Времятоковая характеристика (ВТХ) для автоматов

Введение

Как известно, автоматические выключатели могут иметь следующие виды расцепителей, защищающих электрическую цепь от перегрузки по току: электромагнитные — защищают сеть от коротких замыканий, тепловые — обеспечивают защиту от токов перегрузки и комбинированные, представляющие собой комбинацию электромагнитного и теплового расцепителей. (подробнее читайте в статье «Автоматические выключатели«).

Примечание: Современные автоматические выключатели, предназначенные для защиты электрических сетей напряжением до 1000 вольт, обычно имеют комбинированные расцепители.

Автоматические выключатели представляют собой исполнительные устройства, обеспечивающие отключение (разъединение) электрической цепи при превышении в ней тока допустимого тока, и чем больше это превышение, тем быстрее должно произойти отключение.

Зависимость времени отключения автоматического выключателя от величины проходящего через него тока называется времятоковой характеристикой или сокращенно ВТХ.

Условия и значения ВТХ

VTX машин определяется следующими значениями:

1) Мгновенный ток отключения — это минимальное значение тока, при котором автоматический выключатель отключается автоматически без преднамеренной задержки по времени. (ГОСТ Р 50345-2010, п. 3.5.17)

Примечание: работа без сознательной выдержки времени обеспечивается электромагнитным расцепителем машины.

Мгновенный ток отключения определяется так называемой «характеристикой отключения» или, как ее еще называют, характеристикой отключения.

Согласно ГОСТ Р 50345-2010 различают следующие виды характеристик срабатывания автоматических выключателей:

Примечание: есть и другие, нестандартные типы свойств, о них мы рассказывали в статье «Автоматические выключатели«.

Как видно из приведенной выше таблицы, мгновенный ток отключения указывается в виде диапазона значений, например, характеристика «В» предполагает, что машина отключится мгновенно, когда через нее протекает ток, в 3–5 раз превышающий номинальный ток, т е если автоматический выключатель с такой характеристикой имеет номинальный ток 16 ампер, он обеспечит мгновенное срабатывание при токе от 48 до 80 ампер.

Как правило, определить рабочие характеристики автоматического выключателя можно по маркировке на корпусе:

2) Условный ток несрабатывания — заданное значение тока, который выключатель способен проводить без срабатывания в течение заданного (условного) времени*. (ГОСТ Р 50345-2010 п.3.5.15) Согласно п.8.6.2.2 ГОСТ Р 50345-2010 условный неотключаемый ток равен 1,13 от номинального тока машины.

3) Условный ток отключения — заданное значение тока, при котором выключатель срабатывает в течение заданного (условного) времени*. (ГОСТ Р 50345-2010 п.3.5.16) Согласно п.8.6.2.3 ГОСТ Р 50345-2010 условный ток отключения равен 1,45 номинального тока машины.

* Условное время составляет 1 час для автоматических выключателей на номинальный ток до 63 А включительно и 2 часа на номинальный ток свыше 63 А. (ГОСТ Р 50345-2010, п.8.6.2.1)

Времятоковая характеристика автоматического выключателя определяется условиями и значениями, приведенными в таблице 7 ГОСТ Р 50345-2010:

Примечание. Таблица относится к машинам, собранным в соответствии с приведенными ниже условиями испытаний и работающим при температуре 30 + 5 °C

Графики ВТХ

Для удобства производители указывают в паспорте на автоматические выключатели времятоковые характеристики в виде графика, где по оси X отложена кратность тока электрической цепи к номинальному току автомата (I/In), а ось Y показывает время срабатывания отключения.

Для детальной оценки в качестве примера возьмем кривую ВТС для автоматического выключателя с характеристикой «В»

ПРИМЕЧАНИЕ. Все приведенные ниже графики приведены в качестве примеров. У разных производителей планы ВТХ могут различаться (см паспорт машины), но в любом случае они должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 50345-2010 и в частности значениям, указанным в таблице 7 выше.

Как видите, график VTX представлен двумя кривыми: первая кривая (красная) – характеристика машины в так называемом «горячем» состоянии, т.е машина находится в работе, вторая (синяя) – характеристика машины в «холодном» состоянии, т е машины, через которую только что начал протекать электрический ток.

При этом синяя кривая имеет дополнительный пунктир, эта линия показывает характеристику автомата (его теплового расцепителя) с номинальным током до 32 Ампер, это отличие характеристик автоматов номиналами до и выше 32 Ампера связано с тем, что в машинах с большим номинальным током биметаллический пластинчатый терморасцепитель имеет большее сечение и поэтому требует большего времени для прогрева.

Кроме того, каждая кривая имеет два участка: первый, показывающий плавное изменение времени срабатывания в зависимости от тока электрической цепи, является характеристикой теплового срабатывания, второй — показывает резкое уменьшение времени срабатывания (при ток 3 В в горячем состоянии и от 5 В в холодном состоянии), является характеристикой электромагнитного расцепителя автоматического выключателя.

Как видите, на графике ВТХ показаны основные значения характеристик автомата по ГОСТ Р 50345-2010 при 1,13In (условный неотключаемый ток) автомат не проработает 1-2 часа, а при токе 1,45 In (условный ток отключения) автомат отключит цепь менее чем за 50 секунд (из горячего).

Как было сказано выше, мгновенный ток отключения определяется эксплуатационными характеристиками автомата, для автоматических выключателей с характеристикой «В» он изменяется от 3In до 5In, в то время как по указанному ГОСТу (таблица 7) при 3In автомат не должен срабатывают менее 0,1 секунды из холодного состояния, но должны отключаться менее чем за 0,1 секунды из холодного состояния при токе в цепи 5In и, как мы видим из приведенного выше графика, это условие выполняется.

По времятоковой характеристике можно определить и время срабатывания автомата при всех других значениях тока, например: в цепи установлен автомат с характеристикой «В» и номинальным током 16 А при работе в этой цепи , произошла перегрузка и ток увеличился до 32 ампер, определяем время отключения автомата следующим образом:

1. Делим ток, протекающий в цепи, на номинальный ток машины

32А/16А=2

Определив, что сила тока в цепи вдвое больше номинального значения автомата, т е. 2In, откладываем это значение по оси Х графика, и, подняв от нее условную линию вверх, смотрим, где она пересекается кривые на графике:

Как мы видим из графика, при токе 32 ампера автомат с номинальным током 16 ампер разомкнет цепь менее чем за 10 секунд из горячего состояния и менее чем за 5 минут из холодного состояния.

Вот примеры автоматических выключателей BTX со всеми стандартными характеристиками срабатывания (B, C, D):

ПРИМЕЧАНИЕ: Времятоковые характеристики по ГОСТ Р 50345-2010 указаны для автоматов, работающих при температуре +30+5°С, смонтированных по определенным условиям:

Выбор и расчет автоматических выключателей

Зная характеристики АВ, можно решить, какая машина подходит для той или иной цели. Но перед выбором оптимальной модели необходимо произвести некоторые расчеты, с помощью которых можно точно определить параметры желаемого устройства.

Шаг 1 — определение мощности автомата

При выборе автомата важно учитывать суммарную мощность подключаемых устройств.

Например, вам нужен автомат для подключения кухонной техники к электросети. Допустим, к розетке подключены кофеварка (1000 Вт), холодильник (500 Вт), духовка (2000 Вт), микроволновая печь (2000 Вт), чайник (1000 Вт). Суммарная мощность будет равна 1000+500+2000+2000+1000=6500 (Вт) или 6,5 кВ.

В таблице указана мощность некоторых бытовых приборов, которые требуются для работы. По нормативным данным сечение сетевого шнура выбирается для блока питания и автоматический выключатель для защиты шнура

Если посмотреть таблицу автоматов по мощности подключения, учесть, что стандартное линейное напряжение в домашних условиях составляет 220 В, то для работы подойдет однополюсный или двухполюсный автомат на 32А суммарной мощностью 7 кВт.

Следует учесть, что может понадобиться большое энергопотребление, так как в процессе эксплуатации может возникнуть необходимость подключения других электроприборов, не учтенных изначально. Чтобы предусмотреть эту ситуацию, при расчете общего потребления используется коэффициент умножения.

Предположим, за счет добавления дополнительного электрооборудования потребовалось увеличение мощности на 1,5 кВт. Затем нужно взять коэффициент 1,5 и умножить его на расчетную мощность.

В расчетах иногда целесообразно использовать понижающий коэффициент. Применяется, когда одновременное использование нескольких устройств невозможно.

Допустим, общая мощность электропроводки для кухни составила 3,1 кВт. Тогда понижающий коэффициент равен 1, так как учитывается минимальное количество устройств, которые подключаются одновременно.

Если одно из устройств не может быть подключено к другим, понижающий коэффициент принимается меньше единицы.

Шаг 2 — расчет номинальной мощности автомата

Номинальная мощность – это мощность, при которой провода не отключаются.

Он рассчитывается по формуле:

M = N * CT * cos(φ),

Где

• М — мощность (Ватт);
• N – напряжение сети (Вольт);
• ST — ток, который может пройти через автомат (Ампер);
• cos(φ) — значение косинуса угла, принимающего значение угла сдвига между фазами и напряжением.

Значение косинуса обычно равно 1, так как практически отсутствует сдвиг между фазами тока и напряжения.

Из формулы выражаем ST:

КТ=М/Н,

Мощность мы уже определили, а напряжение в сети обычно 220 вольт.

Если общая мощность 3,1 кВт, то:

КТ = 3100/220 = 14.

Результирующий ток будет 14 А.

Для расчета с трехфазными нагрузками используется та же формула, но учитываются угловые перемещения, которые могут достигать больших значений. Обычно они указаны на подключаемом оборудовании.

Шаг 3 — вычисление номинального тока

Рассчитать номинальный ток можно по документации на электропроводку, но если его нет, его определяют исходя из характеристик проводника.

Для расчетов необходимы следующие данные:

• площадь поперечного сечения проводника;
• материал, из которого изготовлены жилы (медь или алюминий);
• способ укладки.

В бытовых условиях провода обычно укладывают в стену.

Для расчета площади поперечного сечения понадобится микрометр или штангенциркуль. Нужно мерить только токопроводящую жилу, а не провод и изоляцию

Сделав необходимые замеры, вычисляем площадь сечения:

S = 0,785 * Д * Д,

Где

• D – диаметр проводника (мм);
• S — площадь поперечного сечения проводника (мм2).

Затем воспользуемся приведенной ниже таблицей.

Определив, из какого материала были изготовлены жилы проводников, и рассчитав площадь поперечного сечения, можно определить показатели силы тока и мощности, которые выдерживают электрические провода. Данные приведены для скрытой в стене проводки

Учитывая полученные данные, подбираем рабочий ток автомата, а также его номинальное значение. Он должен быть равен или меньше рабочего тока. В ряде случаев допустимо применение автоматов с номиналом, превышающим действующий ток провода.

Особенности работы автоматов защиты сети

Вне зависимости от того, к какому классу относится автоматический выключатель, основная задача всегда одна – быстро определить наличие избыточного тока, и отключить сеть до того, как кабель и подключенные к линии устройства будут повреждены.

Токи, которые могут быть опасны для сети, делятся на два вида:

• Токи перегрузки. Их появление чаще всего происходит из-за включения в сеть устройств, суммарная мощность которых превышает то, что может выдержать линия. Еще одна причина перегрузки – неисправность одного или нескольких устройств.
• Перегрузка по току, вызванная коротким замыканием. Короткое замыкание возникает при соединении между собой фазного и нулевого проводников. В нормальном состоянии они подключаются к нагрузке отдельно.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя — на видео:

Токи перегрузки

Их величина чаще всего несколько превышает номинал машины, поэтому прохождение такого электрического тока по цепи, если оно продолжается не слишком долго, не вызывает повреждения линии. В связи с этим в данном случае немедленное обесточивание не требуется; более того, величина потока электронов часто быстро возвращается к норме. Каждая АБ рассчитана на определенный избыток электрического тока, при котором она работает.

Время срабатывания защитного выключателя зависит от величины перегрузки: при небольшом превышении нормы оно может составлять час и более, а при значительном — несколько секунд.

Тепловой расцепитель, в основе которого лежит биметаллическая пластина, отвечает за отключение тока под действием большой нагрузки.

Типы кривых срабатывания

Каждая кривая на графике ниже показывает, как время открытия изменяется в зависимости от нагрузки и типа устройства автоматической защиты. Тип мгновенного отключения A, B, C, D, K или Z определяется кратностью перегрузки в действующей сети:

• А — чтобы машина заработала, необходимо увеличить нагрузку в 2-3 раза;
• Б — для работы электромагнитного расцепителя нагрузка должна увеличиться в 3-5 раз;
• C – расцепитель сработает при увеличении тока в 5–10 раз;
• D — защитный выключатель сработает после того, как ток в сети превысит номинальный в 10-20 раз;
• K, Z — параметры устанавливаются спецификацией производителя.

Каждому типу кривой соответствуют две линии, определяющие область, в которой работает автомат, и две зоны: верхняя, показывающая, как быстро сработает выключатель в холодном состоянии, и нижняя, показывающая, как сработает выключатель время изменится, если провода нагреются.

По вертикально расположенной оси отложено время размыкания цепи защитного устройства, по горизонтальной оси графика можно определить, во сколько раз должна увеличиться сила тока для работы автомата в данный момент времени. Цифры в левом верхнем углу графика означают, что тепловой расцепитель может разомкнуть цепь при превышении значения номинального тока в 1,13 раза и обязательно сработает примерно через час при увеличении нагрузки в 1,45 раза.

Время-токовая характеристика типа В

Токонагруженное защитное устройство типа Б применяется в линиях электропередач, где практически не регистрируются пусковые токи. Он срабатывает за 0,04 с при увеличении значения номинального тока в 5 раз в нагретом состоянии и через 32 с в не нагретом, если его номинал не превышает 32 А.

Время-токовая характеристика типа С

Перегрузочная способность автоматов типа С позволяет использовать их в качестве устройств ввода, размыкающих общую сеть при необходимости. При увеличении тока в 5 раз по сравнению с номинальным автомат размыкает горячую сеть через 0,02 с и через 10 с, если номинальный ток защитного устройства не более 32 А. При превышении номинального тока в 5 раз, устройство автоматической защиты размыкает цепь через 0,01 с.

Время-токовая характеристика типа D

Устройства автоматической защиты типа Д устанавливаются в сетях с большой пусковой нагрузкой. При увеличении номинального значения в 10 раз сеть размыкается через 0,02 скажем нагретого состояния и через 3 секунды при увеличении номинального тока сразу в 10 раз для автомата с номинальным значением тока не более 32 А в момент, когда провода еще не прогрет.

Время-токовая характеристики A, K и Z

Высокочувствительные автоматические выключатели типа А защищают протяженные цепи с полупроводниками, где не допускаются даже небольшие перегрузки.

Автоматические выключатели типа К используются в цепях с индуктивной нагрузкой и работают при 12-кратном номинальном переменном токе и 18-кратном номинальном постоянном токе. Машины типа Z используются в линиях, оборудованных электроникой. Работают при увеличении номинального переменного тока в 3 раза или в 4,5 напрямую.

Читайте также: Куда идет провод возбуждения от генератора? 

 

Устройства для цепей для постоянного напряжения

Конструкция электромагнитных катушек переменного напряжения отличается от конструкции катушек постоянного напряжения. Для защиты таких устройств используются специальные автоматические выключатели. От обычных они отличаются маркировкой полярности на коробке, которую необходимо соблюдать. Принцип работы обоих агрегатов одинаков.

Используется в цепях управления и питания, работающих от батарей.

Устройство автоматического выключателя

Автоматический выключатель (на языке электриков «автомат») является основой защиты в электрических цепях с низким (до 1000 вольт) напряжением. Это комбинированное электрическое устройство, совмещающее в себе функции выключателя и устройства защиты. Практически вся система разводки и защиты бытовой электропроводки построена на автоматах. Сразу отмечу, что основное применение автомата это защита той части электрических проводов, которая находится между выходом автомата и потребителем.

Если дальше по линии находится еще одна машина, наша машина должна защищать секцию между этими двумя машинами. В случае перегрузки или короткого замыкания в любой части цепи должна работать только одна машина, защищающая эту конкретную часть цепи.

Класс токоограничения

Мы идем дальше. Электромагнитный расцепитель, хотя и называется мгновенным, также имеет определенное время срабатывания, которое отражает такой параметр, как класс ограничения. Обозначается цифрой, и у многих моделей этот номер можно найти на корпусе устройства. В основном автоматы сейчас выпускают с классом ограничения тока 3 — это значит, что от тока при полном разрыве отключающего значения цепи пройдет не более 1/3 полупериода.

При нашей стандартной частоте 50 Гц это примерно 3,3 миллисекунды. Классу 2 соответствует значение 1/2 (около 5 мс), возможно есть и другие, но я не в курсе об их существовании. По некоторым данным отсутствие маркировки этого параметра соответствует классу 1.

Я буду называть этот параметр не классом ограничения тока, а скоростью отсечки. Кажется, чем раньше, тем лучше. На самом деле иногда имеет смысл ставить автомат с более медленным откликом — это касается групповых автоматов, чтобы при КЗ на отходящей линии они не работали вместе с автоматом этой линии, т.е селективный.

Хотя нет гарантии, что автомат с меньшим классом будет работать медленнее, чем автомат с большим классом. Поэтому я бы не стал строить селективность по этому параметру, да и официальных рекомендаций по этому поводу нет.

Какие данные можно найти в таблицах?

Ниже я перечислю все данные, которые есть в таблице. Для каждого параметра я дам его название, обозначение и краткое пояснение, что это такое. Если вам нужно официальное определение, то оно есть в ГОСТ Р 50345-2010 (сейчас не действует, вместо него — ГОСТ МЭК 60898-1-2020), который можно скачать в конце статьи.

Это промышленная АБ большой отключающей способности в литом корпусе, которая изготавливается по ГОСТ Р 50030.2-99. Я не рассматриваю их здесь. Немного пробежался по ним (погрузился в тему) в статье по первой ссылке.

Исходные данные:

1. номинальный ток In — это максимальный ток, который этот автоматический выключатель может выдерживать неограниченное время при контрольной температуре +30°C. ГОСТ Р 50345-2010 (п. 5.2.2)
2. тип тока мгновенного отключения В, С, Г – определяет диапазон токов срабатывания для токов мгновенного (электромагнитного) отключения. ГОСТ Р 50345-2010 (п. 5.3.5)

Почему «В» гораздо предпочтительнее для групповых автоматов, убедительно доказано в этой статье.

Расчетные данные:

1. Условный ток несрабатывания (ток несрабатывания) Int – испытательный ток, равный 1,13 In. Под действием тока 1,13 В в течение условного времени из холодного состояния АБ не должна отключаться. Условное время — не более 1 часа для Ом не более 63 А и не более 2 часов для Ом более 63 А. ГОСТ Р 50345-2010 (п. 8.6.1). Кстати, этот ГОСТ распространяется на АБ с In не более 125 А.
2. Условный ток отключения Это испытательный ток, равный 1,45 In. Под действием тока 1,45 In, сразу после испытаний током 1,13 In, АБ должен отключиться в течение условного времени (менее 1 часа для In не более 63 А и менее 2 часов для In более 63 ЕН). ГОСТ Р 50345-2010 (п. 8.6.1).
3. Испытательный ток — испытательный ток равен 2,55 In. Под действием тока 2,55 В из холодного состояния АБ должен отключиться за время от 1 до 60 с (I не более 32 А) или за время от 1 до 120 с (I более 32 А). ГОСТ Р 50345-2010 (п.8.6.1, п.9.10.1.2)
4. Нижняя граница диапазона рабочего тока электромагнитного расцепителя (В — 3 В, С — 5 В, Д — 10 В). Время отключения — не более 0,1 с ГОСТ Р 50345-2010 (п. 8.6.1). При таком токе ЭМ до верхнего предела расцепитель может срабатывать, но не обязательно. Он «застрахован» от термика и все равно выключает машину.
5. Верхний предел диапазона рабочего тока электромагнитного расцепителя (В — 5 В, С — 10 В, Д — 20 В). Время срабатывания не более 0,1 с ГОСТ Р 50345-2010 (п. 8.6.1). Начиная с этих токов, ЭМ-расцепитель должен отключить машину.
6. Мощность, которую может пропустить через себя однополюсный АБ при номинальном рабочем напряжении Uэ = 230 В и номинальном токе In. Расчет по формуле: P = Ue In.
7. Мощность, которую может пропустить через себя трехполюсная АБ при номинальном линейном рабочем напряжении Uэ = 400 В и номинальном токе In (трехфазная сеть, нагрузка при номинальной звезде). Расчет по формуле: P = √3 Ue In.
8. Мощность, которую может пропустить через себя трехполюсная АБ при номинальном рабочем напряжении Uэ = 400 В и номинальном токе In (трехфазная сеть, нагрузка при номинальной в треугольнике). Расчет по формуле: P = 3 Ue In.
9. Минимальное сечение медного провода, которое может быть защищено однополюсным АВ для предотвращения перегрева провода выше +65°С. Для двухжильного кабеля, проложенного по воздуху (согласно ПУЭ, табл. 1.3.4, 1.3.6). Самый сложный случай. В конце статьи интересное видео, очень хорошо рассказывается о нагреве кабеля и выборе автомата!

Характеристики выключателей и их группы

Есть несколько важных характеристик машины, по которым выбирается машина для разных нагрузок. Одним из них является характеристика срабатывания автоматических выключателей.

Характеристическая кривая показывает, как изменяется время срабатывания автомата от отношения тока через контакты автомата к его номинальному значению. Линия зависимости отображается графически. Например, машины одного класса с разными характеристиками кривых автоматических выключателей имеют разное время срабатывания. Также на графике прямоугольниками отмечены теплозащита и электромагнитная защита машин.

Что показано на графике время токовой характеристики

На примере автоматического выключателя на 16 ампер с токовой характеристикой С попробуем оценить рабочие характеристики автоматических выключателей.

На графике видно, как ток, проходящий через автоматический выключатель, влияет на зависимость от времени отключения. Большая часть тока, протекающего в цепи, к номинальному току машины (I/In) показана по оси X, а время отклика, в секундах, по оси Y.

Выше было сказано, что автомат включает в себя электромагнитный и тепловой спуск. Таким образом, график можно разделить на две части. Крутая часть графика показывает защиту от перегрузки (тепловое отключение), а более плоская часть показывает защиту от короткого замыкания (электромагнитное отключение).

Как видно из графика, если к автомату С16 подключить нагрузку 23А, он должен отключиться через 40 секунд. То есть, если произойдет перегрузка в 45%, автомат выключится через 40 секунд.

Автомат способен мгновенно реагировать на большие токи, которые могут вызвать повреждение изоляции электропроводов из-за наличия электромагнитного расцепителя.

При прохождении тока 5×In (80 А) через автомат С16 он должен сработать за 0,02 секунды (это если автомат теплый). В холодном состоянии при такой нагрузке он отключится в течение 11 секунд и 25 секунд. (для машин до 32 А и выше 32 А соответственно).

Если через машину протекает ток, равный 10 × In, она выключается за 0,03 секунды в холодном состоянии или менее чем за 0,01 секунды в горячем состоянии.

Например, при коротком замыкании в цепи, защищаемой автоматическим выключателем С16, и возникновении тока силой 320 ампер диапазон времени автоматического срабатывания составит от 0,008 до 0,015 секунды. Это позволит снять ток с аварийной цепи и защитит саму машину от возгорания и полного разрушения, короткого замыкания электроаппаратов и электропроводки.

Маркировка электрических автоматов — обозначения на корпусе

Все автоматические выключатели имеют определенные технические характеристики. Для ознакомления с ними при выборе машины на корпус наносится маркировка, которая включает в себя набор схем, букв, цифр и других символов. Друзья согласятся, что внешний вид машины ничего о себе сказать не сможет, а все ее характеристики можно узнать только по нанесенной маркировке.

Маркировка наносится на переднюю (переднюю) часть корпуса машины стойкой несмываемой краской, благодаря чему ознакомиться с параметрами можно даже при работе машины, то есть она установлена ​​в распределительном щите на К ней подключаются DIN-рейка и провода (не нужно отсоединять провода и вытягивать из экрана, чтобы прочитать маркировку).

На картинке ниже вы можете увидеть несколько примеров того, как используется маркировка электрических машин разных производителей. На каждом из них хорошо видна маркировка, выполненная разными буквами и цифрами. В этой статье мы не будем разбирать устройства промышленной защиты, а коснемся лишь распространенных бытовых модульных автоматов. Но в любом случае статья будет интересна не только новичкам, но и профессионалам, «зубрам», сталкивающимся с этим ежедневно, также будет интересно вспомнить азы своей профессии.

Устройство, маркировка и технические характеристики

Характеристики:

• номинальный ток — величина тока, протекающего через автомат без ограничения времени при температуре воздуха +30 С (при более высокой температуре номинальный ток будет ниже);
• времятоковая характеристика — зависимость времени срабатывания от силы тока.

Второстепенные особенности:

• номинальное напряжение;
• конечная обменная емкость.

Автоматические выключатели имеют свой собственный набор характеристик. Для ознакомления с ними на корпус наносится маркировка из букв и цифр. Маркировка указывает:

• режиссер;
• линейный ряд;
• времятоковая характеристика — обозначается латинской буквой B, C, D, K, Z;
• номинальный ток — обозначается буквенным значением;
• номинальное напряжение;
• нарушить текущий лимит;
• текущий класс ограничений;
• схема подключения, обозначения клемм.

Кроме того, введите поправочные коэффициенты, связанные с избыточной температурой.

1 полюс

Однополюсный выключатель устанавливается на вводе каждой линии в однофазной цепи. Это простая модификация машины.

Устанавливаются для защиты однофазных, двухфазных и трехфазных проводов. Цель — защита от огня.

2 полюса

Применяются там, где электрооборудование питается от двух проводов и необходимо одновременное переключение двух полюсов. Существует 2 типа двухполюсных сетей — 2П и 1П+Н. Первый оснащен защитой обоих полюсов от перегрузки и короткого замыкания.

При подключении нет разницы, куда подключать ноль, а где — фазу. Второй тип называется «однофазный с нулем» — функция срабатывания автоматической защиты только в «фазном» полюсе. Другой полюс используется для подключения нейтрального провода.

3 полюса

Защищает трехфазную цепь или три однофазные площадки одновременно. Используется для защиты электродвигателей.

4 полюса

Чаще используется в схеме «звезда с выделенной нулевой точкой». В таких схемах защитный и рабочий нули разделены.

Изменение характеристик расцепления автоматов

Как было сказано в начале статьи, все характеристики автоматических выключателей даны при температуре окружающей среды 30 градусов Цельсия. Для определения времени срабатывания механических переключателей при других температурах следует учитывать следующие поправочные коэффициенты:

1.Кт – температурный коэффициент окружающего воздуха. На графике ниже вы можете проанализировать значения. Чем выше температура воздуха, тем меньше значение этого коэффициента, а значит, снижается номинальный ток автоматического выключателя, то есть его нагрузочная способность. Или, другими словами, чем холоднее, тем меньше грузоподъемность. По этой причине в теплых помещениях автоматы могут работать даже без увеличения нагрузки.

2.Кн – коэффициент, учитывающий количество машин, установленных подряд. При установке нескольких автоматических выключателей в один ряд они передают часть тепла остальным выключателям. На графике ниже показана зависимость конвекции тепла от количества машин. Чем больше единиц в ряду, тем меньше их грузоподъемность.

Для расчета электрического тока в соответствии с температурой окружающей среды необходимо умножить номинальный ток механического выключателя на указанные выше коэффициенты.

Теперь рассмотрим пример использования коэффициентов на практике. Допустим, на улице установлен распределительный щит и к нему подключены 4 автомата:

• вводная машина типа ВА 47-29 С40 — 1 шт;
• групповая машина типа ВА 47-20 С16 — 3 шт.

Температура окружающей среды минус 10 градусов по Цельсию.

Находим поправочные коэффициенты для станка ВА 47-29 С16:

1.Кт=1,1.

2. Кп=0,82.

Рассчитываем номинальный ток:

I = 16 * 1,1 * 0,82 = 14,43 ампера.

Поэтому для определения предельного времени срабатывания автоматического выключателя типа С необходимо использовать не отношение I/In (I/16), а I/In*(I/14,43).

Предельная коммутационная способность

Это максимальное значение перегрузки по току, которое машина может выдержать без потери производительности. Наиболее распространены выключатели на 4500, 6000 и 10000 А.

Перегрузка по току возникает при коротком замыкании в цепи. Он протекает между фазой и нейтралью при нарушенной изоляции и в обход потребителя. Сила тока зависит от сопротивления проводов, поэтому необходимо учитывать материал, из которого он изготовлен. Для домов со старой алюминиевой проводкой лучше использовать автоматы с лимитом 4500 А. Для медной проводки применяют автоматы с лимитом 6000 А.

Подробные таблицы, с мощностью нагрузки и допустимым сечением провода

То же самое, добавлено больше столбцов, пояснения выше.

Табличные данные для автоматических выключателей с характеристикой В, включая нагрузку

Табличные данные для автоматических выключателей с характеристикой С, включая нагрузку

Табличные данные для автоматических выключателей с характеристикой D, включая нагрузку

Как обычно, все фотографии, которые у меня есть, можно увеличить и скачать.

Время-токовая характеристика типа D

Тип кривой время-ток D:

1. Если через автоматический выключатель протекает ток 10 In, максимальное время горячего срабатывания составит 0,02 секунды. В холодном состоянии максимальное время работы :

• для выключателей менее 32 А — 3 сек.;
• для автоматических выключателей свыше 32 А — 7 сек..

2. При протекании через защитный выключатель электрического тока величиной 20 В наибольшее время срабатывания в горячем состоянии составляет 0,009 секунды, а в холодном состоянии — 0,02 секунды.

Автоматические выключатели типа D используются для защиты двигателей с тяжелым и частым пуском.

Основные принципы работы автоматов защитного отключения цепей

Начнем с электрической сети, которую защищает автоматический выключатель, характеристики которого напрямую зависят от параметров защищаемой части сети. Задача автомата контролировать параметры тока в этой цепи, не допускать перегрузок, немедленно отключать секцию при перегреве проводов или коротком замыкании, а также при превышении силы тока допустимых пороговых значений.

Таким образом, между точкой подключения вашего объекта к энергосистеме и устройством, потребляющим энергию, находятся два основных элемента. Первый – это автоматический выключатель, характеристики которого связаны со вторым – кабелем (проводами), точнее, с количеством жил и сечением этого кабеля. Вот 2 простых примера:

В коридоре несколько лампочек общей мощностью 400 Вт и секция теплых полов мощностью 1500 Вт. Сеть 220 вольт, значит (ватт = вольт х ампер), 1400 ватт разделить на 220 вольт равно 8,4 ампера. То есть для защиты этого участка достаточно автомата с током 8,4 ампера, а ставим 10 А.

На кухне установлено 10 приборов мощностью 1200 Вт, а всего 12 000 Вт. Поэтому для этой части: 12000 разделить на 220 — нужно 54 Ампера, но мы ограничились стандартным автоматом на 25 Ампер.

Рекомендуем изучить терморегулятор для теплого пола: принцип работы, виды терморегуляторов, правильный выбор терморегулятора для теплого пола

Для понимания принципа работы автоматических выключателей этих примеров достаточно.

В коридоре автомат, скорее всего, отключится только при возникновении короткого замыкания в цепи. Вероятность отключения из-за перегрузки, перегрева этого участка сети пренебрежимо мала (при неизменных параметрах тока, поступающего извне)

Также нет особых требований к сечению кабелей в этом сечении.

Обратите внимание на следующее! В этой прихожей, приведенной для примера, нет розеток для подключения других приборов!

А вот на кухне включение приборов друг за другом приведет к следующей ситуации:

Каждое включенное устройство (+1200 Вт) будет увеличивать нагрузку, а значит и силу тока в этой цепи. Поставляемая единица 5 увеличит силу тока до: 5 * 1200/220 = 27,3 А.

Автомат «знает», что сила тока на этом участке не может превышать 25 ампер. Поэтому включение пятого прибора отключит кухню от сети. (Уточним, если свойство автомата 1 к 1, о чем речь ниже).

Совет. Если отключился автоматический выключатель, считайте последнее действие (включение утюга, например), выключите приборы в мертвой зоне (желательно, вынув вилку из розетки), и только убедившись, что все выключено, подождав десять минут (для охлаждения перегретых предохранителей), попробуйте снова включить его.

Затем, обнаружив превышение параметра силы тока, автомат отключился от сети. Что делать, если на кухне произошло короткое замыкание? Короткое замыкание приводит к резкому увеличению нагрузки и немедленному увеличению тока. В этом случае провода становятся нагревательными элементами, нагреваясь до высоких температур. Нагрев происходит одновременно во всей цепи, по которой проходит ток.

В этом случае ток может мгновенно возрастать до очень больших значений. Это может сжечь контакты и привести к неизбежному пожару, если синхронизация автоматического выключателя неверна.

Рассмотрев вышеизложенное, вы легко поймете остальные характеристики автоматов, как их «читать», а также основные принципы работы автоматических выключателей, в том числе и для промышленного применения.

Время-токовая характеристика типа C

График времятоковой характеристики типа С:

1. Если через защитный выключатель протекает ток 5 In, максимальное время горячего срабатывания составит 0,02 секунды. В холодное время максимальное время отключения составляет :

• для выключателей менее 32 А — 11 сек.;
• для выключателей свыше 32 А — 25 сек.

2. Если через автоматический выключатель протекает ток 10 In, максимальное время срабатывания в горячем состоянии составляет 0,01 секунды, а в холодном состоянии 0,03 секунды.

Этот тип автоматического выключателя в основном используется для защиты двигателей с малыми пусковыми токами и трансформаторов. Также их можно использовать для питания цепей освещения. Они широко используются в жилищном фонде.

Ток штатной работы

Этот параметр описывает максимально допустимое значение для нормальной работы, при его превышении активируется система снижения нагрузки. На рис. 1 показано, где отображается это значение (на примере IEK).

Нормальный рабочий ток обведен