замкнет кабель.

Читайте так же:
Чем отличается выключатель нагрузки от высоковольтного разъединителя

Можно было бы решить эту проблему, если его поставить на меньший ток, но тогда он будет срабатывать от любого движения. Вот для этого и было придумано такое понятие для автомата, как его «время токовая характеристика».

Какие существуют время токовые характеристики автоматических выключателей и их отличие между собой

Как известно основными органами срабатывания автоматического выключателя являются тепловой и электромагнитный расцепитель.

Тепловой расцепитель представляет собой пластину из биметалла, изгибающуюся при нагреве протекающим током. Тем самым в действие приводится механизм расцепления, при длительной перегрузке срабатывая, с обратнозависимой выдержкой времени. Нагрев биметаллической пластинки и время срабатывание расцепителя напрямую зависят от уровня перегрузки.

Электромагнитный расцепитель является соленоидом с сердечником, магнитное поле соленоида при определенном токе втягивает сердечник, приводящий в действие механизм расцепления – происходит мгновенное срабатывание при КЗ, благодаря чему пострадавший участок сети не будет дожидаться прогревания теплового расцепителя (биметаллической пластины) в автомате.

Зависимость времени срабатывания автомата от силы тока, протекающего через автомат, как раз и определяется время токовой характеристикой автоматического выключателя.

Наверное, каждый замечал изображение латинских букв B, C, D на корпусах модульных автоматов. Так вот они характеризуют кратность уставки электромагнитного расцепителя к номиналу автомата, обозначая его время токовую характеристику.

автомат с характеристикой С

Эти буквы указывают ток мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя автомата. Проще говоря, характеристика срабатывания автоматического выключателя показывает чувствительность автомата – наименьший ток при котором автомат отключится мгновенно.

Автоматы имеют несколько характеристик, самыми распространенными из которых являются:

  • — B — от 3 до 5 ×In;
  • — C — от 5 до 10 ×In;
  • — D — от 10 до 20 ×In.

Что означают цифры указанные выше?

Приведу небольшой пример. Допустим, есть два автомата одинаковой мощности (равные по номинальному току) но характеристики срабатывания (латинские буквы на автомате) разные: автоматы В16 и С16.

Диапазоны срабатывания электромагнитного расцепителя для В16 составляет 16*(3…5)=48…80А. Для С16 диапазон токов мгновенного срабатывания 16*(5…10)=80…160А.

При токе 100 А автомат В16 отключится практически мгновенно, в то время как С16 отключится не сразу а через несколько секунд от тепловой защиты (после того как нагреется его биметаллическая пластина).

В жилых зданиях и квартирах, где нагрузки чисто активные (без больших пусковых токов), а какие-нибудь мощные моторы включаются нечасто, самыми чувствительными и предпочтительными к применению являются автоматы с характеристикой B. На сегодняшний день очень распространена характеристика С, которую также можно использовать для жилых и административных зданий.

Что касается характеристики D, то она как раз годится для питания каких-либо электромоторов, больших двигателей и других устройств, где могут быть при их включении большие пусковые токи. Также через пониженную чувствительность при КЗ автоматы с характеристикой D могут быть рекомендованы для использования как вводные для повышения шансов селективности со стоящими ниже групповыми АВ при КЗ.

Согласитесь логично, что время срабатывания зависит от температуры автомата. Автомат отключится быстрее, если его тепловой орган (биметаллическая пластина) разогретый. И наоборот при первом включении когда биметалл автомата холодный время отключения будет больше.

Поэтому на графике верхняя кривая характеризует холодное состояние автомата, нижняя кривая характеризует горячее состояние автомата.

Пунктирной линией обозначен предельный ток срабатывания для автоматов до 32 А.

Класс токоограничения

Движемся дальше. Электромагнитный расцепитель, хоть и называется мгновенным, но тоже имеет определенное время срабатывания, которое отражает такой параметр, как класс ограничения. Он обозначается одной цифрой и у многих моделей эту цифру можно найти на корпусе аппарата. В основном сейчас выпускаются автоматы с классом токоограничения 3 — это значит, что со времени достижения током значения срабатывания до полного разрыва цепи пройдет время не более чем 1/3 полупериода. При стандартной у нас частоте 50 Герц это получается около 3,3 миллисекунд. Класс 2 соответствует значению 1/2 (порядка 5 мс), наверное существуют и другие, но об их существовании мне не известно. По некоторым источникам, отсутствие маркировки этого параметра равносильно классу 1. Я бы этот параметр назвал не классом токоограничения, а быстродействием отсечки. Казалось бы, чем быстрей, тем лучше. На деле же иногда есть смысл поставить автомат с более медленным срабатыванием — это касается групповых автоматов, чтобы при КЗ на какой-то отходящей линии они не срабатывали вместе с автоматом этой линии, т.е. чтобы была селективность. Хотя нет гарантий того, что автомат с меньшим классом сработает медленней автомата с большим классом. Поэтому строить селективность, исходя из данного параметра, я бы не стал, да и официальных рекомендаций насчет этого нет.

Читайте так же:
Перекрестный двух клавишный выключатель

Что показано на графике время токовой характеристики

На примере 16-Амперного автомата, имеющего время токовую характеристику C, попробуем рассмотреть характеристики срабатывания автоматических выключателей.

время токовые характеристики автоматических выключателей

На графике можно увидеть, как протекающий через автоматический выключатель ток влияет на зависимость времени его отключения. Кратность тока протекающего в цепи к номинальному току автомата (I/In) изображает ось Х, а время срабатывания, в секундах – ось У.

Выше говорилось, что в состав автомата входит электромагнитный и тепловой расцепитель. Поэтому график можно разделить на два участка. Крутая часть графика показывает защиту от перегрузки (работа теплового расцепителя), а более пологая часть защиту от КЗ (работа электромагнитного расцепителя).

Как видно на графике если к автомату С16 подключить нагрузку 23 А то он должен отключится за 40 сек. То есть при возникновении перегрузки на 45 % автомат отключится через 40 сек.

характеристика срабатывания автоматического выключателя

На токи большой величины, которые могут привести к повреждению изоляции электропроводки автомат способен реагировать мгновенно благодаря наличию электромагнитного расцепителя.

При прохождении через автомат С16 тока 5×In (80 А) он должен сработать через 0.02 сек (это если автомат горячий). В холодном состоянии, при такой нагрузке, он отключится в пределах 11 сек. и 25 сек. (для автоматов до 32 А и выше 32 А соответственно).

Если через автомат будет протекать ток равный 10×In, то он отключается за 0,03 секунды в холодном состоянии или меньше чем за 0,01 секунду в горячем.

К примеру, при коротком замыкании в цепи, которая защищена автоматом С16, и возникновении тока в 320 Ампер, диапазон времени отключения автомата будет составлять от 0,008 до 0,015 секунды. Это позволит снять питание с аварийной цепи и защитить от возгорания и полного разрушения сам автомат, закоротивший электроприбор и электропроводку.

Скачать

Также можно скачать ГОСТ (первоисточник), в котором есть все, как модно сейчас говорить, пруфы:

• ГОСТ Р 50345-2010 / ГОСТ Р 50345-2010 (МЭК 60898-1:2003) Аппаратура малогабаритная электрическая. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения. Часть 1. Автоматические выключатели для переменного тока. Настоящий стандарт распространяется на воздушные автоматические выключатели (далее — выключатели) для переменного тока для работы при частоте 50 или 60 Гц на номинальное напряжение (между фазами) не более 440 В, номинальный ток не более 125 А и номинальную отключающую способность не более 25000 А., pdf, 1.89 MB, скачан: 550 раз./

Читайте так же:
Розетки выключатели элби каталог

• Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Автоматические выключатели модульного исполнения / Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Автоматические выключатели модульного исполнения: Справочное пособие. В справочном пособии изложены требования ГОСТ Р 50345-99 (МЭК 60898-95) к автоматическим выключателям бытового назначения, предназначенным для защиты от сверхтока, рассмотрена конструкция автоматических выключателей, даны характеристики и приведена их классификация. Разбираются ошибки, которые частично исправлены в новой версии ГОСТ Р 50345-2010, pdf, 7.17 MB, скачан: 397 раз./

Обновление по ГОСТ на автоматические выключатели от 1 марта 2021 г.

ГОСТ Р 50345-2010 (МЭК 60898-1:2003) теперь не действует, вместо него – вступил в действие ГОСТ IEC 60898-1-2020 с тем же названием. Кроме того, есть ГОСТ IEC 60898-2-2011, в котором более точно приведены контрольные точки ВТХ в таблице 7 и п.9.

Ну а если кто-то сомневается и хочет проверить правильность моих расчетов, выкладываю файл Excel, в котором сделаны таблицы:
• Файл для расчета / Файл для расчета токов характерных точек на ВТХ АВ, xlsx, 21.99 kB, скачан: 433 раз./

Выбор автомата по мощности (току) нагрузки

Хотя основное назначение автомата — это защита электропроводки, при определенных условиях целесообразно рассчитывать автомат по току нагрузки. Это возможно в тех случаях, когда отходящая от автомата линия предназначена для питания одного конкретного электроприбора. В бытовых сетях это может быть электроплита или кондиционер, какой-либо станок, электрокотел и т.д. Как правило, нам известен номинальный ток электроприбора, либо мы можем вычислить его, зная мощность нагрузки. Так как проводка выбирается с определенным запасом, то в данном случае номинал автомата обычно меньше того, который мы бы получили, рассчитывая по допустимому току провода. Поэтому при каких-либо замыканиях внутри электроприбора или его перегрузках наша защита сработает, защитив его от дальнейшего разрушения.

Максимальный ток отключения

Очень важный параметр — максимальный ток отключения. Этот параметр в большой степени отражает качество силовой части автомата. Обычно в розничной сети нам предлагаются автоматы с током отключения до 4.5 или 6 кА. Иногда попадаются дешевые модели с отключающей способностью в 3 кА. И хотя в бытовых условиях ток КЗ редко достигает таких величин, все-таки я не советую использовать автоматы с отключающей способностью менее 4.5 кА. Потому что, если отключающая способность мала, то там следует ожидать и контакты меньшей площади, и дугогасительные камеры похуже и т.д.

Зависимость срабатывания от окружающей температуры

Еще один момент, о котором часто забывают — это зависимость тепловой защиты автомата от температуры окружающей среды. А она очень существенная. Когда автомат и защищаемая линия находятся в одном помещении, то обычно ничего страшного: при понижении температуры чувствительность автомата уменьшается, но зато увеличивается нагрузочная способность провода, и баланс более-менее сохраняется. Проблемы могут быть тогда, когда провод в тепле, а автомат на холоде. Поэтому, если такая ситуация имеет место, то нужно сделать соответствующую поправку. Примеры таких зависимостей показаны ниже на графике. Более точную информацию по конкретной модели нужно смотреть в паспорте от завода-изготовителя.

Расшифровка параметров автоматических выключателей по их технических характеристиках

автоматы электрические технические характеристики

Без автоматических выключателей не обходится ни одна электрическая сеть. Очевидно, что перед хозяевами рано или поздно встаёт вопрос о замене автомата. Старый прибор может сгореть или же смена проводки повлечёт за собой модернизацию щита электропитания.

Читайте так же:
Подключение вентилятор от двухклавишного выключателя

Но, даже определившись с производителем (лучше ориентироваться на хорошо зарекомендовавший себя бренд), новичку в этом деле нелегко разобраться во всех тонкостях технических характеристик электрических автоматов.

Номинальный ток автомата

Что делать, если вы не электрик, а приобретать автомат придётся самостоятельно? Прежде всего, нужно обратить внимание на корпус изделия. Все технические характеристики автомата добросовестный производитель любезно разместил на передней панели. Остаётся их изучить и сделать верный выбор.

Номинальный ток автоматического выключателя обозначает величину, при которой прибор способен функционировать долгое время без срабатывания защиты.

  1. На передней панели автомата может указываться одно или несколько значений. Например, 230/380В.
  2. Перед цифрой размещены следующие символы:

Предельная коммутационная способность автоматического выключателя

предельная коммутационная способность автоматического выключателя

Этот параметр указывает, при каком значении тока короткого замыкания прибор сработает и сохранит свою работоспособность (грубо говоря, останется целым).

  1. Параметр будет указан на корпусе в цифрах, помещённых в рамку. Например, 4500, 6000, 10000 ампер. Это самые распространенные значения.
  2. Если есть отличия в значениях для срабатывания при постоянном и переменном токе, они будут помещены в отдельную рамку с соответствующими символами. Например, 4500

(то есть, для переменного тока) или 4500

[blockquote_gray]как подключить автоматический выключательПосле выбора защитного устройства требуется знать основные правила — как подключить автоматический выключатель. Тонкости установки зависят от особенностей самого автомата и типа включаемой электросети.

Детально ознакомиться с принципом работы автомата при коротком замыкании или перегрузке цепи можно в отдельной статье.[/blockquote_gray]

Выбор по коммутационной способности крайне важен. Нужно учитывать состояние проводки в доме или квартире.

  • Старые и дачные дома в деревнях оснащены проводкой из алюминиевого провода. На таких линиях используется автомат на 4500А. Это устаревший тип проводки и маломощный автомат.
  • В новых постройках, с проводкой из меди, устанавливается автомат на 6000А. Но и здесь не всё просто. Если подстанция расположена вблизи, лучше монтировать в проводку выключатель для защиты мощнее – на 10000А.

[attention type=green]На заметку. Ориентироваться лучше на вводной автомат. [/attention]На его корпусе точно указано, что подойдёт в конкретном случае – 6000 или 10000 ампер.

Показатель класса токоограничения

Класс токоограничения автоматического выключателя указывает на то, с какой скоростью прибор отключится при коротком замыкании. Его задача — отключиться раньше достижения максимального значения тока замыкания. То есть, до того, как проводка начнёт плавиться (иногда вместе с автоматом).

  1. Этот параметр указывается в цифрах: 1,2,3. Их также можно увидеть на корпусе изделия в чёрном квадрате, размещённом под значениями коммутационной способности.
  2. Класс 1 не маркируется. То есть, не обнаружив на положенном месте цифру в квадратной рамке, следует сделать заключение, что автомат относится к первому классу токоограничения.

Значения классов по времени гашения дуги:

  • 2,5-6 миллисекунд (третий, самый надёжный);
  • 6-10 миллисекунд (второй);
  • 10 и больше миллисекунд (первый, самый медленный).

[blockquote_gray]расчет резистора для светодиодаСделать правильный расчет резистора для светодиода поможет элементарное знание закона Ома. Стоит учесть, что при параллельном подключении источников света в таком случае подсоединяют отдельный токоограничивающий элемент.

Современная маркировка резисторов может быть цветовой или кодовой. Первая предусматривает использование цветных полосок и колец, а вторая — буквы и цифры.[/blockquote_gray]

Что ещё можно увидеть на корпусе:

    На автомате также указана частота сети, в которую допускается монтировать изделие.

[attention type=yellow]Если температура окружающей среды выше или ниже (стандарт 30 градусов, при этом значении производится тестирование в заводских условиях), то она тоже будет обозначена на корпусе.[/attention]

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector