Gutdver.ru

Отделка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Автоматические выключатели. Типы, характеристики, расчет автоматического выключателя

Автоматические выключатели. Типы, характеристики, расчет автоматического выключателя.

Автоматические выключатели совсем не похожи на обычные, которые устанавливаются в каждой комнате для включения и выключения света (рис. 1). Их задача несколько другая. Автоматические выключатели устанавливаются в распределительных щитах и служат для предохранения цепи от скачков напряжения и непериодического отключения энергии на определенных участках электросети.

Автоматический выключатель

Рис. 1. Автоматический выключатель

Автоматы, как их чаще называют, устанавливаются на входе в дом или квартиру и располагаются в специальных боксах, металлических или пластиковых (рис. 2).

Распределительный щит с автоматами

Рис. 2. Распределительный щит с автоматами

Существует множество разновидностей автоматических выключателей. Некоторые из них служат лишь в качестве выключателей цепи и предохранения сети от перегрузки. Таковы, например, старые автоматические выключатели типа АЕ в черном карболитовом корпусе (рис. 3).

Автоматический выключатель серии АЕ

Рис. 3. Автоматический выключатель серии АЕ

В большинстве старых щитков в подъездах жилых домов стоят именно такие. Впрочем, они вполне надежны и эксплуатируются до сих пор.
Современные вариации допускают дополнительные функции, например защиту от токов пониженной нагрузки.

По времени срабатывания на недопустимое напряжение автоматы делятся на 3 вида: селективные, нормальные и быстродействующие. Время срабатывания нормального автомата колеблется от 0,02 до 0,1 с. В селективных автоматических выключателях это время такое же. Быстродействующие автоматические выключатели работают проворнее — у них данная величина составляет всего 0,005 с.

Все автоматические выключатели заключены в пластиковый небьющийся корпус со специальным креплением (планкой или рейкой) на задней плоскости. Устанавливать автомат на такое крепление очень легко — достаточно вставить его на рейку до щелчка. Снять можно при помощи отвертки, слегка потянув за специальное ушко сверху автоматического выключателя. Это существенно облегчает задачу по установке автомата в шкафу (рис. 4).

Крепление автоматического выключателя

Рис. 4. Крепление автоматического выключателя

Внутри корпуса располагается «начинка» автомата, его главные предохранительные устройства, которых может быть 2 (рис. 5).

устройство автоматического выключателя

Рис. 5. Внутреннее устройство автоматического выключателя

Речь идет об электромагнитном и тепловом расцепителях — своеобразных механизмах автоматического прерывания цепи. Биметаллическая пластина при нагревании проходящим через нее током недопустимо высокого значения распрямляется и размыкает контакты — это тепловой расцепитель. По времени срабатывания он самый медленный.

Электромагнитный расцепитель работает по правилу «мертвой руки». Катушка, находящаяся в центре автомата, непрерывно поддерживается на месте стабильным напряжением. Стоит ему выскочить за номинальные пределы, как катушка буквально выскакивает со своего места, разрывая цепь. Такой способ разрыва цепи самый быстрый.
У всех автоматических выключателей есть контакты для присоединения подходящих и отходящих проводов (рис. 6).

Провода подсоединяются к контактам автоматического выключателя

Рис. 6. Провода подсоединяются к контактам автоматического выключателя при помощи винтовых зажимов

Автоматы различают по степени чувствительности к срабатыванию отключения. В стандартных наиболее распространенных моделях чаще всего применяются автоматические выключатели с пороговым значением, примерно равным 140 % от номинального. При повышении напряжения в полтора раза срабатывает электромагнитный (быстрый) расцепитель. При незначительном превышении номинального напряжения работает тепловой расцепитель. Процесс отключения при этом может растянуться на часы, что сильно зависит от температуры внешней среды. Однако автомат среагирует на изменение напряжения в любом случае.

Автоматические выключатели различают по количеству полюсов. Что это значит? В одном автомате может быть несколько независимых друг от друга электрических линий, которые соединены между собой общим механизмом отключения (рис. 7 и 8). Автоматы бывают одно-, двух-, трех- и четырехполюсными (это касается бытового применения).

Читайте так же:
Двухпозиционный выключатель схема подключения

Двухполюсный автомат

Рис. 7. Двухполюсный автомат в пластиковом боксе в выключенном состоянии

Трехполюсный выключатель

Рис. 8. Трехполюсный выключатель: все линии срабатывают одновременно при отключении, они соединены вместе при помощи одной перемычки рычага

У автоматического выключателя есть различия по другим показателям. Они отличаются по пороговой силе тока, которую пропускают через себя. Чтобы автомат мог сработать и в аварийной ситуации отключить электросеть, он должен быть настроен на определенный порог чувствительности. Такую настройку производит изготовитель, поэтому на автомате сразу пишут числовое значение данного порога. Для бытовых нужд используют автоматы с показателями 6,3, 10, 16, 25, 32, 40, 63, 100 и 160 А (рис. 9). Есть автоматы со значениями и 1000, и 2600 А, но в быту они не используются. Эти цифры означают суммарную мощность всех потребителей электрического тока, которые будут подключаться к цепи, «охраняемой» автоматом.
Чувствительность автомата необходимо рассчитывать не только по суммарной мощности предполагаемых энергопотребителей, но и проводке, и электромонтажным изделиям — розеткам и выключателям.

В таблице 1 представлена типология автоматов. 

Таблица 1. Типы автоматов

ТипНазначение
AДляразмыкания цепей с большой протяженностью электропроводки и защитыполупроводниковых устройств
BДляосветительных сетей общего назначения
CДляосветительных цепей и электроустановок с умеренными пусковыми токами(двигателей и трансформаторов)
DДляцепей с активно-индуктивной нагрузкой, а также защиты электродвигателейс большими пусковыми токами
KДля индуктивных нагрузок
ZДляэлектронных устройств

Далее рассмотрим соответствие сечения кабеля и автомата, защищающего этот проводник, при помощи табл. 2 и 3. Также предложим расчет автоматического выключателя.

Таблица 2. Двухжильный проложенный в коробе медный кабель

Сечение,мм2Максимальная длительная сила тока кабеля, АСила тока кабеля/1,45, ААвтомат, АПревышение силы тока, %
1,51913,113
2,52718,6216
43826,225
65034,4832
107048,2740(50)3,5
169062,0650(63)1,5

Таблица 3. Двухжильный проложенный в коробе медный провод

Сечение,мм2Максимальная длительная сила тока кабеля, АСила тока кабеля/1,45, ААвтомат, АПревышение силы тока, %
11510,3410
1,51812,4110(13)4,7
22315,8613(16)0,87
2,52517,2416
43222,0620
64027,5825
104833,132
165537,9332(40)5,4

Максимальный длительный ток кабеля принят для температуры жил +65 и воздуха +25 °C. Количество одновременно прокладываемых проводников — до 4. Ряд автоматов: 0,5 A, 1 A, 2 A, 3 A, 4 A, 6 A, 10 A, 13 A, 16 A, 20 A, 25 A, 32 A, 40 A, 50 A и 63 A. Данные табл. 3 подходят и для трехжильного кабеля. В этом случае третья жила должна быть проводом защитного заземления или зануления.

Ряд из однополюсных автоматов на 16 А

Рис. 9. Ряд из однополюсных автоматов на 16 А. Допустим, за отдельный участок в квартире, например кухню, у нас отвечает один автомат на 6,3 А (бывает и такое — электрики пошутили). По известной формуле Ватт = Вольт х Ампер вычисляем, сколько приборов (и каких) может питаться от нашей сети. Получается, что это значение равно 1386 Вт, поскольку напряжение по умолчанию 220 В. Значит, на такой кухне нельзя включить даже мощный чайник, не говоря уже о холодильнике или электроплите — автомат сработает мгновенно и не даст недопустимому, на его взгляд, току проходить на подконтрольную территорию. В данном случае надо срочно менять автоматический выключатель на 25 или даже 32 А.

Читайте так же:
Виды трехполюсного автоматического выключателя

Расчет времени срабатывания ВА88 с МР211

Дата29 августа 2018 Авторk-igor

Расчет времени срабатывания ВА88 с МР211

Самыми распространенными автоматическими выключателями являются автоматические выключатели с нерегулируемыми расцепителями. Однако, в некоторых случаях приходится применять автоматы с электронными регулируемыми расцепителями.

Я уже рассказывал про автоматы серии ВА-99С, а теперь рассмотрим автоматы ВА88 с электронным расцепителем МР211, т.к. недавно пришлось применить их в проекте и потратил немало времени на его изучение, вам тоже может пригодиться.

Автоматические выключатели серии ВА88

Автоматические выключатели серии ВА88

Стоит отметить, что техподдержка у ИЕК работает, однако, ответы их желают лучшего. Задаешь конкретный вопрос – отвечают абстрактно, одним предложением, а ты думай, что они имеют ввиду. Кстати, если говорить о техподдержке, то белорусские представители ДКС даже не считают нужным отвечать на письма, сообщения в VIBER, хотя на семинаре себя совсем по-другому ведут, уже 2 месяца жду от них ответ.

Вернемся к автоматам ВА88 с расцепителем МР211.

Нужно понимать, что эти автоматы стоят в несколько раз дороже обычных и применяют их, если требуется четкое выполнение правил селективности.

Предвижу кучу комментариев, поэтому скажу, если вы используете автоматы с нерегулируемыми расцепителями, то выполнить полную селективность практически нереально так, чтобы потом ваш проект согласовали все заинтересованные организации.

Какие настройки имеет автомат ВА88 с МР211?

Уставки срабатывания электронного расцепителя МР211 устанавливаются потребителем на передней панели автоматических выключателей переключением DIP-переключателей согласно требований потребителя.

Настройки ВА88 с МР211

Панель электронного расцепителя MP211.

На рисунке а, б и в показаны настраиваемые параметры электронного расцепителя. На рисунке г изображена время-токовая характеристика выключателя.

Настройки расцепиеля МР211:

1 Уставка срабатывания защиты от перегрузки (рис. а).

Защита от перегрузки настраивается в соответствии со следующей формулой:

Ir=K× In,

где Ir – требуемый ток расцепителя;

In – номинальный ток автоматического выключателя.

К – коэффициент срабатывания защиты от 0,4 до 1,0. Возможна установка следующих значений коэффициента K: 0,4-0,5-0,6-0,7-0,8-0,9-0,95-1,0.

2 Уставка срабатывания защиты при коротком замыкании (рис. б).

Защита при коротком замыкании настраивается в соответствии с формулой:

Im=M× In.

где, M — коэффициент срабатывания защиты при коротком замыкании. Возможна установка следующих значений коэффициента M: OFF-1,5-2-4-6-8-10-12 (режим OFF позволяет отключить защиту при коротком замыкании).

3 Время задержки срабатывания защиты от перегрузки (рис. в).

Время tr задержки срабатывания защиты от перегрузки при I=6·Ir может иметь следующие значения: 3-6-12-18 с. Данный параметр определяет смещение наклонного участка время-токовой кривой вдоль оси времени, что позволяет изменять задержку времени срабатывания защиты при длительной перегрузке. Точкой привязки при расчетах прогнозируемого тока срабатывания защиты принимается ток, равный по величине шестикратному току Ir защиты при перегрузке.

Читайте так же:
Автоматический выключатель а3794 контактор

На рисунке г приведена время-токовая характеристика срабатывания выключателя ВА88 с электронным расцепителем в зависимости от установки параметров K, M и tr.

Но, самое интересное, что величина задержки Т срабатывания защиты, может быть определена по следующей формуле:

Время отключения

где T – расчетное время срабатывания при прогнозируемой фактической величине тока перегрузки, с;

p – коэффициент кратности предполагаемого фактического тока перегрузки относительно номинального тока автоматического выключателя;

tr – время задержки срабатывания защиты, устанавливаемое DIP-переключателем на лицевой панели выключателя.

А теперь давайте на примере посчитаем время срабатывания автомата с МР211 для конкретного случая.

Пусть Ir=480А, Iкз=2120А. Требуемое время отключения – не более 5 с.

Выбираем ВА8840 с МР211, In=800А.

1 Сначала посчитаем по формуле.

Если выполнить обратный расчет ((6*0,6/р) 2 *3=5), то получим, что p=Iкз/In должно быть более 2,8 для Ir=480А.

Как я понимаю, при таком значении не важно, какая у вас уставка М, автомат в любом случае отключит за временя не более 5с. Если вы заметили, то в формуле не участвует коэффициент уставки М.

2 Определим время срабатывания по графику время-токовой характеристики.

Время-токовые характеристики срабатывания выключателей ВА88 с электронным расцепителем

Время-токовые характеристики срабатывания выключателей ВА88 с электронным расцепителем

Красная линия на графике приблизительно соответствует автомату ВА88 с Ir=480А при М=6. Именно так мне порекомендовал ИЕК установить кф. М.

Если провести линию 2,65In вертикально, то получим время около 5с, т.е. очень близкое к времени полученному первым методом. Возможно, связано с неточностью построения.

Исходя из этого я могу сделать вывод, что если время отключения получается более 5с, то коэффициент М нужно устанавливать ближайший слева от синей линии. В нашем случае это М=2.

Если у вас имеется опыт настройки автоматических выключателей ВА88 с расцепителем МР211, напишите свое мнение.

Выбор автоматических выключателей

Нельзя приобретать автомат с поврежденным корпусом, с видимыми трещинами, сколами. Так же нельзя применять автоматы с большим, чем расчетный номинал тока. В первую очередь автоматический выключатель выбирается исходя из характеристик вашей электропроводки и нагрузок.

Выбор автоматических выключателей 04

Как выбрать автоматический выключатель

Автоматы следует приобретать в специальных магазинах и известных производителей автоматических выключателей. Стоимость таких автоматов конечно выше, но она уйдет на второй план, если это касается вашей безопасности. Выбор автоматических выключателей осуществляют по таким критериям как;

— число полюсов автомата;
— длительное рабочее напряжение;
— максимальный допустимый рабочий ток выключателя;
— отключающая способность;
— селективность автомата.

Определение числа полюсов автомата

Выбор числа полюсов автомата зависит от типа электросети. При однофазной сети число полюсов может быть 1 или 2, т. е. автомат может быть однополюсным или двухполюсным.

Выбор автоматических выключателей 02

Подключение однополюсного и трехполюсного автоматического выключателя

В быту при однофазной сети на вводе и для отдельных автоматов используют однополюсные конструкции. Двухполюсные автоматы можно использовать на вводе. В этом случае вероятность срабатывания двухполюсного автомата увеличивается вдвое, в трехфазных сетях используют автоматы на три или четыре полюса.

Номинальное напряжение автомата

Пластиковый корпус автомата содержит сведения о его характеристиках и его рабочем напряжении, которое должно быть Uном ≥ Uсети равное или больше сетевого напряжения.

Выбор автоматических выключателей 05

Основные характеристики автоматического выключателя маркированы на его корпусе

Выбор автоматического выключателя по току нагрузки

Для защиты электропроводки от перегрева при высокой нагрузке должны учитываться условия:

  1. Ток, потребляемый электрической цепью не должен превышать номинальный ток автомата, при этом номинальный ток автомата также не должен быть больше номинального расчетного тока для этого сечения проводов электропроводки.
Читайте так же:
Вводной автоматический выключатель ekf

Iэл <=Iном <=Iпров,
где, Iэл — номинальный ток нагрузки,
Iном — номинальный ток автомата,
Iпров — расчетный ток электропроводки.

  1. Ток срабатывания автомата от перегрузки должен быть в 1,45 раз меньше максимального значения тока электропроводки. Iперег <= 1,45 Iпров. Ниже приводится таблица для групп автоматов B, C, D характеристик срабатывания тепловой и электромагнитной защиты. Таблица 1.

Таблица характеристик срабатывания

По таблице видно, что автомат отключится при перегрузке в 13% номинального тока через время, равного или больше 1 часа. Если нагрузка достигнет 45% номинального значения тока, то тепловая защита автомата отключит нагрузку меньше чем за один час.

Для электромагнитной защиты автомата типа В с трехкратной перегрузкой, время срабатывания будет 0,1 секунды и больше, а при пятикратной перегрузке защита сработает за время меньше 0,1 секунды.

Отключающая способность

Это характеристика учитывает способность автомата отключать контакты без залипания от токов короткого замыкания. Эти значения токов к. з. указаны на корпусе выключателя.

Лучше выбирать автоматы с гарантированной способностью отключаться при токах к. з. равных 3 – 4,5 килоампер. На стоимость здесь не смотрят — это все-таки ваша безопасность.

Селективность автоматического выключателя

Значение селективности автомата показывает возможность автоматического выключателя отключать только те участки электрической цепи, где произошло короткое замыкание или перегрузка. Чтобы автомат обладал хорошей селективностью, нужно сделать правильный выбор по параметрам и классу автомата.

Выбор автоматических выключателей 03

Пример селективности автоматических выключателей

Для хорошей селективности вводной автомат должен иметь значение номинального тока больше, чем автоматы в группах, но не превышать максимальный ток электропроводки. В группах автоматы подбираются по току нагрузки данной группы. То есть при коротком замыкании на кухне, отключится автомат кухонной розеточной группы, а не освещения.

Тепловая нагрузка нескольких автоматов установленных в ряд

Когда автоматические выключатели расположены в электрощите в ряд, то температура автоматов вырастет и номинальный ток автомата уменьшится на поправочный коэффициент К таблицы 2.

Коэффициент К

На таблице 3 указана зависимость номинального тока от внешней температуры, которую также нужно учитывать при выборе автоматического выключателя.

Селективность автоматических выключателей: теория и практика

Проектируя новую электрическую сеть или реконструируя уже существующую, всегда необходимо придерживаться требований, которые создают условия надежной работы. В частности, речь идет о селективности — согласовании рабочих характеристик защитных аппаратов на всех этапах распределения электроэнергии. Это делается для того, чтобы в случае короткого замыкания или перегрузки сработал только тот защитный аппарат, в цепи которого возникла неисправность. При этом остальная часть электроустановки должна не отключаться, а оставаться в работе.

Например, если произошло короткое замыкание в розетке на кухне, то должен сработать групповой автоматический выключатель (на схеме аппарат с защитной характеристикой «В» и номинальным током в 10 А). Таким образом, должна отключиться только поврежденная линия «розетки кухни», а не вводной аппарат, отключая при этом всю квартиру.

Если отключения защитного аппарата по каким-либо причинам не произошло, то возникшую неисправность в розетке контролирует вышестоящий автоматический выключатель квартирного щитка.

Читайте так же:
Выключатели массы для ваз 21124

Основные определения:

Селективность — согласование характеристик установленных последовательно аппаратов защиты таким образом, чтобы в случае аварии отключалась только та линия питания или часть схемы, где возникла неполадка.

Полная селективность — вид координации работы защитных аппаратов, при котором аппарат со стороны потребителя отключается раньше, чем аппарат со стороны источника питания. Отключение происходит во всем диапазоне возможного тока к.з. в данной сети вплоть до значения максимальной отключающей способности нижестоящего аппарата.

Частичная селективность — вид координации работы защитных аппаратов, при котором аппарат со стороны потребителя осуществляет защиту до значения Is (предельного тока селективности). При этом аппарат со стороны источника питания не должен срабатывать.

Зона перегрузки — диапазон сверхтока, в котором за срабатывание автоматического выключателя отвечает тепловой расцепитель.

Зона короткого замыкания — диапазон сверхтока, в котором за срабатывание автоматического выключателя отвечает электромагнитный расцепитель.

Избирательность срабатывания устройств защиты достигается за счет согласования время-токовых характеристик. Например, для обеспечения селективной работы оборудования при перегрузках достаточно, чтобы номинальный ток защитного аппарата со стороны питания минимум на 1 ступень был выше номинального тока автоматического выключателя со стороны нагрузки.

Методы обеспечения селективности

В зоне перегрузки обычно реализуется время-токовый тип селективности. В зоне КЗ могут использоваться другие методы обеспечения селективности, о которых мы поговорим далее.

Временная селективность

Этот вид селективности обеспечивается благодаря разному времени срабатывания аппаратов защиты.

Время срабатывания ближайшего к защитному оборудованию аппарата защиты №1 настраивается на значение 0,02 с. На следующем этапе защиты отключение неисправности в цепи обеспечивается настройкой времени срабатывания аппарата 0,5 с. На последнем этапе выбирается время срабатывания выключателя — 1 секунда. Защита № 3 будет резервировать 2 нижестоящие защиты №1 и №2.

Токовая селективность

У всех защит №1, №2 и №3 выдержка по времени срабатывания минимальна: 0,02 с, однако значения срабатывания по току (уставки) отличаются: 200, 300 и 400 А соответственно. При возникновении в защищаемой сети короткого замыкания ток будет резко возрастать и вызывать срабатывание защит. Если защита №1 не сработает, то ее будет резервировать следующая защита №2.

Время-токовая селективность

Еще одним способом настройки защиты электроустановок до 1 кВ является согласование время-токовых характеристик применяемых автоматических выключателей.

Так, например, можно добиться избирательности срабатывания защиты, подобрав время-токовую характеристику выключателя В таким образом, чтобы она располагалась на определенном расстоянии ниже характеристики выключателя А. Эта зона определяется опытно-расчетным путем с учетом погрешностей срабатывания защит расцепителей. С учетом этой зоны строятся таблицы селективности.

Сегодня производители предоставляют своим клиентам уже готовые таблицы селективности, при помощи которых можно с уверенностью выбирать гарантированно селективные связки автоматических выключателей.

Выбирая аппараты защиты с учетом требований селективности защиты, вы повышаете не только надежность электроустановки, но и упрощаете работу по поиску поврежденного участка. Создать селективную защиту, применяя аппараты разных производителей, проблематично, поэтому следует устанавливать защитные аппараты одного производителя, дополнительно пользуясь специальными таблицами селективности.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector