Характеристики автоматических выключателей | RuAut

Всем известно, что автоматические выключатели — есть ни что иное, как механический коммутационный аппарат, предназначенный для:

• включения, проведения и отключения токов в условиях нормального состояния цепи,
• а так же для включения, проведения в течение определенного промежутка времени и автоматического отключения токов в условиях аномального состояния цепи – так называемых токов короткого замыкания и больших токов, вызванных перегрузкой в сети.

Токи короткого замыкания автоматические выключатели отрабатывают на ура, поскольку современным расцепителям удаётся абсолютно безошибочно определять короткое замыкание и отключать нагрузку в течение долей секунд, не допуская даже намеков на повреждение аппаратуры и проводников.

Но вот с токами перегрузки дело обстоит сложнее. Такие токи ненамного отличаются от номинальных, и даже в течение определенного промежутка времени они могут протекать по электрической цепи абсолютно без последствий. Именно поэтому отсутствует необходимость мгновенного отключения такого тока, ведь ток перегрузки может оказаться краткосрочным. Основная проблема состоит в том, что у каждой сети есть свое предельное значение перегрузки и даже не одно.

Для некоторых видов токов возможно выделить максимальное значение времени до момента отключения цепи. Оно может составлять от нескольких секунд до нескольких десятков минут, но при этом следует исключить возможность ложного срабатывания. Если ток не представляет для сети никакой опасности, то отключения не должно произойти ни через секунду, ни через сутки.

Современные автоматические выключатели обладают тремя видами расцепителей:

• Механический – ручное включение и выключение,
• Электромагнитный – отключение при коротком замыкании,
• Тепловой – защита от перегрузок.

Именно параметрами электромагнитного и теплового расцепителей определяется характеристика автоматического выключателя. Её обозначают буквой латинского алфавита на корпусе перед токовым номиналом аппарата.

Данная характеристика означает:

• Диапазон, при котором срабатывает защита от перегрузок. Он обуславливается параметрами биметаллической пластины, встроенной в аппарат, такая пластина способна изгибаться и разрывать цепь во время протекания через неё большого электрического тока. Для точной настройки, достаточно регулировочным винтом, поджать эту самую пластину.
• Диапазон, при котором срабатывает максимально-токовая защита, обусловленная параметрами встроенного в выключатель соленоида.

Характеристики автоматических выключателей:

Характеристика МА: отсутствие теплового расцепителя, поскольку не всегда требуется его наличие. К примеру, защита электродвигателей часто осуществляется с помощью максимально-токовых реле. В данном случае автомат необходим лишь как средство защиты от короткого замыкания.

Характеристика А: тепловой расцепитель срабатывает при токах, превышающих номинальное значение на 30%. На отключение понадобится порядка часа времени. Если ток превысит номинальное значение в два раза, то в дело вступит электромагнитный расцепитель, время срабатывания которого составляет 0,05 секунды. Если при двойном превышении номинального значения тока соленоид по каким-то причинам не сработает, то тепловому расцепителю потребуется порядка 20 – 30 секунд на отключение нагрузки. Когда номинальное значение превышено в три раза электромагнитный расцепитель сработает без каких-либо промедлений, и за сотые доли секунды отключит нагрузку. Подобные выключатели используются в цепях, где не предусмотрено возникновение кратковременных перегрузок во время нормального рабочего режима. Пример – цепь, в которую подключены устройства, содержащие полупроводниковые элементы, выходящие из строя даже при незначительном превышении тока.

Характеристика В: ее отличительная особенность в том, что электромагнитный расцепитель срабатывает при токе, значение которого превышает номинальное в три и более раз. Время, необходимое соленоиду для срабатывания – 0,015 секунды. Тепловому расцепителю при тех же условиях понадобится порядка 4 – 5 секунд для срабатывания. Срабатывание автомата гарантировано при нагрузке, превышающей номинал в 5 раз (переменный ток) и в 7,5 раз (постоянный ток). Выключатели с

характеристикой В используются в сетях освещения, и прочих сетях, где повышение тока во время пуска отсутствует, либо невелико.

Характеристика С: наиболее популярная характеристика. Автоматические выключатели с этой характеристикой могут выдержать еще большие перегрузки в сравнении с автоматами характеристик А и В. Минимальное значение тока, при котором срабатывает автомат превышает номинальное значение в 5 раз. При равных условиях тепловому расцепителю понадобится на срабатывание 1,5 секунды. Срабатывание автомата гарантировано при перегрузке, превышающей номинал в 10 раз (переменный ток), а для цепи постоянного тока это значение составит – 15 раз. Выключатели с характеристикой С устанавливаются в сетях, предусматривающих наличие смешанной нагрузки и умеренное повышение тока во время пуска. В бытовых электрощитах устанавливаются автоматы именно этого типа.

Характеристика D: отличительная особенность – очень большая перегрузочная способность. Минимальное значение тока для срабатывания – десятикратное превышение номинала, тепловой расцепитель сработает за 0,4 секунды. Срабатывание гарантировано при нагрузке в 20 номиналов. Назначение автоматических выключателей с характеристикой D – подключение электродвигателей с большими пусковыми токами.

Характеристика К: отличительная особенность – большой разброс между максимальными значениями токов срабатывания автомата для цепей постоянного и переменного тока. Минимальное значение тока, необходимого для срабатывания электромагнитного расцепителя – восьмикратное превышение номинального значения. Срабатывание гарантировано при значениях для цепей постоянного и переменного тока – 18-ти и 12-ти кратное превышение номинала соответственно. Время срабатывания автомата – 0,2 секунды. Тепловому расцепителю для срабатывания достаточно превышения номинала в 1,05 раза. Применение – подключение исключительно индуктивной нагрузки.

Характеристика Z: отличается довольно не высоким уровнем тока, необходимого для гарантированного срабатывания. Минимальное значение для срабатывания автомата – два номинала, гарантированное срабатывание при трех номиналах для переменного тока, и 4,5 номинала для постоянного. Тепловому расцепителю с характеристикой Z, как и для характеристики К, для срабатывания достаточно превышение номинала в 1,05 раза. Применение автоматов с характеристикой Z – подключение электронных устройств.

Характеристика автоматических выключателей

Характеристика срабатывания размыкающих устройств автоматических выключателей зависит от типа подключаемой нагрузки. Различают несколько характеристик отключения выключателей (

А, В, С, D, К, Z).

Тип A

Автоматические выключатели с характеристикой типа А предназначены для размыкания цепей с большой протяженностью электропроводки и для защиты полупроводниковых устройств.

характеристика отключения тип A

Тип B

Автоматические выключателе с характеристикой типа В рекомендуется использовать для осветительных сетей общего назначения.

характеристика отключения тип B

Тип C

Автоматические выключатели с характеристикой отключения типа С служат для размыкания осветительных цепей и установок с умеренными пусковыми токами (двигатели и трансформаторы). При этом у выключателей с характеристикой типа С перегрузочная способность магнитного размыкателя вдвое выше по сравнению с выключателями с характеристикой типа B

.

характеристика отключения тип C

Тип D

В цепях с активно-индуктивной нагрузкой, а также для защиты электродвигателей с большими пусковыми токами предлагается использовать выключатели с характеристикой типа D.

характеристика отключения тип D

Тип K

Для подключения индуктивной нагрузки рекомендуется использовать автоматические выключатели с характеристикой типа К.

характеристика отключения тип K

Тип Z

Если в качестве нагрузки используются электронные устройства, их подключение лучше производить через автоматические выключатели с характеристикой типа Z.

характеристика отключения тип Z

Информация | Характеристика автоматических выключателей

Характеристика срабатывания размыкающих устройств автоматических выключателей зависит от типа подключаемой нагрузки.
Различают несколько характеристик отключения выключателей (А, В, С,

D, К, Z).

Автоматические выключатели с характеристикой типа А предназначены для размыкания цепей с большой протяженностью электропроводки и для защиты полупроводниковых устройств.

характеристика отключения тип A

 

Автоматические выключателе с характеристикой типа В рекомендуется использовать для осветительных сетей общего назначения.

характеристика отключения тип B

 

Автоматические выключатели с характеристикой отключения типа С служат для размыкания осветительных цепей и установок с умеренными пусковыми токами (двигатели и трансформаторы).
При этом у выключателей с характеристикой типа С перегрузочная способность магнитного размыкателя вдвое выше по сравнению с выключателями с характеристикой типа B.

характеристика отключения тип C

 

В цепях с активно-индуктивной нагрузкой, а также для защиты электродвигателей с большими пусковыми токами предлагается использовать выключатели с характеристикой

типа D.

характеристика отключения тип D

 

Для подключения индуктивной нагрузки рекомендуется использовать автоматические выключатели с характеристикой типа К.

характеристика отключения тип K

 

Если в качестве нагрузки используются электронные устройства, их подключение лучше производить через автоматические выключатели с характеристикой типа Z.

характеристика отключения тип Z

Выбор автоматического выключателя

Задача автоматического выключателя обеспечить защиту проводов и кабелей от перегрева, способного вызвать их разрушение или пожар. Причинами перегрева могут быть длительные перегрузки или значительные токи короткого замыкания. Для предотвращения перегрева проводов используют хорошо испытанное решение — автоматический выключатель, содержащий тепловой и электромагнитный расцепители. 

Автоматический выключатель обеспечивает также выполнение функций отключения, разделения электрических цепей и управления.

Выбор автоматического выключателя, начинается с изучения параметров сети, в которой он будет установлен. Выбор зависит от напряжения сети, установленной мощности, режима нейтрали, частоты, характеристик тока короткого замыкания. 

Процедура расчёта 

1. Расчёт рабочего тока 

Максимальный рабочий ток электроустановки определяется по характеристикам потребителей (см. Потребляемая мощность бытовых электроприборов). 

2. Защита от перегрузок

Значение номинального тока автоматического выключателя выбирается в зависимости от сечения проводников, которые он защищает.

Расчёт допустимых токов в проводах и кабелях, а также их сечений производится из условия защиты от перегрузок. По значению рабочего тока определяется номинальный ток автоматического выключателя. 

Исходя из полученного таким образом значения номинального тока и различных условий прокладки кабеля, его типа и различных факторов коррекции: температуры, расстояния между проводами (кабелями) и их количества, расстояния между кабельными каналами, сопротивления почвы, определяют сечение проводников. 

Для автоматических выключателей должно соблюдаться неравенство : 

Iн ≤ Iпр 

где : Iн — номинальный ток автоматического выключателя. 

Iпр — допустимый ток в проводнике сечением в зависимости от условий его прокладки. 

3. Защита от коротких замыканий 

Расчёт максимального тока короткого замыкания в электрическом щитке — Iкз. Этот расчёт используется для выбора защитного устройства по отключающей способности.

 4. Оценка особых факторов возникающих в электроустановке 

Некоторые факторы влияют на выбор типа автоматического выключателя, такие как бросок тока в цепи при включении трансформатора, двигателя или другой нагрузки, обладающей значительной индуктивностью. 

 

Категории использования

Категория использования автоматического выключателя определяется тем, является ли он специализированным устройством для выполнения селективности в условиях короткого замыкания с автоматическим выключателем, установленным в электрической цепи ниже, за счет специальной временной задержки, или таковым не является. 

1. Категория А — неспециализированные автоматические выключатели; они не предназначены исключительно для селективной работы в условиях короткого замыкания, с автоматическими выключателями, расположенными ниже по цепи. Они не имеют ни задержки срабатывания, ни соответствующего ей параметра по кратковременно допустимому току. 
2. Категория В: специализированные автоматические выключатели, специально предназначенные для селективной работы в условиях короткого замыкания с обычными автоматическими выключателями, установленными в электрической цепи ниже. Такие автоматические выключатели имеют регулируемую временную задержку и для них  оговорен параметр кратковременно допустимого тока Icw. 

 

Определение характеристик автоматических выключателей Z, B, C и D.

В электрических сетях низкого напряжения автоматические выключатели характеризуются номиналом, числом полюсов (одно, двух, трех и четырехполюсные), отключающей способностью, а также типом рабочих характеристик Z, B, C или D. 

Выбор типа характеристики должен производиться с учетом : 

• возможных бросков тока в электроприемниках, чтобы избежать ложных отключений, 
• ограничения тока короткого замыкания в конце линии (то есть Iкз мин), чтобы гарантировать отключение. 

 В соответствии со стандартом NF EN 60-898 (NF C 61-410) тип характеристики определяется магнитным расцепителем автоматического выключателя, обеспечивающим защиту от короткого замыкания. 

• Характеристика Z — магнитный расцепитель отрегулирован на заводе на значение тока срабатывания от 2,4 до 3,6 Iном. 
• Характеристика В — магнитный расцепитель отрегулирован на заводе на значение тока срабатывания от 3 до 5 Iном. 
• Характеристика С — магнитный расцепитель отрегулирован на заводе на значение тока срабатывания от 5 до 10 Iном. 
• Характеристика D — магнитный расцепитель отрегулирован на заводе на значение тока срабатывания от 10 до 20 Iном.

 

В подавляющем большинстве случаев используются автоматические выключатели с характеристикой С. 

Тип D с большим порогом срабатывания используется для защиты цепей, в которых бывают значительные пусковые токи при включении. (трансформаторы, двигатели, другие потребители с индуктивной нагрузкой). 

Тип Z или В, имеющие небольшой порог срабатывания используются при ограниченных токах короткого замыкания в конце линии (если защищается линия большой длины).

 

Ограничивающая способность автоматических выключателей.

Определение: Это способность автоматического выключателя пропускать при коротком замыкании только незначительную часть тока. Ограничение тока короткого замыкания по времени и по амплитуде позволяет исключить разрушительные электродинамические воздействия и уменьшить тепловые эффекты в электрической установке. 

Принцип работы: Уменьшение амплитуды и времени прохождения тока обеспечивается за счет : 

• очень быстрого размыкания контакта;
• ускоренного развития дуги, напряжение которой превышает напряжение питающей сети и направлено встречно. 

Преимущества ограничения: 

• Уменьшение габаритов защитного устройства; 
• Снижение цены защитного устройства;
• Уменьшение  электромагнитных, электродинамических, механических, тепловых эффектов.

Классы ограничения автоматических выключателей: 

• Класс 1: без ограничения теплового напряжения 
• Класс 2: тепловое напряжение ограничено на уровне 160 000 А2 с максимум 
• Класс 3: тепловое напряжение ограничено значением 55 000 А2 с максимум. 

Отключающая способность может быть 4500, 6000 и 10000 А.  Автоматы с ОС 4500 А в странах Евросоюза запрещены к применению.

 

Тип автоматического выключателя в зависимости от режима нейтрали

Общие случаи : 

В схеме ТТ:

• однополюсный с нулем (Ph + N) или двухполюсный 
• трехполюсный с нейтралью (3Ph + N) или четырехполюсный 

В схеме IT: 

• двухполюсный 
• четырехполюсный 

В схеме ТN:

• TNC —однополюсный или трехполюсный 
• TNS —однополюсный с нулем или двухполюсный трехполюсный с нейтралью или четырехполюсный 

Для любого режима, если нейтраль не разведена, следует использовать трехполюсные устройства. 

В режиме нейтрали ТТ или TNS, автоматические выключатели однополюсный с нулем или трехполюсный с нейтралью позволяют обеспечить полное отключение электроприборов от питающей сети. Однако, если функция полного отключения реализована в этой же цепи выше при помощи двух или четырехполюсного выключателя, то можно использовать однополюсные (трехполюсные) автоматические выключатели. 

 

Изменение параметров автоматических выключателей в зависимости от условий окружающей среды 

В зависимости от температуры.

Автоматический выключатель отрегулирован для работы при номинальном токе и температуре окружающей среды: 

• + 30°  для модульных автоматических выключателей;
• + 40° для автоматических выключателей  в литом корпусе. 

В случае, когда температура окружающей среды превышает базовые величины, определенные в стандарте, следует уменьшить величину тока, чтобы избежать ложных срабатываний. 

В зависимости от частоты.

Параметры устройств приводятся для частоты питающей сети 50/60 Гц. 

При частоте 400 Гц, должны применяться коэффициенты коррекции: 

• для порога срабатывания магнитного расцепителя модульных автоматических выключателей, 
• для порога как теплового так и магнитного расцепителей автоматических выключателей в литом корпусе. 

Работа автоматического выключателя на постоянном токе требует выполнения целого ряда предосторожностей. 

В зависимости от числа устройств расположенных рядом.

Когда несколько аппаратов расположены рядом и работают одновременно при номинальной нагрузке, удаление тепла от каждого полюса ограничено. В результате повышения температуры происходят непредусмотренные отключения автоматических выключателей. Для предотвращения этого явления следует учитывать поправочные коэффициенты для номинальных токов. 

В случае установки теплоизолирующих разделительных перегородок, поправочные коэффициенты можно не учитывать.