Выбор автоматического выключателя по номинальному току срабатывания

Классификация

Согласно классификации ГОСТа 9098-78, в ответ на то, какие бывают автоматы, стоит указать, что аппарат бывает:

• однополюсным, двухполюсным, трехполюсным и четырехполюсным;
• токоограничивающим и нетокоограничивающим;
• выкатным и стационарным;
• селективным и неселективным;
• ручным, двигательным и пружинным.

Бывает создан для работы с постоянным или переменным током, иметь в себе максимальный, независимый или нулевой токовый расцепитель. Также есть классификация по выдержке времени, по контактам, по внешним проводникам, по степени защиты и присоединению проводников.

Число полюсов

По числу полюсов бывает одно-, двух-, трех- и четырехполюсная модель. Чаще всего используется в работе одно- и двух-полюсная модель, несмотря на сниженный класс автоматических выключателей защиты.

Обратите внимание! Это характеристика показывает тот факт, сколько можно подключить проводов к аппарату, чтобы защитить сеть. Однополюсная модель как одна из самых распространенных

Однополюсная модель как одна из самых распространенных

Время токовый параметр

Время-токовая характеристика автомата — зависимость времени срабатывания устройства от энергии электричества, которая протекает через него. Прописывается на каждом устройстве буквой В, С и Д. В первом случае аппарат выключается за 20 секунд. Создан для домашнего использования. Во втором случае автомат выключается за 10 секунд. Применяется как в быту, так и в промышленной сфере. Автовыключатели, имеющие последнюю техническую характеристику, используются только в промышленности. Они работают с током в 14 ампер и выключаются за 10 секунд. Эту разновидность эффективно используют в проводке.

Номинальный ток

Всего на данный момент известно о двенадцати модификационных моделей автоматов, которые отличаются по номинальному току. Этот параметр ответственен за то, чтобы при превышении номинального напряжения срабатывал автомат. Аппарат с малым номиналом используется там, где малое количество электрооборудования. Выключатели в 16 ампер позволяют обеспечить бесперебойной работой всей квартиры. Автоматы с номиналом в 32 ампера защищают проводку квартиры. Аппараты, имеющие большое значение амперов, используются для силового оборудования, имеющего большую мощность.

Модель с номинальным током в 16 ампер

Отключающая способность

Отключающая способность — характеристика, при которой автомат срабатывает, если напряжение в сети выше установленного номинального токового значения.

Автоматы ABB. Принцип срабатывания

В нормальном режиме работы автоматы ABB пропускают через себя ток, не превышающий номинальный, бесконечное время. Но если в линиях, на которых установлены автоматы ABB, возникает перегрузка (ток – который не значительно превышает номинальный), и в этом случае автоматы ABB отключает тепловой расцепитель. Биметаллическая пластина(5) теплового расцепителя нагревается (перегрузка) и приводит в действие механизм отключения автомата ABB. Срабатывание теплового расцепителя при превышении I ном. от 1,13 до 1,45 произойдет за время превышающее 1 час, свыше 1,45 от I ном. за время меньше 1-ого часа. То есть тепловой расцепитель будет отключать автомат ABB, когда вы на этот кабель подключите несколько обогревателей и электрических чайников.

Если же на линии и устройствах, подключенных к ней, происходит короткое замыкание, т.е. «появляется» ток в несколько раз, превышающий номинальный, в этом случае у автоматов ABB срабатывает электромагнитный расцепитель, который и отключает автоматы ABB. Ток в разы превышающий номинальный, протекает по обмотке соленоида (9), наводит магнитный поток который перемещает сердечник катушки, размыкая контакты у автомата ABB. В отличие от теплового расцепителя, электромагнитный срабатывает за доли секунд, практически мгновенно отключая автоматы ABB.

Характеристики электромагнитного расцепителя

По характеристике срабатывания электромагнитного расцепителя, автоматы ABB делятся на следующие типы (классы):

Автоматы ABB тип B (3-5)*Iном – для жилых и коммерческих помещений, повсеместно используются в Европе. Я рекомендую ставить автоматы АББ с характеристикой B на все кабельные линии в квартирах и частных домах, за исключением тех, которых большие пусковые токи (насосы, двигатели и др.).

Автоматы ABB тип С (5-10)*Iном – самый распространенный тип в России. В старых сетях, где линии в плохом состоянии, и токи КЗ могут быть небольшими, автоматы ABB типа C могут вообще не сработать. В новых щитах правильно ставить автоматы “В”.

Автоматы ABB тип D от (10-20)*Iном – применяют в основном в промышленности, в цепях управления двигателей, станков, низковольтных трансформаторах и других устройств, где большие пусковые токи.

Автоматы ABB тип К от (10-14)*Iном – применяют для защиты электродвигателей, трансформаторов и цепей управления.

Автоматы ABB тип Z (2-3)*Iном – защита цепей управления от КЗ и небольших продолжительных перегрузок.

Обозначение характеристики (типа) электромагнитного расцепителя у автоматов ABB наносится на корпус.

В зависимости от чувствительности (типа электромагнитного расцепителя), автоматы ABB выпускают с разными номинальными токами. Т.к. автоматы с характеристикой В более чувствительны, чем C и D, то ABB менее 6 А их не делает:

Автоматы ABB тип B (номинальные токи от 6 до 63 А)

Автоматы ABB тип С и тип D (номинальные токи от 0,5 до 63 А)

Рабочая наибольшая ОС

Пример автоматического выключателя NS630N с расцепителем STR23SE, отрегулированным на 0,9In (Ir = 360 А)

Вероятность наиболее неблагоприятной ситуации крайне мала. Обычно при возникновении аварийных ситуаций токи КЗ значительно меньше предельной отключающей способности автоматического выключателя (Icu). Этим объясняется длительный срок службы защитных устройств в реальных эксплуатационных условиях.

Однако нельзя исключать возможность повторного возникновения КЗ через небольшой промежуток времени после включения питания. Чтобы увеличить запас по надежности, в промышленных моделях нормируют дополнительный параметр Ics. Соответствующее значение указывают в сопроводительной документации на изделие, как % от Icu по стандартной градации:

• 25;
• 50;
• 75;
• 100.

Типовыми испытаниями проверяют сохранение коммутационных способностей автоматического выключателя после 3-х циклов с разрывом цепи после КЗ. После завершения процедуры уточняют соответствие скорости отключения и других технических параметров паспортным данным производителя.

Дополнительными испытаниями устанавливают действительное значение максимального тока (пиковый уровень) – Icm. В этом случае кроме амплитуды сигнала значение имеет скорость изменения энергетических параметров. В расчетных формулах применяют соответствующий поправочный коэффициент, который в свою очередь зависим от cos ϕ.

Основные понятия номинальных токов и характеристик автоматических выключателей

Для начала приведем график, на котором отражено время отключения автомата в зависимости от соотношения токов в системе и температур. Это, так называемая, время токовая характеристика .

Заштрихованная зона — это место, в котором питание отключает электромагнитный расцепитель тока. Зависимость времени от токов примерно прямоугольная, что говорит о слабой задержке отключения ввиду прочих факторов. Одновременно видно, что в этой зоне автомату сложно принять решение отключать питание или нет.

Страховкой от ошибки служит тепловой расцепитель. Он, перегревшись, обесточит линию, даже если номинальный ток автоматического выключателя не превысил критических значений. Как раз отсутствие такого превышения и приводит иногда к тому, что отключение питания не происходит. Для того чтобы своими руками не установить в щиток мину замедленного действия и необходимо понимать, как правильно рассчитать номиналы автоматических выключателей . и что необходимо учесть, даже если Вы уверены в расчёте.

Например, температурные интервалы. Если посмотреть на эту таблицу, хорошо видно как меняется допустимая номинальная отключающая способность автоматических выключателей при изменении температуры.

Обратите внимание, что при повышении температуры автоматы плавно уходят вниз, то есть снижается сила тока, при которой будет отключение питания. При охлаждении зависимость менее линейна, но примерно похожа

То есть номиналы при отрицательной температуре ВЫШЕ .

Эту температурную шкалу необходимо учитывать для того, что бы понимать, как выбрать автомат для уличного щитка в частном доме. Иначе зимой даже электрический чайник подожжет дом.

Вы удивитесь, но ничего особенного тут нет. Это то самое, что известно в электротехнике как явление сверхпроводимости. Ряд проводников при охлаждении до сверхнизких температур становятся сверхпроводниками, утрачивая сопротивление. В бытовых условиях это заметно при охлаждении электромагнитного расцепителя до температур ниже 25 градусов. Это не так страшно, просто об этом надо помнить.

1. Номинальный ток автоматических выключателей — это параметр, при котором автомат никак не реагирует на питание участка сети, являясь, по сути, пассивным сопротивлением.
2. Номинальное напряжение — это производный параметр, который позволяет автомату избегать «паразитного отключения» в случае резкого изменения входного напряжения. При этом силы тока также меняются, и в сетях с проблемными напряжениями постоянные отключения были бы неизбежны.
3. Температура в катушке теплового расцепителя, которая может расти вне зависимости от регистрируемых электромагнитом перепадов тока, и станет причиной отключения питания.

Эти три параметра как раз та самая защита, которая позволяет быть уверенными в своевременном отключении питания проблемного участка цепи. Если сказать простыми словами, то автомат внимательно следит за силой тока в охраняемой цепи, сравнивая силу тока, напряжение, рост потребления и даже нештатные изменения токов утечки, если это дифавтомат .

В ситуации, когда ток начинает расти, автомат настораживается, и несколько синусоид очень внимательно следит что происходит. При этом электромагнитный расцепитель также приводится в состояние «повышенной готовности». Если ситуация не изменилась – питание отключается. Это тот самый график выше – время срабатывания выключателя. Задержка нужна не потому, что современные материалы не позволяют обеспечить мгновенное обесточивание, а для того, чтобы пусковые токи бытовых приборов не приводили к отключению питания.

Отсюда ещё одна номинальная отключающая способность автоматических выключателей избегать ложных выключений – способность отделить включение прибора от проблемы в сети. Время отключения, как характеристика, позволяющая автомату не сгореть, при кратковременном изменении параметров тока превышающих номинальные.

Теперь посмотрим на устройство автоматического выключателя:

На этом рисунке хорошо видно, что даже при отказе теплового и электромагнитного расцепителей, невозможности ручного отключения, при перегреве автомата произойдёт расплавление плавкого проводника. Да, при этом автомат выйдет из строя и своими руками его уже не починить, но задача отключения питания будет выполнена. Несмотря на то, что наличие этой страховки не включено в параметры, это тоже номинальная отключающая способность автоматического выключателя – время выгорания резервного проводника. Все эти параметры и есть номиналы автоматических выключателей, которые необходимо учитывать, прежде чем выбрать и установить автомат в свой щиток.

Сигнальные элементы

У обычного автоматического выключателя существует всего два положения:

включено

отключено

У некоторых моделей присутствует третье — аварийное отключение. Те кто плотно работает с промышленными моделями ВА, АЕ и другими, рассчитанными на большие токи, с этим знаком не понаслышке.

Язычок автомата заняв среднее промежуточное положение, как бы сам демонстрирует каким образом он был отключен. То есть, отключился он аварийно из-за короткого замыкания или перегрузки, либо был отключен вручную каким-то человеком.

В отдельных марках модульных моделей, это можно увидеть и определить по глазку, который окрашивается в тот или иной цвет, в зависимости от срабатывания.

Эта функция очень удобна, когда вы или кто-то другой, обслуживает большое количество щитовых не в одиночку, а с напарниками. Для щитка в квартире, данную опцию можно считать излишней.

А вот для РЩ-0,4кв в подъезде, она не помешает.

Еще один цветной «глазок», который может присутствовать в автомате, расположен в подвижной части отключающего рычажка.

Заметьте, что это не просто надпись ON или OFF, которая показывает включен аппарат или выключен. Это цветной сигнальный элемент демонстрирующий реальное положение контактов. Замкнуты они или разомкнуты.

Если автомат выключен и его «язычок» находится внизу, то полосочка зеленая. Это говорит о том, что контакты действительно разорвались.

В том случае, если сигнальный элемент не поменял свой цвет, значит контакты на самом деле не разошлись (прикипели, сварились и т.д.).

Такое хоть и редко, но тоже встречается.

Классы (характеристики срабатывания) автоматических выключателей

Классы или характеристики срабатывания определяются от разброса величины срабатывания. Самые используемые классы – B, C и D

«B»

Используется в бытовых, осветительных и других сетях с небольшим или нулевым пусковым превышением тока. Такие автоматы устанавливаются непосредственно у потребителя. Электромагнитный расцепитель в таких приборах срабатывает при превышении тока в 3 и более раз.

«C»

Рекомендуется устанавливать в сетях со смешанной нагрузкой с умеренными пусковыми токами. Также используются в бытовых сетях, но защищают группу потребителей. Самый популярный автомат у электриков. Отличаются большей перегрузочной способностью по сравнению с устройствами класса B. Минимальный ток срабатывания должен превышать номинал в 5 и более раз.

«D»

Устройства данного класса защищают электродвигатели, у которых пусковой ток значительно превышает номинальный. Отличаются большой перегрузочной способностью. Минимальный ток срабатывания равен десяти номинальным.

Вы здесь

Выбор автоматического выключателя

Выбор автоматического выключателя проводят по его основным характеристикам:

Номинальное рабочее напряжение Ue (B)	Указанное напряжение означает максимальное допустимое значение в течении длительного времени. При меньших напряжениях отдельные характеристики могут изменяться и даже улучшаться, например, отключающая способность.
Номинальное напряжение изоляции Ui (кB)	Характеризует изоляционные свойства аппарата, определяется в ходе его испытаний высоким напряжением (импульсным и промышленной частоты).
Номинальное импульсное выдерживаемое напряжение Uimp (кВ)	Номинальное импульсное выдерживаемое напряжение – пиковое значение импульсного напряжения заданной формы и полярности, которое может выдержать аппарат без повреждений.
Номинальный ток In (А)	Это наибольший ток, который автоматический выключатель может проводить в продолжительном режиме при температуре окружающего воздуха 40°С по стандарту ГОСТ Р 50030.2-99 и 30°С по стандарту ГОСТ Р 50345-99. При более высоких температурах значение номинального тока уменьшается.
Номинальная предельная наибольшая отключающая способность Icu (кА)	Это наибольший ток короткого замыкания, который автоматический выключатель способен отключить при данном напряжении и коэффициенте мощности. Испытания на Icu проводятся по схеме O-t-CO, где О – отключение, t – выдержка времени, СО – включение с последующим автоматическим выключением.
Номинальная наибольшая отключающая способность Icn	По окончании испытания автоматический выключатель должен сохранять свои изоляционные свойства и способность к отключению в соответствии с требованиями стандарта.
Отключающая способность	На автоматические выключатели часто наносят два значения отключающей способности. Это объясняется тем, что в разных стандартах используются разные условия испытаний. 10000 : стандарт ГОСТ Р 50345-99 (IEC 60898) для аппаратов бытового и аналогичного назначения, где при неквалифицированном обращении возможно неоднократное включение неисправной цепи. Наибольшая отключающая способность (в амперах) указывается в прямоугольнике без указания единицы измерения. 10 kA: стандарт ГОСТ Р 50030.2-99 (IEC 60947-2) для всех применений, где требуется определенная квалификация обслуживающего персонала. В этом случае наибольшая отключающая способность указывается с единицей измерения (кA).
Номинальная рабочая наибольшая отключающая способность Ics	Это величина, выражаемая в процентах от Icu: 25% (только для категории А), 50%, 75% или 100%. Автоматический выключатель должен нормально работать после неоднократного отключения тока Ics при испытании в последовательности О-СО-СО.
Номинальный кратковременно выдерживаемый сквозной ток Icw (кА)	Это ток короткого замыкания, который автоматический выключатель категории В (см. ниже) способен выдерживать в течение установленного времени без изменения своих характеристик. Этот параметр используется для обеспечения селективности срабатывания аппаратов. Соответствующий выключатель может оставаться замкнутым до тех пор пока значение I2 t не превысит значения Icw2 . Величина Icw – один из наиболее важных показателей автоматического выключателя. Значение Icw указывается для тока, действующего в течение 1 с. Для других длительностей надо вводить соответствующие обозначения, например Icw0,2 . При этом необходимо убедиться в том, что величина I2 t, характеризующая тепловой нагрев до момента срабатывания расположенного ниже аппарата защиты, действительно меньше, чем Icw2 t.
Номинальная наибольшая включающая способность Icm (кА, пиковое значение)	Это максимальное значение тока, который аппарат способен удовлетворительно выдерживать в условиях, оговоренных стандартом. Аппараты, не имеющие функции защиты (например, выключатели), должны выдерживать ток короткого замыкания, значение и длительность которого определяются параметрами срабатывания присоединенного аппарата защиты.

Отключающая способность — выключатель

Отключающая способность выключателей существенно зависит от амплитуды и скорости восстановления напряжения ( СВН) па контактах после обрыва тока.
 

Отключающая способность выключателя остается практически постоянной, а токи к. Это обусловливает необходимость периодической проверки соответствия отключающей способности выключателя изменившимся условиям в целях его своевременной реконструкции или смены.
 

Отключающая способность выключателя — это тот наибольший ток, который выключатель способен отключить при данном восстанавливающемся напряжении и заданных условиях эксплуатации.
 

Отключающая способность выключателя определяется условиями, существующими в прямых испытаниях.
 

Отключающая способность выключателя нагрузки зависит от частоты и амплитуды восстанавливающегося напряжения так же, как у обычных выключателей.
 

Масляный выключатель типа.

Отключающая способность выключателей старой серии была относительно невелика — не превышала 2 500 Мва.
 

Коммутационная отключающая способность выключателя характеризуется номинальным током отключения IOHOM, который может отключить выключатель при наибольшем рабочем напряжении и нормированных условиях восстановления напряжения.
 

Мерой отключающей способности выключателя принято считать отключаемый ток при определенном напряжении цепи или мощность отключения.
 

Если предельная отключающая способность выключателя при / в, н и Ка.
 

Как определяется отключающая способность выключателя в условиях возможного теплового или электрического пробоя.
 

Требования к отключающей способности выключателей, устанавливаемых в распределительных устройствах собственных нужд, определяются суммарной мощностью двигателей, приключенных к шинам в момент аварии. При возникновении короткого замыкания на шинах собственных нужд, питающихся по нормальной схеме, ток поступает из системы через рабочий трансформатор собственных нужд и от асинхронных двигателей, присоединенных к этим шинам. Однако максимального значения ток короткого замыкания может достигать при питании собственных нужд от резервного источника.
 

Для увеличения отключающей способности выключателей проводят следующие мероприятия.
 

Для увеличения отключающей способности выключателей и уменьшения времени гашения электрической дуги при размыкании тока применяют трансформаторное масло, газы, сжатый воздух. Масляные выключатели изготовляют с большим и малым объемами масла.
 

Количественная зависимость отключающей способности выключателей от величины и формы кривой восстанавливающегося напряжения различна для разных выключателей, но почти для всех выключателей является общим падение отключающей способности с ростом СВН. Особенно велика эта зависимость для воздушных выключателей.
 

Характеристики срабатывания защитных автоматических выключателей

Класс АВ, определяющийся этим параметром, обозначается латинским литером и проставляется на корпусной части автомата перед цифрой, соответствующей номинальному току.

В соответствии с классификацией, установленной ПУЭ, защитные автоматы подразделяются на несколько категорий.

Автоматы типа МА

Отличительная черта таких устройств – отсутствие в них теплового расцепителя. Аппараты этого класса устанавливают в цепях подключения электрических моторов и других мощных агрегатов.

Приборы класса А

Автоматы типа А, как было сказано, обладают самой высокой чувствительностью. Тепловой расцепитель в устройствах с времятоковой характеристикой А чаще всего срабатывает при превышении силой тока номинала АВ на 30%.

Катушка электромагнитного расцепления обесточивает сеть в течение примерно 0,05 сек, если электроток в цепи превышает номинальный на 100%. Если по какой-либо причине после увеличения силы потока электронов в два раза электромагнитный соленоид не сработал, биметаллический расцепитель отключает питание в течение 20 – 30 сек.

Автоматы, имеющие времятоковую характеристику А, включаются в линии, при работе которых недопустимы даже кратковременные перегрузки. К таковым относятся цепи с включенными в них полупроводниковыми элементами.

Защитные устройства класса B

Аппараты категории B обладают меньшей чувствительностью, чем относящиеся к типу A. Электромагнитный расцепитель в них срабатывает при превышении номинального тока на 200%, а время на срабатывание составляет 0,015 сек. Срабатывание биметаллической пластины в размыкателе с характеристикой B при аналогичном превышении номинала АВ занимает 4-5 сек.

Оборудование этого типа предназначено для установки в линиях, в которые включены розетки, приборы освещения и в других цепях, где пусковое повышение электротока отсутствует либо имеет минимальное значение.

Автоматы категории C

Устройства типа C наиболее распространены в бытовых сетях. Их перегрузочная способность еще выше, чем у ранее описанных. Для того, чтобы произошло срабатывание соленоида электромагнитного расцепления, установленного в таком приборе, нужно, чтобы проходящий через него поток электронов превысил номинальную величину в 5 раз. Срабатывание теплового расцепителя при пятикратном превышении номинала аппарата защиты происходит через 1,5 сек.

Установка автоматических выключателей с времятоковой характеристикой C, как мы и говорили, обычно производится в бытовых сетях. Они отлично справляются с ролью вводных устройств для защиты общей сети, в то время как для отдельных веток, к которым подключены группы розеток и осветительные приборы, хорошо подходят аппараты категории B.

Автоматические выключатели категории Д

Эти устройства имеют наиболее высокую перегрузочную способность. Для срабатывания электромагнитной катушки, установленной в аппарате такого типа, нужно, чтобы номинал по электротоку защитного автомата был превышен как минимум в 10 раз.

Срабатывание теплового расцепителя в этом случае происходит через 0,4 сек.

Устройства с характеристикой D наиболее часто используются в общих сетях зданий и сооружений, где они играют подстраховочную роль. Их срабатывание происходит в том случае, если не произошло своевременного отключения электроэнергии автоматами защиты цепи в отдельных помещениях. Также их устанавливают в цепях с большой величиной пусковых токов, к которым подключены, например, электромоторы.

Защитные устройства категории K и Z

Автоматы этих типов распространены гораздо меньше, чем те, о которых было рассказано выше. Приборы типа K имеют большой разброс в величинах тока, необходимых для электромагнитного расцепления. Так, для цепи переменного тока этот показатель должен превышать номинальный в 12 раз, а для постоянного – в 18. Срабатывание электромагнитного соленоида происходит не более чем через 0,02 сек. Срабатывание теплового расцепителя в таком оборудовании может произойти при превышении величины номинального тока всего на 5%.

Этими особенностями обусловлено применение устройств типа K в цепях с исключительно индуктивной нагрузкой.

Приборы типа Z тоже имеют разные токи срабатывания соленоида электромагнитного расцепления, но разброс при этом не столь велик, как в АВ категории K. В цепях переменного тока для их отключения превышение токового номинала должно быть трехкратным, а в сетях постоянного – величина электротока должна быть в 4,5 раза больше номинальной.

Аппараты с характеристикой Z используются только в линиях, к которым подключены электронные устройства.

Наглядно про категории автоматов на видео:

Что такое отключающая способность автоматического выключателя

Ряд автоматических выключателей в щитке

Автомат устанавливают в цепи электроснабжения. При чрезмерном увеличении потребляемой мощности происходит нагрев биметаллического элемента. На определенном уровне температуры значительное изменение его формы разрывает контакт линии проводника.

Другое защитное устройство разрывает цепь при появлении сильного тока. Кроме короткого замыкания аналогичную реакцию вызывает подключение слишком мощной реактивной нагрузки, например, сварочного аппарата. В опасной ситуации электромагнитная катушка перемещает приводной механизм выключателя.

Автоматы для квартиры

Автоматический выключатель как часть домашней электросети обеспечивает:

• удобство ручного соединения цепи подключения с источником питания;
• качественное проведение токов при рабочей нагрузке;
• защитное выключение в случае аварийной ситуации.

Оптимальная величина тока срабатывания переключателя – на 10-15 % меньше тока основной сети.

Типы АВ для помещений

В дом или квартиру монтируют одно из устройств:

• установочные – пластмассовый диэлектрический корпус предотвращает случайное касание к узлам под напряжением, доступ влаги и мусора;
• универсальные – можно ставить вне щитка в защитные короба;
• быстродействующие – отключаются за 5 мс;
• небыстродействующие – срабатывают за 10-100 мс;
• селективные – переключатель с регулировкой времени срабатывания.