Назначение электроустановок и автоматических выключателей: Автоматические выключатели — устройство, характеристики…

Назначение и устройство автоматических выключателей

Автоматические выключатели предназначены для установки в силовых распределительных щитках. Основное их назначение – компенсирование перепадов напряжения, а также отключение определенного участка электрической сети. Автоматы, или сокращенно ВА, предназначены для установки в начале электрической цепи, на входе здания, квартиры, дома.

В настоящее время на рынке представлено достаточно большое разнообразие автоматических выключателей, которые предназначены не только для отсечки токов высокого номинала при скачках напряжения, но и от перегрузки участка электрической цепи, а также от пониженных нагрузок сети. По своему виду все автоматические выключатели делят на:

• селективные;
• нормативные;
• быстродействующие.

Стандартное время отсекания у селективных и нормативных автоматов — в пределах 0,02-0,1 сек. А вот у быстродействующих на порядок выше, и достигает значения — в 0,05 сек.

На всех автоматах имеются крепежные элементы, позволяющие их монтировать в электрические коробки, щитки и т.д., которые оборудованы специальной крепежной планкой в задней части.

Монтаж автоматических выключателей в коробку не сложен. Для этого вам необходимо его прижать задней частью к монтажной планке коробки и немного прижать до характерного щелчка. Если вам необходимо будет автомат снять, то вам необходимо будет потянуть ушко, расположенное сверху автомата.

Принцип работы автоматического выключателя

Механизм автомата и находится внутри пластикового корпуса. Кроме того здесь находятся ещё и предохранительные устройства или расцепители, которых может быть два – электромагнитный и тепловой. Они предназначены для отсечки электрической цепи.

Тепловой расцепитель – это биметаллическая пластинка, которая, в случае прохождения токов высокого значения, выпрямляется, размыкая электрическую цепь. Это достаточно медленный прерыватель.

Электромагнитный расцепитель представляет собой специальную катушку, которая рассчитана на токи определенного порогового значения. В том случае, если данное значение превысило норму – катушка разрывает электрическую цепь. Благодаря этому свойству – автомат с электромагнитным расцепителем имеет значительно короткое время отсечки.

Уровень чувствительности автоматов

В современных автоматах имеется возможность отключения напряжения в двух вариантах. Первый из них – быстрый. Благодаря электромагнитному расцепителю автомат срабатывает при превышении напряжения более чем на 140% (это пороговое значение для стандартных автоматов). Если превышение напряжения не достигает заданного уровня, то со временем, от перегрева, сработает тепловой расцепитель.

В зависимости от тепловых характеристик самого расцепителя, напряжения, а также температуры окружающей среды – процесс отсечки может длиться и несколько часов.

Полярность автоматических выключателей

Все современные автоматы также делятся и в зависимости от полюсов. Это значит, что автомат может иметь несколько электрических линий, которые будут независимы одна от другой, но объединенные одним отключающим механизмом. В настоящее время автоматы могут иметь 1,2,3,4 полюса.

Пороговая сила тока автоматического выключателя

Автоматические выключатели также делятся и по определенной пороговой чувствительности. Это позволяет отсечь от сети напряжение соответствующей силы тока. Автоматы с номинальным значением изготавливаются и настраиваются на заводе-изготовителе. Значение этого показателя прописывается на самом автомате.

В частном строительстве и быту используют автоматические выключатели с такими значениями силы тока: 3А, 6А, 10А, 16А, 25А, 32А, 40А, 63А, 100А, 160А. Кроме того существуют и автоматические выключатели с повышенными показателями – это 1000А, 2600А, которые не используют в частном строительстве. Это значение показывает нам общую мощность потребителей электрической цепи, которые будут находиться под контролем заданного автомата. Помимо общей мощности приборов также необходимо учитывать и электропроводку электроцепи, розетки, выключатели и т.д.

Типы современных автоматических выключателей

В настоящее время все автоматы делятся производителями на несколько типов, обозначаемых определенными буквами:

• А – предназначен для работы в цепях, имеющих полупроводниковые приборы, а также довольно большой протяженности;
• В – ставятся в цепи системы освещения общего назначения;
• С – устанавливаются в цепях систем освещения, а также и в электроустановках, имеющих умеренные пусковые токи. К таким установкам относят двигатели, трансформаторы.
• D – устанавливаются в цепи активно-индуктивной нагрузки. Кроме того эти автоматы можно ставить и на электродвигатели, имеющие большие пусковые токи.

• К – автоматы, предназначенные для установки в сетях с индуктивными нагрузками.
• Z – обеспечивают защиту электронных приборов.

Школа ремонта

Автоматический выключатель назначение, конструкция классификация

В данной статье узнаете что такое автоматический выключатель, его назначение, конструкция, характеристики и классификации.

Автоматический выключатель — это переключающее устройство, которое прерывает ненормальный ток или ток повреждения. Это механическое устройство, которое нарушает поток тока большой величины (неисправности) и, кроме того, выполняет функцию выключателя. Автоматический выключатель в основном предназначен для замыкания или размыкания электрической цепи, что защищает электрическую систему от повреждений.

Для чего нужен автоматический выключатель

Есть два основных назначения.

• Во-первых, чтобы предотвратить огонь. Разрыв предохранителей и автоматических выключателей срабатывает при превышении их номинального тока. Без них избыточный ток, протекающий в цепи (из-за перегрузки или неисправности), может привести к нагреву кабелей и, в конечном итоге, к перегоранию.
• Во-вторых, для защиты от поражения электрическим током. Если в приборе возникает неисправность, вследствие которой проводник под напряжением должен был войти в контакт с металлическим корпусом, конструкция электрической цепи (в большинстве установок, но не во всех) такова, что это приведет к сильному току, протекающему от проводника под напряжением к земле. Разрыв предохранителей или срабатывание автоматического выключателя, отключение питания и обеспечение безопасности оператора такого оборудования.

Принцип работы выключателя

Автоматический выключатель состоит из неподвижных и подвижных контактов. Эти контакты касаются друг друга и проводят ток в нормальных условиях, когда цепь замкнута. Когда автоматический выключатель замкнут, токонесущие контакты, называемые электродами, зацепляются друг с другом под давлением пружины.

В нормальном рабочем состоянии плечи выключателя могут быть открыты или закрыты для переключения и технического обслуживания системы. Для размыкания выключателя требуется только давление на триггер.

Всякий раз, когда происходит сбой в какой-либо части системы, катушка отключения выключателя получает питание, и подвижные контакты разъединяются каким-либо механизмом, тем самым размыкая цепь.

Конструкция автоматического выключателя

Основной автоматический выключатель состоит из простого выключателя, подключенного либо к биметаллической полосе, либо к электромагниту. Диаграмма выше показывает типичную конструкцию электромагнита.

Горячий провод в цепи соединяется с двумя концами выключателя. Когда переключатель находится в положении «включено», электричество может течь от нижней клеммы, через электромагнит, до подвижного контакта, через стационарный контакт и наружу к верхней клемме.

Электричество намагничивает электромагнит. Увеличение тока повышает магнитную силу электромагнита, а уменьшение тока снижает магнетизм. Когда ток переходит на небезопасный уровень, электромагнит достаточно силен, чтобы опустить металлический рычаг, соединенный с тягой переключателя. Вся связь смещается, отклоняя движущийся контакт от неподвижного контакта, чтобы разорвать цепь. Электричество отключается.

Характеристики

1) Номинальное рабочее напряжение (Ue)

Объяснение: рабочее напряжение, на которое рассчитан автоматический выключатель. Один выключатель может быть рассчитан на несколько напряжений или может быть совместим как с переменным, так и с постоянным напряжением.

2) Номинальное напряжение изоляции (Ui)

Это напряжение, при котором выключатель испытывается в лабораторных условиях. В целях безопасности это значение всегда выше номинального напряжения.

3) Номинальное импульсно-выдерживаемое напряжение (Uimp)

Максимальное пиковое напряжение, которое может выдержать автоматический выключатель без повреждений. Уимп часто имеет значение в несколько тысяч вольт.

4) Номинальный ток (в)

Максимальный ток, который допускает автоматический выключатель без отключения. Все, что выше этого значения, в конечном итоге приведет к отключению. Низкие уровни максимального тока отключают тепловую защиту в течение нескольких минут, а резкие пики тока (неисправность линии, короткое замыкание) вызывают мгновенное отключение.

5) Сервисная разрывная мощность (Ics)

Это самый большой ток короткого замыкания, который автоматический выключатель может прервать, не понеся повреждений.

6) Максимальная разрывная мощность (Icu)

Максимальный ток повреждения, который может прервать автоматический выключатель. Тем не менее, устройство постоянно повреждено при всех токах повреждения выше отключающей способности.

7) Механическая жизнь

Среднее количество раз, когда ручка выключателя может работать вручную до отказа.

8) Электрическая жизнь

Среднее количество раз, когда выключатель может отключиться до отказа.

Классификация

Существует несколько методов классификации выключателей. По типу тока их можно классифицировать как автоматические выключатели переменного тока и автоматические выключатели постоянного тока.

Выключатели переменного тока могут быть классифицированы на основе номинальных напряжений. Автоматические выключатели ниже номинального напряжения 1000 В называются низковольтными автоматическими выключателями, а свыше 1000 В называются высоковольтными выключателями. Тем не менее, наиболее общий способ классификации автоматических выключателей основан на затухании дуги, например, автоматических выключателях / миниатюрных автоматических выключателях, масляных автоматических выключателях (типа бака или наливного масла), минимальных масляных автоматических выключателей, воздуха, автоматические выключатели, выключатели на основе гексафторида серы и вакуумные выключатели. Все высоковольтные автоматические выключатели можно классифицировать по двум основным категориям: масляные автоматические выключатели и безмасляные автоматические выключатели.

В масляных выключателях используется диэлектрическое масло (трансформаторное масло) для гашения дуги. Масляные автоматические выключатели могут быть далее разделены на два класса: автоматические автоматические выключатели и автоматические выключатели с низким содержанием масла или минимальные масляные автоматические выключатели.

В маслобойных автоматических выключателях трансформаторное масло, которым они заправлены, используется для гашения дуги при размыкании контактов выключателя. Масло также служит изолятором для токопроводящих частей друг от друга и от заземленной емкости. Рейтинги варьируются от 25 МВА при 2,5 кВ до 5000 МВА при 230 кВ.

Различные типы устройств доступны как для внутренних, так и для наружных работ при различных уровнях напряжения. В автоматических выключателях с низким содержанием масла или минимальным содержанием масла масло используется для гашения дуги под воздействием взрыва и используется главным образом для этой функции, а не для изоляции токоведущих частей от земли. В таких выключателях камера, заполненная масляной дугой, расположена внутри полости фарфорового изолятора, который изолирует токоведущие части выключателя от земли.

Эти автоматические выключатели могут использоваться для диапазона напряжений от 33 кВ до 220 кВ и отключающей способности от 1500 МВА до 7500 МВА. Другой тип масляного выключателя — масляный импульсный выключатель. В этом выключателе дугогасящая масляная струя создается поршневым насосом, который получает внешнее питание с помощью пружины или сжатого воздуха.

Струя масла направлена ​​на зазор, образованный между разделительными контактами выключателя, чтобы погасить дугу. Масляно-импульсный выключатель имеет много характеристик и характеристик, аналогичных характеристикам воздушных выключателей.

Основные типы безмасляных автоматических выключателей:

1. Водяные автоматические выключатели, в которых вода используется для гашения дуги.

2. Воздушные автоматические выключатели, в которых дуга инициируется и гасится в статическом воздухе, в котором движется дуга. Такие выключатели используются для низких напряжений, как правило, до напряжений 15 кВ и разрывных мощностей до 500 МВА.

3. Воздушные автоматические выключатели, в которых воздушный поток используется для выдувания дуги. В современных воздушно-струйных автоматических выключателях сжатый воздух накапливается в резервуаре и выпускается через сопло для создания высокоскоростной струи, что используется для гашения дуги. Воздушные воздушные выключатели используются для внутренних работ в области среднего высокого напряжения и для средней разрывной мощности — как правило, до напряжений 15 кВ и мощностей до 2500 МВА. Воздушные автоматические выключатели в настоящее время используются в высоковольтных цепях на внешних распределительных устройствах для линий 220 кВ.

4. Автоматические выключатели с гексафторидом серы, в которых SF ₆ под давлением используется для гашения дуги. Газ SF ₆ обладает превосходными диэлектрическими, дугогасящими, химическими и другими физическими свойствами и доказал свое превосходство над другими дугогасящими средами, такими как масло или воздух.

5. Вакуумные выключатели, в которых неподвижные и движущиеся контакты размещены внутри герметичного вакуумного прерывателя. Дуга гасится, поскольку контакты разделены в высоком вакууме. Вакуумные автоматические выключатели являются более эффективными, менее громоздкими, более дешевыми по стоимости, незначительным обслуживанием и более длительным сроком службы.

1. Масляные автоматические выключатели :

Это самый старый тип автоматических выключателей. Разделительные контакты выключателей выполнены с возможностью разделения внутри изоляционного масла, которое обладает лучшими изоляционными свойствами, чем воздух. При возникновении неисправности, когда контакты прерывателя размыкаются под маслом, между ними возникает дуга, и тепло дуги испаряет окружающее масло и диссоциирует ее на значительный объем газообразного водорода (газообразный водород вместе с небольшим процентом метана, этилена и ацетилен) при высоком давлении.

На повышение давления и расход газов влияют конструкция устройства управления дугой, скорость перемещения контакта, энергия, выделяемая дугой и т. Д. Масло отталкивается от дуги, а расширяющийся пузырь водородного газа окружает дугу и соседнюю часть контактов.

Затухание дуги облегчается главным образом двумя процессами:

Во-первых, газообразный водород обладает высокой теплопроводностью и охлаждает дугу.

Во-вторых, газ создает турбулентность в масле и нагнетает ее в пространство между контактами после окончательного прерывания дуги при нулевом токе. В результате дуга гаснет, а ток цепи прерывается.

Масляные выключатели обладают достоинствами надежности, простоты и относительной дешевизны.

Масляные выключатели можно разделить на:

1. Масляные автоматические выключатели, использующие большое количество масла, также называемого типом мертвого резервуара, поскольку резервуар удерживается на потенциале земли. Такие выключатели доступны во всех классификациях напряжения и номинальных напряжений для внутреннего и наружного применения.

2. Автоматические выключатели с низким содержанием масла, которые работают с минимальным количеством масла, поэтому иногда их называют минимальными масляными выключателями или выключателями с небольшим количеством масла. Эти автоматические выключатели также иногда называют автоматическими выключателями в баке, потому что масляный бак изолирован от земли.

Масло может быть перемещено в зону дуги после того, как ток достигнет нуля, с помощью следующих действий:

(i) Из-за давления, вызванного естественным напором масла,

(ii) давлением, создаваемым действием самой дуги,

(iii) давлением, вызванным внешними средствами.

Таким образом, масляные автоматические выключатели могут быть классифицированы как:

(i) Автоматические масляные выключатели.

(ii) Самовзрывные или самогенерируемые масляные автоматические выключатели

(iii) Внешние масляные автоматические выключатели под давлением или масляные автоматические выключатели с принудительной струей или импульсные масляные автоматические выключатели.

Масло как дугогасящая среда имеет следующие преимущества и недостатки:

Преимущества:

(i) Энергия дуги поглощается при разложении масла.

(ii) Образующийся газ, который в основном представляет собой водород, имеет высокую скорость диффузии и высокое поглощение тепла при переходе из двухатомного в монотомное состояние и, таким образом, обеспечивает хорошие охлаждающие свойства.

(iii) Масло обладает высокой диэлектрической прочностью и обеспечивает изоляцию между контактами после того, как дуга будет окончательно погашена, и было время, чтобы масло просочилось в зазор между контактами.

(iv) Охлаждающее масло представляет охлаждающую поверхность в непосредственной близости от дуги.

(v) Используемое масло (такое как трансформаторное масло) является очень хорошим изолятором и обеспечивает меньший зазор между проводниками линии и компонентами заземления.

Недостатки:

(i) Масло является легковоспламеняющимся и может привести к пожару, если неисправный масляный выключатель выйдет из строя под давлением и станет причиной взрыва.

(ii) Существует риск образования взрывоопасной смеси с воздухом.

(iii) Из-за разложения масла в дуге масло загрязняется частицами углерода, что снижает его электрическую прочность. Следовательно, требуется периодическое обслуживание и замена.

Техническое обслуживание масляных выключателей:

После того как автоматический выключатель несколько раз прервал токи короткого замыкания или несколько раз токи нагрузки, контакты могут сгореть из-за искрения. Кроме того, диэлектрическое масло обугливается вблизи контактов, тем самым теряя часть своей диэлектрической прочности. Это приводит к снижению отключающей способности выключателя.

Поэтому для технического обслуживания масляного выключателя требуется проверка и замена контактов и масла. Рекомендуется проверять автоматический выключатель с регулярными интервалами в 3 или 6 месяцев. Согласно ISS 335-1963 масло в хорошем состоянии должно выдерживать 40 кВ в течение одной минуты в стандартной чашке для испытания масла с зазором 4 мм между сферическими электродами.

При проверке масляного выключателя рекомендуется проверить следующее:

1. Все токоведущие части должны быть проверены, и дуговые контакты должны быть проверены в случае необходимости.

2. Необходимо проверить диэлектрическую прочность, состояние и уровень масла. Если диэлектрическая прочность низкая или масло сильно обесцвечено, замените его.

3. Осмотрите изоляцию на предмет возможных повреждений. Очистите поверхность и удалите отложения углерода. Никогда не используйте свободные хлопковые отходы для этой цели.

4. Проверьте механизм закрытия, отключения и блокировки.

5. Проверьте сигнальные устройства и лампы.

6. Перед закрытием резервуара убедитесь, что не осталось никаких инструментов, что накладки и ограждения резервуара находятся на своем месте и надежно закреплены, а прокладка резервуара находится в хорошем состоянии.

2. Воздушные автоматические выключатели:

Прерывание дуги в нефти связано с образованием газообразного водорода вследствие разложения нефти. Этот факт привел к изучению прерывания дуги в воздухе. Без сомнения, дугообразные свойства водорода намного превосходят воздух, но воздух имеет несколько преимуществ по сравнению с нефтью в качестве охлаждающей среды.

Это:

1. Устранение риска возгорания и технического обслуживания, связанных с использованием масла.

2. Отсутствие механических напряжений, которые создаются давлением газа и движением масла.

3. Устранение затрат на регулярную замену масла, возникающую из-за износа масла при последовательной операции разрыва.

Относительно худшие дугогасящие свойства воздуха можно компенсировать с помощью различных принципов управления дугой и работы воздуха при высоких давлениях.

В воздушном выключателе разъединение контактов и гашение дуги происходит на воздухе при атмосферном давлении. В таких автоматических выключателях используется принцип высокого сопротивления. Дуга быстро удлиняется с помощью направляющих и дугогасительных камер, а сопротивление дуге увеличивается за счет охлаждения, удлинения и расщепления.дуга Сопротивление дуги увеличивается до такой степени, что падение напряжения на дуге становится больше, чем системное напряжение, и дуга гаснет при нулевом токе переменного тока.

Воздушные автоматические выключатели используются в цепях постоянного тока и цепях переменного тока до 12 000 вольт. Такие выключатели обычно бывают внутреннего типа и устанавливаются на вертикальных панелях или в распределительном устройстве в помещении. Автоматические выключатели переменного тока широко используются в распределительных устройствах среднего и низкого напряжения внутри помещений.

3. Воздушные выключатели:

Недостатками масляных автоматических выключателей являются опасность пожара из-за воспламеняющегося масла, ухудшения качества масла, необходимости периодической замены и сложности контакта с контактами в целях технического обслуживания. Это привело к разработке автоматических выключателей, использующих сжатый воздух или газ в качестве прерывистой среды. Хотя газы, такие как азот, углекислый газ, водород или фреон, могут быть использованы в качестве среды для прерывания дуги, но сжатый воздух является приемлемой средой для прерывания цепи газовых выключателей.

Причины приведены ниже:

Азот обладает свойствами размыкания цепи, подобными сжатому воздуху, и его использование не дает дополнительных преимуществ. Недостаток диоксида углерода заключается в том, что его трудно контролировать из-за замерзания на клапанах и других ограниченных проходах. Без сомнения, водород увеличил разрывную способность, но он более дорогой и нуждается во вспомогательном оборудовании. Фреон обладает высокой диэлектрической прочностью и хорошими дугогасящими свойствами, но он дорог и разлагается дугой на кислотообразующие элементы. 

4. Серные гексафторидные (SF ₆ ) выключатели:

В автоматических выключателях (масляных автоматических выключателях, автоматических выключателях и пневматических выключателях) сила тушения возрастает относительно медленно после момента разъединения контакта, и, следовательно, дуга обычно гаснет после того, как прошло несколько полупериодов тока нуль. Для предотвращения повторного зажигания дуги требуется высокая диэлектрическая прочность пути дуги и быстрое восстановление после нулевого тока.

В случае высоковольтных автоматических выключателей эти свойства особенно необходимы для быстрого затухания дуги и меньшего времени для быстрого восстановления напряжения восстановления. Вакуумные выключатели и SF ₆выключатели обладают лучшими свойствами в этом отношении по сравнению с обычной объемной нефтью, минимальной нефтью, а также автоматическими выключателями воздушных взрыва. Поэтому современная тенденция заключается в использовании вакуумных выключателей и SF ₆ выключателей в системах высокого напряжения.

Нефть, очевидно легковоспламеняющееся вещество для гашения горячей дуги, является хорошо зарекомендовавшей себя средой, поскольку она выделяет водород, который благодаря своей низкой массе и высокой скорости является отличной охлаждающей средой. Но современные автоматические выключатели используют тяжелый газ SF ₆ в качестве среды для гашения дуги.

Газ SF ₆ благодаря своим превосходным диэлектрическим, дугогасящим, химическим и другим физическим свойствам доказал свое превосходство над другими средами, такими как масло или воздух, для использования в автоматических выключателях. Несколько типов выключателей SF ₆ были разработаны различными производителями в течение последних двух десятилетий для номинальных напряжений от 3,6 до 760 кВ.

До 1970-х годов в диапазоне средних и высоких напряжений использовались выключатели с воздушным, объемным, минимальным маслом и воздушным взрывом. В течение 1970-х годов были внедрены вакуумные выключатели для применений до номинального напряжения 36 кВ. Введены однофазные выключатели SF _{6 с} номинальным напряжением от 3,3 до 760 кВ. Уровни неисправностей и номинальные напряжения в энергосистеме увеличились. Масляные выключатели, автоматические выключатели с минимальным количеством масла, воздушно-струйные выключатели в настоящее время устаревают.

5. Автоматические выключатели постоянного тока:

Легкие выключатели постоянного тока используются с давних пор. Однако для систем HVDC отсутствуют подходящие автоматические выключатели. В настоящее время большинство систем HVDC имеют две клеммы, а в двухполюсной системе HVDC автоматические выключатели HVDC не требуются, поскольку ток короткого замыкания можно контролировать или устранять путем управления углом включения преобразователей. В многоконтактных системах HVDC возникнет необходимость в автоматических выключателях HVDC.

Проблемы прерывания постоянного тока:

Автоматический выключатель переменного тока легко прерывает дугу при нулевом собственном токе в волне переменного тока. При нулевом токе энергия (½Li ² ), которая должна быть прервана, также равна нулю. Контактный зазор должен охлаждать и восстанавливать диэлектрическую прочность, чтобы выдерживать естественное переходное напряжение восстановления. С автоматическими выключателями постоянного тока проблема является более сложной, поскольку форма сигнала постоянного тока не имеет нулей собственного тока. Принудительное прерывание дуги приведет к высокому переходному напряжению восстановления и повторному пуску без прерывания дуги и окончательного разрушения контактов выключателя.

При проектировании автоматических выключателей постоянного тока необходимо решить три основные проблемы.

Это:

(i) Создание искусственного тока ноль

(ii) Предотвращение повторных ударов и

(iii) Рассеяние накопленной энергии.

Принцип искусственного нулевого тока используется в автоматических выключателях постоянного тока для гашения дуги. Вводя параллельную цепь LC, токи дуги подвергаются колебаниям. Эти колебания являются серьезными и имеют несколько искусственных токовых нулей. Выключатель гасит дугу в одном из нулей искусственного тока. Пиковые токи колебаний должны быть больше, чем постоянный ток, который должен быть прерван.

Последовательный резонансный контур с L и C подключен через главные контакты M обычного выключателя переменного тока через вспомогательные контакты S _1, а резистор R подключен через контакты. При нормальных условиях работы главный контакт M и зарядные контакты St остаются замкнутыми, и конденсатор C заряжается до линейного напряжения через высокое сопротивление R. Контакты S ₁ разомкнуты и имеют линейное напряжение на них.

Для прерывания тока I _d главной цепи рабочий механизм размыкает контакты S ₂ и замыкает контакты S ₁. Это инициирует разряд конденсатора C через индуктивность L, главные контакты M и вспомогательные контакты S, создавая колебательный ток, показанный на рис. 10.20 (b). Таким образом создаются нули искусственного тока, и главные контакты M выключателя размыкаются при нулевом токе Z. После этого контакты S ₁ размыкаются, а контакты S ₂ замыкаются.

Другим способом прерывания постоянного тока основной цепи является его отвод на конденсатор, так что величина тока, который прерывается автоматическим выключателем, становится меньше. Это показано на рис. 10.21. Конденсатор С изначально не заряжен. Когда главные контакты М размыкаются, ток главной цепи отводится на конденсатор С. Таким образом, ток, который должен прерываться основными контактами М, становится меньше. Скорость нарастания восстановительного напряжения на М равна dV _c / dt = I _d / C. Нелинейный резистор R поглощает энергию без значительного увеличения напряжения на главных контактах М.

Проблема предотвращения повторных пусков является более острой в автоматических выключателях с постоянным током, где время прерывания тока очень мало (порядка 100 мкс). Таким образом, возникает резкий скачок перенапрягающего напряжения на клеммах выключателя, и автоматический выключатель должен выдерживать это напряжение.

Для создания хорошей деионизирующей дуги пространство между двумя стенками желоба может быть сужено для ограничения дуги, и одновременно оно может быть разделено на несколько более мелких дуг путем вставки решетки из вертикальных металлических пластин.

Большое количество энергии, сохраняемой в индуктивности цепи в начале прерывания и подаваемой выпрямителем в течение времени прерывания, должно рассеиваться, в противном случае она будет передаваться на емкость системы и устанавливать перенапряжения.

Защитный искровой разрядник может быть подключен через автоматический выключатель, чтобы уменьшить размер коммутирующего конденсатора. Это также будет поддерживать ненормальное напряжение, вызванное в момент переключения, на желаемом уровне. С помощью высокочастотных токов искровой разрядник действует как устройство рассеивания энергии. Альтернативно, через разрядник может быть подключен разрядник Zno, который будет ограничивать переходное восстановительное напряжение и поглощать связанную энергию.

Типы автоматических выключателей — какие бывают автоматы

Автоматическими выключателями называются устройства, задача которых состоит в защите электрической линии от воздействия мощного тока, способного вызвать перегрев кабеля с дальнейшим оплавлением изоляционного слоя и возгоранием. Возрастание силы тока может быть вызвано слишком большой нагрузкой, что происходит при превышении суммарной мощностью устройств той величины, которую кабель может выдержать по своему сечению – в этом случае отключение автомата происходит не сразу, а после того, как провод нагреется до определенного уровня. При КЗ ток возрастает многократно в течение доли секунды, и устройство тут же реагирует на него, мгновенно прекращая подачу электричества в цепь. В этом материале мы расскажем, какими бывают типы автоматических выключателей и их характеристики.

Автоматические защитные выключатели: классификация и различия

Помимо устройств защитного отключения, которые не используются по отдельности, есть 3 типа автоматов защиты сети. Они работают с нагрузками разной величины и отличаются между собой по своей конструкции. К ним относятся:

• Модульные АВ. Эти устройства монтируются в бытовых сетях, в которых протекают токи незначительной величины. Обычно имеют 1 или 2 полюса и ширину, кратную 1,75 см.

• Литые выключатели. Они предназначены для работы в промышленных сетях, с токами до 1 кА. Выполнены в литом корпусе, из-за чего и получили свое название.
• Воздушные электрические автоматы. Эти устройства могут иметь 3 или 4 полюса и выдерживают силу тока до 6,3 кА. Используются в электрических цепях с установками высокой мощности.

Существует еще одна разновидность автоматов для защиты электросети – дифференциальные. Мы не рассматриваем их отдельно, поскольку такие устройства представляют собой обычные автоматические выключатели, в состав которых входит УЗО.

Типы расцепителей

Расцепители являются основными рабочими компонентами АВ. Задача их состоит в том, чтобы при превышении допустимой величины тока разорвать цепь, тем самым прекратив подачу в нее электроэнергии. Существует два основных типа этих устройств, отличающихся друг от друга по принципу расцепления:

• Электромагнитные.
• Тепловые.

Расцепители электромагнитного типа обеспечивают практически моментальное срабатывание автоматического выключателя и обесточивание участка цепи при возникновении в нем сверхтока короткого замыкания.

Они представляют собой катушку (соленоид) с сердечником, втягивающимся внутрь под воздействием тока большой величины и заставляющим срабатывать отключающий элемент.

Основная часть теплового расцепителя – биметаллическая пластина. Когда через автомат проходит ток, превышающий номинальную величину защитного устройства, пластина начинает нагреваться и, изгибаясь в сторону, касается отключающего элемента, который срабатывает и обесточивает цепь. Время на срабатывание теплового расцепителя зависит от величины проходящего по пластине тока перегрузки.

Некоторые современные устройства оснащаются в качестве дополнения минимальными (нулевыми) расцепителями. Они выполняют функцию выключения АВ, когда напряжение падает ниже предельного значения, соответствующего техническим данным устройства. Существуют также дистанционные расцепители, с помощью которых можно не только отключать, но и включать АВ, даже не подходя к распределительному щиту.

Наличие этих опций значительно увеличивает стоимость аппарата.

Количество полюсов

Как уже было сказано, автомат защиты сети имеет полюса – от одного до четырех.

Подобрать для цепи устройство по их числу совсем несложно, достаточно лишь знать, где используются различные типы АВ:

• Однополюсники устанавливают для защиты линий, в которые включены розетки и осветительные приборы. Они монтируются на фазный провод, не захватывая нулевого.
• Двухполюсник нужно включать в цепь, к которой подсоединена бытовая техника с достаточно высокой мощностью (бойлеры, стиральные машинки, электрические плиты).
• Трехполюсники монтируются в сетях полупромышленного масшатаба, к которым могут подключаться такие устройства, как скважинные насосы или оборудование автомастерской.
• Четырехполюсные АВ позволяют защитить от КЗ и перегрузок электропроводку с четырьмя кабелями.

Применение автоматов различной полюсности – на следующем видео:

Характеристики автоматических выключателей

Существует еще одна классификация автоматов – по их характеристикам. Этот показатель обозначает степень чувствительности защитного прибора к превышению величины номинального тока. Соответствующая маркировка покажет, насколько быстро в случае возрастания тока среагирует устройство. Одни типы АВ срабатывают моментально, в то время как другим на это понадобится определенное время.

Существует следующая маркировка устройств по их чувствительности:

• A. Выключатели этого типа наиболее чувствительны и на повышение нагрузки реагируют мгновенно. В бытовые сети их практически не устанавливают, защищая с их помощью цепи, в которые включено высокоточное оборудование.
• B. Эти автоматы срабатывают при возрастании тока с незначительной задержкой. Обычно они включаются в линии с дорогостоящими бытовыми приборами (жидкокристаллические телевизоры, компьютеры и другие).
• C. Такие аппараты – самые распространенные в бытовых сетях. Отключение их происходит не сразу после повышения силы тока, а через некоторое время, что дает возможность ее нормализации при незначительном перепаде.
• D. Чувствительность этих приборов к возрастанию тока самая низкая из всех перечисленных типов. Их чаще всего устанавливают в щитках на подходе линии к зданию. Они обеспечивают подстраховку квартирных автоматов, и если те по какой-то причине не срабатывают, отключают общую сеть.

Особенности подбора автоматов

Некоторые люди думают, что самый надежный автоматический выключатель – это тот, который может выдерживать наибольший ток, а значит, именно он может обеспечить максимальную защиту цепи. Исходя из этой логики, к любой сети можно подключать автомат воздушного типа, и все проблемы будут решены. Однако это совсем не так.

Для защиты цепей с различными параметрами надо устанавливать аппараты с соответствующими возможностями.

 

Ошибки в подборе АВ чреваты неприятными последствиями. Если подсоединить к обычной бытовой цепи защитный аппарат, рассчитанный на высокую мощность, то он не будет обесточивать цепь, даже когда величина тока значительно превысит ту, которую может выдержать кабель. Изоляционный слой нагреется, затем начнет плавиться, но отключения не произойдет. Дело в том, что сила тока, разрушительная для кабеля, не превысит номинал АВ, и устройство «посчитает», что аварийной ситуации не было. Лишь когда расплавленная изоляция вызовет короткое замыкание, автомат отключится, но к тому времени может уже начаться пожар.

Приведем таблицу, в которой указаны номиналы автоматов для различных электросетей.

Если же устройство будет рассчитано на меньшую мощность, чем та, которую может выдержать линия и которой обладают подключенные приборы, цепь не сможет нормально работать. При включении аппаратуры АВ будет постоянно выбивать, а в конечном итоге под воздействием больших токов он выйдет из строя из-за «залипших» контактов.

Наглядно про типы автоматических выключателей на видео:

Заключение

Автоматический выключатель, характеристики и виды которого мы рассмотрели в этой статье, является очень важным устройством, которое обеспечивает защиту электрической линии от повреждений мощными токами. Эксплуатация сетей, не защищенных автоматами, запрещена Правилами устройства электроустановок. Самое главное – правильно подобрать тип АВ, который подойдет для конкретной сети.

Устройство, назначение и принцип действия автоматического выключателя

Автоматические выключатели – это устройства, которые предназначаются для защитного отключения цепей постоянного и переменного тока в случаях короткого замыкания, токовой перегрузки, снижения напряжения или его исчезновения. В отличии от плавких предохранителей автоматические выключатели имеют более точный ток отключения, могут многократно использоваться, а также при трехфазном исполнении при срабатывании предохранителя какая – то из фаз (одна либо две) могут остаться под напряжением, что является тоже аварийным режимом работы (особенно при питании трехфазных электродвигателей).

Автоматические выключатели классифицируют по выполняемым функциям, таким как:

• Автоматы минимального и максимального тока;
• Автоматы минимального напряжения;
• Обратной мощности;

Принцип действия автоматического выключателя

Мы рассмотрим принцип действия автоматического выключателя на примере автомата максимального тока. Его схема показана ниже:

Где: 1 – электромагнит, 2 – якорь, 3, 7 – пружины, 4 – ось, по которой движется якорь, 5 – защелка, 6 – рычаг, 8 – силовой контакт.

При протекании  номинального тока система работает нормально. Как только ток превысит допустимое значение уставки, последовательно включенный в цепь электромагнит 1, преодолеет усилие сдерживающей пружины 3 и втянет якорь 2, и провернувшись через ось 4 защелка 5 освободит рычаг 6. Тогда отключающая пружина 7 разомкнет силовые контакты 8. Такой автомат включается вручную.

В настоящее время созданы автоматы, которые имеют время отключения от 0,02 – 0,007 с на токи отключения 3000 – 5000 А.

Конструкции автоматических выключателей

Существует довольно много различных конструкций автоматических выключателей как цепей переменного, так и цепей постоянного тока. В последнее время очень широкое распространение получили автоматы малогабаритные, которые предназначаются для защиты от КЗ и токовых перегрузок сетей бытовых и производственных в установках на токи до 50 А и напряжением до 380 В.

Главным защитным средством в таких выключателях являются биметаллические или электромагнитные элементы, срабатывающие с определенной выдержкой времени при нагревании. Автоматы, в которых присутствует электромагнит, обладают довольно большим быстродействием, и этот фактор очень важен при коротких замыканиях.

Ниже показан пробочный автомат на ток 6 А и напряжением не превышающим 250 В:

Где: 1 – электромагнит, 2 –пластина биметаллическая, 3, 4 – кнопки включения и  выключения соответственно, 5 – расцепитель.

Биметаллическую пластину, как и электромагнит, включают в цепь последовательно. Если через автоматический выключатель протекает ток выше номинального,  пластина начинает нагреваться. При длительном протекании превышающего тока пластина 2 деформируется в следствии нагрева, и воздействует на механизм расцепителя 5. При возникновении в цепи короткого замыкания электромагнит 1, мгновенно втянет сердечник и этим тоже воздействует на расцепитель, который разомкнет цепь. Также данный тип автомата отключается вручную путем нажатия кнопки 4, а включение только ручное путем нажатия кнопки 3. Механизм расцепления выполняется в виде ломающегося рычага или защелки. Принципиальная электрическая схема автомата показана ниже:

Где: 1 – электромагнит, 2 – биметаллическая пластина.

Принцип действия трехфазных автоматических выключателей практически ничем не отличается от однофазных. Трехфазные выключатели снабжаются специальными дугогасительными камерами или катушками, в зависимости от мощности устройств.

Ниже приведено видео подробно описывающее работу автоматического выключателя:

Электрические автоматы. Виды и работа. Характеристики

С самого начала возникновения электричества инженеры стали думать над безопасностью электрических сетей и устройств от токовых перегрузок. Вследствие этого было сконструировано много разных устройств, которые отличаются надежной и качественной защитой. Одними из последних разработок стали электрические автоматы.

Этот прибор называется автоматическим по причине того, что он оснащен функцией отключения питания в автоматическом режиме, при возникновении коротких замыканий, перегрузок. Обычные предохранители после срабатывания подлежат замене на новые, а автоматы после устранения причин аварии можно снова включить.

Такое защитное устройство необходимо в любой схеме электрической сети. Защитный автомат защитит здание или помещение от разных аварийных ситуаций:

• Пожаров.
• Ударов человека током.
• Неисправностей электропроводки.

Виды и конструктивные особенности

Необходимо знать информацию о существующих видах автоматических выключателей, чтобы во время приобретения правильно выбрать подходящее устройство. Имеется классификация электрических автоматов по нескольким параметрам.

Отключающая способность

Это свойство определяет ток короткого замыкания, при котором автомат разомкнет цепь, тем самым отключит сеть и приборы, которые были подключены к сети. По этому свойству автоматы подразделяются:

• Автоматы на 4500 ампер, применяются для предотвращения неисправностей силовых линий жилых домов старой постройки.
• На 6000 ампер, используются для предотвращения аварий при замыканиях в сети домов в новостройках.
• На 10000 ампер, применяются в промышленности для защиты электрических установок. Ток такой величины может образоваться в непосредственной близости от подстанции.

Срабатывание автоматического выключателя возникает при замыканиях, сопровождающихся возникновением определенной величины тока.

Автомат защищает электропроводку от повреждения изоляции большим током.

Число полюсов

Это свойство говорит нам о наибольшем количестве проводов, которые возможно подключить к автомату для обеспечения защиты. При аварии, напряжение на этих полюсах отключаются.

Особенности автоматов с одним полюсом

Такие электрические автоматы наиболее простые по своей конструкции, и служат для защиты отдельных участков сети. К такому автоматическому выключателю можно подсоединить два провода: вход и выход.

Задачей таких устройств является защита электрической проводки от перегрузок и КЗ проводов. Нейтральный провод подключается к нулевой шине, в обход автомата. Заземление подключается отдельно.

Электрические автоматы с одним полюсом не являются вводными, так как при его отключении разрывается фаза, а нулевой провод по-прежнему остается соединенным с питанием. Это не обеспечивает защиту на 100%.

Свойства автоматов с двумя полюсами

В случаях, когда при аварии требуется полное отсоединение от электрической сети, используют автоматические выключатели с двумя полюсами. Они используются как вводные. В аварийных случаях, либо при коротком замыкании вся электрическая проводка отключается в одно время. Это дает возможность осуществлять работы по ремонту и обслуживанию, а также проведения работ по подключению оборудования, так как гарантирована полная безопасность.

Двухполюсные электрические автоматы используют, когда необходимо наличие отдельного выключателя для устройства, работающего от сети 220 вольт.

Автомат с двумя полюсами подключают к устройству с помощью четырех проводов. Из них два приходят от сети питания, а другие два выходят из него.

Трехполюсные электрические автоматы

В электрической сети, имеющей три фазы, применяются 3-полюсные автоматы. Заземление оставляют незащищенным, а проводники фаз соединяют с полюсами.

Трехполюсный автомат служит вводным устройством для любых трехфазных потребителей нагрузки. Чаще всего такой вариант исполнения автомата применяют в промышленных условиях для питания электричеством электродвигателей.

К автомату можно подключить 6 проводников, три из которых – фазы электрической сети, а остальные три выходящие от автомата, и обеспеченные защитой.

Использование четырехполюсного автомата

Чтобы обеспечить защитой трехфазную сеть с четырехпроводной системой проводников (например, электродвигатель, включенных по схеме «звезды»), применяют 4-полюсный автоматический выключатель. Он играет роль вводного устройства четырехпроводной сети.

Имеется возможность подключения к устройству восьми проводников. С одной стороны – три фазы и ноль, с другой стороны – выход трех фаз с нолем.

Время-токовая характеристика

Когда устройства, потребляющие электроэнергию, и электрическая сеть работают в нормальном режиме, то происходит обычное протекание тока. Это явление касается и электрического автомата. Но, в случае повышения силы тока по разным причинам выше номинального значения, происходит срабатывание расцепителя автомата, и цепь разрывается.

Параметр этого срабатывания называется время-токовой характеристикой электрического автомата. Она является зависимостью времени сработки автомата и соотношения между реальной силой тока, проходящей через автомат, и номинальным значением тока.

Важность этой характеристики заключается в том, что обеспечивается наименьшее число ложных срабатываний с одной стороны, и осуществляется защита по току, с другой стороны.

В энергетической промышленности бывают ситуации, когда кратковременное повышение тока не связано с аварией, и защита не должна срабатывать. Также происходит и с электрическими автоматами.

Время-токовые характеристики определяют, через какое время сработает защита, и какие параметры силы тока при этом возникнут. Чем больше перегрузка тем быстрее сработает автомат.

Электрические автоматы с маркировкой «В»

Автоматические выключатели категории «В», способны отключаться за 5 — 20 с. При этом значение тока составляет от 3 до 5 номинальных значений тока ≅0.02 с. Такие автоматы используются для защиты бытовых устройств, а также всей электропроводки квартир и домов.

Свойства автоматов с маркировкой «С»

Электрические автоматы этой категории могут выключиться за время 1 — 10 с, при 5 — 10 кратной токовой нагрузке ≅0.02 с. Такие применяют во многих областях, наиболее популярны для домов, квартир и других помещений.

Значение маркировки «D» на автомате

С таким классом автоматы используются в промышленности и выполнены в виде 3-полюсных и 4-полюсных исполнений. Их применяют для того, чтобы защитить мощные электрические моторы и разные трехфазные устройства. Время их сработки составляет до 10 секунд, при этом ток срабатывания может превышать номинальное значение в 14 раз. Это дает возможность с необходимым эффектом использовать его для защиты различных схем.

Электродвигатели со значительной мощностью чаще всего подключают через электрические автоматы с характеристикой «D», т.к. пусковой ток высокий.

Номинальный ток

Имеется 12 вариантов исполнения автоматов, которые различаются по характеристике номинального тока работы, от 1 до 63 ампер. Этот параметр определяет скорость выключения автомата при достижении предельного значения тока.

Автомат по этому свойству выбирают с учетом поперечного сечения жил проводов, допускаемому току.

Принцип действия электрических автоматов

Обычный режим

При обычной работе автомата управляющий рычаг взведен, ток поступает через провод питания на верхней клемме. Далее ток идет на неподвижный контакт, через него на подвижный контакт и по гибкому проводу на катушку соленоида. После него по проводу ток идет на биметаллическую пластину расцепителя. От него ток проходит на нижнюю клемму и дальше на нагрузку.

Режим перегрузки

Этот режим возникает при превышении номинального тока автомата. Биметаллическая пластина нагревается большим током, изгибается и размыкает цепь. Для действия пластины требуется время, которое зависит от значения проходящего тока.

Автоматический выключатель является аналоговым устройством. При его настройке есть определенные сложности. Ток срабатывания расцепителя настраивается на заводе специальным регулировочным винтом. После остывания пластины автомат снова может функционировать. Температура биметаллической пластины зависит от окружающей среды.

Расцепитель действует не сразу, давая возможность току к возврату номинального значения. Если ток не снижается, то расцепитель срабатывает. Перегрузка может возникнуть из-за мощных устройств на линии, либо подключении сразу нескольких устройств.

Режим короткого замыкания

При этом режиме ток возрастает очень быстро. Магнитное поле в катушке соленоида движет сердечник, приводящий в действие расцепитель, и отключает контакты сети питания, тем самым снимает аварийную нагрузку цепи и защищает сеть от возможного пожара и разрушения.

Электромагнитный расцепитель действует мгновенно, чем отличается от теплового расцепителя. При размыкании контактов рабочей цепи появляется электрическая дуга, величина которой зависит от тока в цепи. Она вызывает разрушение контактов. Чтобы предотвратить это отрицательное действие, сделана дугогасительная камера, которая состоит из параллельных пластин. В ней дуга затухает и исчезает. Возникающие газы отводятся в специальное отверстие.

Похожие темы:

Автоматические выключатели, типы, расцепители и принцип действия ВА

Выключателями называют обширный класс коммутационных аппаратов, способных соединять, разъединять и служить проводниками в электрических цепях в условиях протекания рабочих и аварийных токов.

Именно способность коммутировать повышенные токи, возникающие при отклонениях условий работы электрических сетей от нормального режима, отличает выключатели от других коммутирующих устройств, среди которых:

• разъединители, предназначенные для коммутации только токов холостого хода;
• выключатели нагрузки, способные разрывать номинальный рабочий ток электроустановки.

Назначение

Таким образом, технические свойства, которыми обладают автоматические выключатели (краткое обозначение ВА), позволяют использовать их в следующих целях:

• коммутирование электрических цепей;
• защита электроустановок путём их автоматического отключения при возникновении аварийного значения тока.

ВА используются в электрических сетях и электроустановках всех уровней напряжения, однако, общепринятый термин «автоматические выключатели» подразумевает низковольтные аппараты, работающие в условиях до 1000 вольт.

Часто встречаемые производители: ABB, IEK, Schneider-Electric, Legrand.

Те автоматы, что функционируют в сетях более высокого напряжения, называть «автоматическими» не принято что, конечно же, не вполне логично. Уровень автоматизации работы оборудования высокого напряжения обычно выше, чем низковольтного. Но главное не путаться в терминологии, чтобы понимать, о чём идёт речь.

Габариты на примере ABB (мм) в зависимости от числа полюсов. Размеры могут отличаться от других производителей, например, высота бывает 80, 88, 90, 104 мм.

Устройство и принцип работы

Одним из основных узлов автомата являются его силовые контакты. Включение ВА обычно осуществляется вручную — путём нажатия кнопки включения или поднятием вверх рукоятки управления. При этом производится взвод пружинного механизма, а элементы контактной группы прижимаются друг к другу с определённым усилием. Сохранение взведённого состояния пружинного механизма обеспечивается благодаря фиксирующей защёлке, удерживающей механический привод во включенном положении.

В разрезе, типовой примерный вид.

Отключение может быть произведено как вручную, так и автоматически, при срабатывании органа защиты выключателя. В простейшем случае, защитные функции выполняются двумя компонентами — электромагнитным и тепловым расцепителями.

Электромагнитный расцепитель

ЭР представляет собой токовую катушку (соленоид) с подвижным электромагнитным сердечником — бойком. Через катушку постоянно проходит ток питаемой электроустановки. Срабатывание соленоида происходит при определённом значении тока, протекающего через контакты автомата. Обычно это величина тока, в несколько раз, а то и на порядки превышающая номинальное значение. При возникновении в защищаемой цепи короткого замыкания, под воздействием аварийных значений, стержень соленоида выдвигается и давит на защёлку механического привода расцепителя. В результате ее освобождения, привод выключателя под действием силы пружины разрывает контакт.

Тепловой расцепитель

Тепловой расцепитель обычно состоит из биметаллической пластины, по которой протекает ток. На самом деле, ток может протекать не по самой пластине, а по намотанному на неё высокоомному проводнику, нагреваемому током и передающему тепло пластине. Биметаллическая пластина — это спаянные между собой тонкие полоски двух металлических сплавов. Материалы подбираются таким образом, чтобы коэффициент их теплового расширения имел большое различие. Необходимо это для того, чтобы при нагревании биметалла пластина изогнулась — ведь один из её слоёв расширяется гораздо более активно.

Далее, при достижении некоторого критического изгиба пластина воздействует на фиксатор защёлки, отключая выключатель. СтабЭксперт.ру напоминает, что параметры системы подобраны таким образом, чтобы разогрев пластины начинался при протекании по ней тока, превышающего номинальное значение на величину порядка 20%. При этом, чем больше значение тока, тем активнее происходит нагрев, следовательно, быстрее достигается критический изгиб и инициируется отключение автомата.

Разница расцепителей

Резюмируя описание работы этих двух механизмов, можно отметить, что расцепитель электромагнитного типа представляет собой токовую защиту без выдержки времени, которую называют токовой отсечкой. Токовая отсечка реагирует на сверхтоки, возникающие при коротких замыканиях в защищаемой сети.

Тепловой расцепитель позволяет реализовать интегральную зависимость времени срабатывания защиты от величины тока. Тепловая защита обеспечивает отключение оборудования при его перегрузке, когда потребляемый ток больше номинального на 20% и более. В этих условиях отсечка ещё не срабатывает, но длительное функционирование оборудования в таком режиме недопустимо.

Читайте еще: что такое и зачем нужен автомат диф?

Отличие от прочих коммутационных устройств

Может возникнуть вопрос, в чём заключается отличие автоматического выключателя от других коммутационных аппаратов, не способных коммутировать значительные токи. Дело в том, что коммутация токовых нагрузок, а именно их отключение, сопровождается возникновением электрической дуги. Причём, чем больше значение тока, тем сильнее дуговой разряд при отключении контактов. Горение дуги происходит в ионизированном воздушном пространстве, то есть, воздух становится электропроводящим. В зависимости от разрываемого тока и напряжения сети, дуговой разряд в промежутке определённой величины может вообще не погаснуть после отключения контактов.

Примером может служить дуговая электрическая сварка, где установив между электродом и деталью требуемый зазор, дугу можно поддерживать постоянно. Кроме этого, горящая в разрыве контактов электрическая дуга ионизирует окружающее пространство и вызывает междуфазное короткое замыкание в случае многополюсных коммутационных аппаратов.

Но это относится только к разъединителям. Автоматический выключатель оборудован специальными дугогасительными камерами, типовая конструкция которых содержит ряд параллельно расположенных пластин, они разделяют дугу на отдельные участки, где та и затухает. Также предусмотрен путь отвода образующихся при горении дуги газов. Персональной дугогасительной камерой оборудован каждый полюс автомата, что препятствует распространению ЭД на контакты соседних фаз.

Типы ВА (полюса и четыре группы)

Классифицировать типы автоматических выключателей можно по нескольким признакам, остановимся на некоторых из них.

Число полюсов: 1p, 2p, 3p и 4p

Данная характеристика показывает, какое количество независимых электрических цепей может коммутировать автомат. По этому параметру ВА делятся на однополюсные (обозначение 1p), двухполюсные (2p), трёхполюсные (3p) и четырёхполюсные (4p).

Каждый из полюсов представляет собой обособленный механический контакт, имеющий два вывода для подключения внешних электрических цепей. Иногда полюса называют главными цепями, т.е. это цепи контактов, предназначенных для коммутации токов защищаемой нагрузки.

Количество полюсов (1п, 2п, 3п, 4п) каждого выключателя можно определить без труда.

Понятие главных полюсов или цепей было введено, т.к. некоторые разновидности автоматов имеют до нескольких вспомогательных контактов. Эти контакты не предназначены для коммутации силовой электрической нагрузки и не оборудованы устройствами дугогашения. Есть еще вспомогательные контакты (называемые также блок-контактами), они работают в цепях сигнализации и блокировки.

Время-токовая характеристика

В зависимости от особенностей электрической цепи, автоматический выключатель должен обладать соответствующими свойствами защит. Значение токов короткого замыкания является характеристикой питающей сети, а не подключаемой нагрузки. Нагрузку одной и той же номинальной мощности и напряжения можно подключить к мощным шинам подстанции, либо к длинной линии электропередачи, на большом удалении от источника питания. СтабЭксперт.ру напоминает, что в первом случае ток короткого замыкания будет иметь максимальное значение, во втором, из-за влияния сопротивления линии электропередачи может быть значительно снижен. Таким образом, при выборе подходящего автоматического выключателя недостаточно учитывать только характеристики нагрузки, нужно иметь расчётные значения токов короткого замыкания в месте предполагаемой установки.

Читайте еще: наглядная схема и поключение УЗО?

Деление на группы A, B, C, D

Для работы в различных сетях выпускаются автоматические выключатели, обладающие различными время–токовыми характеристиками. По этому признаку, в соответствии с ГОСТ Р 50345-99, все автоматы делятся на четыре группы — «A», «B», «C» и «D». К аппаратам каждой из этих групп предъявляются свои требования в части защитных характеристик. Рассмотрим их подробнее.

К расцепителям автоматов с характеристикой типа «A» предъявляется одно требование: при протекании токов, превышающих номинальное значение в 5 раз, его отключение должно происходить за время, меньшее 0,1 с.

Например, выключатель рассчитан на номинальный ток 25 ампер, то есть, I_ном = 25А. При токе 5*I_ном= 125А, время срабатывания расцепителя должно быть меньше 0,1 с.

Что касается автоматов с характеристиками «B», «C» и «D», существуют как общие для всех трёх групп, так и индивидуальные требования. Они нормируют время отключения при различных уровнях превышения номинального тока:

• при токе 1,13 I_ном, то есть, превышающем номинальное значение на 13%, автоматы с номиналом до 63 ампер должны работать до отключения не менее одного часа, выключатели на ток свыше 63 ампер, соответственно не менее двух часов;
• ток 1,45 I_ном должен приводить к отключению автоматов с номиналом до 63 ампер менее, чем за один час, автоматов свыше 63 ампер – менее, чем за два часа;
• при превышении номинального тока на 155% (2,55 I_ном), автоматические выключатели до 32 ампер отключаются в течение времени от 1 до 60 секунд, автоматы более 32 ампер — от 1 до 120 с.

Характеристики отключения каждой из групп, выглядят следующим образом:

• тип «B» отключается более, чем за 0,1 секунду при троекратном превышении номинального тока и менее, чем за 0,1 сек. при десятикратном;
• отключение выключателей типа «C» — более 0,1 сек. при 5*I_ном, менее 0,1 сек. при 50 I_ном;
• автомат типа «D» не должен срабатывать ранее 0,1 сек. при десятикратном увеличении номинального тока.

Выключатели с выдержкой времени

Автоматические выключатели, оснащённые механизмом установки времени срабатывания вне зависимости от значения тока, называются селективными. Соответственно аппараты, не обладающие этим качеством относятся к неселективным. Рассмотрим, что такое селективность и зачем она нужна.

Селективность — это одно из основных качеств, которым должна обладать защита. Селективность заключается в необходимом и достаточном объёме защитных отключений повреждённого участка сети. Это означает, что в случае повреждения оборудования (например, короткого замыкания), защита должна отработать так, чтобы отключенным оказался только повреждённый сегмент схемы. Всё остальное оборудование должно при этом по возможности оставаться в работе. Какое отношение к этому имеет выдержка времени выключателя, покажем на примере.

Предположим, на вводе питания секции 0,4 кВ установлен выключатель «1». От этой секции питаются несколько отходящих линий через линейные выключатели. Пусть на одной из отходящих линий установлен выключатель «2».

Теперь предположим, что в самом начале этой линии произошло короткое замыкание. Какой выключатель должен быть отключен защитами, чтобы выделить только повреждённый участок? Конечно же, «2». Но ведь ток короткого замыкания в этой ситуации протекает через два выключателя – «1» и «2» (короткое замыкание подпитывается от источника через выключатель ввода «1»). Каким же образом обеспечить отключение только выключателя «2», ведь значение тока, протекающего через эти выключатели практически одинаково. Вот здесь и приходит на помощь возможность установления искусственной задержки времени отключения на автомате ввода «1». При этом защита просто не успевает сработать, так как линейный выключатель «2» отключит ток короткого замыкания без выдержки времени.

Далее:

назначение, виды, классификация, технические характеристики, установка, особенности эксплуатации, настройки и ремонта

Аппараты защиты — это устройства, которые предназначены для защиты электрических цепей, электрооборудования, машин и других агрегатов от любых угроз, мешающих нормальной работе этих устройств, а также для их защиты от перегрузок. Здесь важно отметить, что они должны быть правильно установлены, а эксплуатация должна проводиться точно в соответствии с инструкцией, иначе аппараты защиты сами могут стать причиной выхода оборудования из строя, взрыва, пожара и прочего.

Основные требования к приспособлениям

Для того чтобы прибор мог успешно эксплуатироваться, он должен удовлетворять следующим требованиям:

• Аппараты защиты ни в коем случае не должны иметь температуру сверх допустимой для них под нормальной нагрузкой электрической сети или электрического оборудования.
• Прибор не должен отключать оборудование от питания во время кратковременных перегрузок, к которым часто относится пусковой ток, ток при самозапуске и т. д.

При выборе плавких вставок для предохранителей необходимо основываться на номинальном токе в участке цепи, который и будет защищать данное устройство. Это правило выбора аппаратов защиты актуально в любом случае при выборе любого приспособления для защиты. Также важно понимать, что при длительном перегреве защитные качества значительно снижаются. Это негативно сказывается на приборах, так как в момент критической нагрузки они могут, к примеру, просто не отключиться, что приведет к аварии.

Аппараты защиты должны обязательно отключать сеть при возникновении длительных перегрузок внутри этой цепи. При этом должна обязательно соблюдаться обратная зависимость от тока по времени выдержки.

В любом случае устройство защиты должно отключать цепь в конце при возникновении короткого замыкания (КЗ). Если КЗ происходит в однофазной цепи, то отключение должно происходить в сети с глухозаземленной нейтралью. Если короткое замыкание происходит в двухфазной цепи, то в сети с изолированной нейтралью.

У аппаратов защиты электрических цепей имеется отключающая способность I _пр. Значение этого параметра должно соответствовать току короткого замыкания, который может возникнуть в начале защищаемого участка. Если же это значение будет ниже, чем максимально возможный ток КЗ, то процесс отключения участка цепи может не произойти вовсе или же произойти, но с задержкой. Из-за этого могут быть повреждены не только приборы, подключенные к этой сети, но и сам аппарат защиты электрической цепи. По этой причине коэффициент отключающей способности должен быть больше или же равен максимальному току короткого замыкания.

Предохранители плавкого типа

На сегодняшний день имеется несколько приборов для защиты электрических сетей, которые наиболее распространены. Одно из таких приспособлений — это плавкий предохранитель. Назначение аппарата защиты такого типа заключается в том, что он защищает сеть от перегрузок токового типа и от коротких замыканий.

На сегодняшний день существуют приборы разового применения, а также со сменными вставками. Эксплуатировать такие приспособления можно как в промышленных нуждах, так и в быту. Для этого есть приборы, которые используются в линиях до 1 кВ.

Кроме них есть высоковольтные устройства, применяющиеся на подстанциях, напряжение которых более 1000 В. Примером такого устройства может стать плавкий предохранитель на трансформаторах собственных нужд подстанций с 6/0,4 кВ.

Так как назначение этих аппаратов защиты — это защиты от КЗ и от токовых перегрузок, то они получили довольно широкое применение. Кроме того они очень просты и удобны в эксплуатации, их замена проводится также быстро и легко, а сами по себе они очень надежны. Все это привело к тому, что такие предохранители используются очень часто.

Для рассмотрения технических характеристик можно взять прибор ПР-2. В зависимости от номинального тока данный прибор выпускается с шестью видами патронов, которые отличаются по своему диаметру. В патроне каждого из них может устанавливаться вставка с расчетом на различный номинальный ток. К примеру, патрон, рассчитанный на ток 15 А, может быть снабжен вставкой и на 6 А, и на 10 А.

Кроме этой характеристики имеется также понятие нижнего и верхнего испытательного тока. Что касается нижнего значения испытательного тока, то это максимальное значение тока, при протекании которого в цепи на протяжении 1 часа не произойдет отключение участка цепи. Что касается верхнего значения, то это минимальный коэффициент тока, который при протекании в течение 1 часа в цепи расплавит вставку в аппарате защиты и управления.

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели играют ту же роль, что и плавкие предохранители, но при этом их конструкция более сложная. Однако это компенсируется тем, что использовать выключатели гораздо удобнее, чем предохранители. К примеру, если в сети появится короткое замыкание по причине старения изоляции, то выключатель способен отключить от питания поврежденный участок электрической цепи. При этом же аппарат управления и защиты сам по себе достаточно легко восстанавливается, после срабатывания он не требует замены на новый, а после проведения ремонтных работ способен снова надежно защищать подконтрольный ему участок цепи. Использовать такого рода выключатели очень удобно, если необходимо провести какие-либо регламентные ремонтные работы.

Что касается производства данных приборов, то основной показатель — это номинальный ток, на который рассчитан прибор. В этом плане наблюдается огромный выбор, что позволяет подобрать под каждую цепь наиболее подходящее устройство. Если говорить о рабочем напряжении, то они, как и предохранители, делятся на два вида: с напряжением до 1 кВ и высоковольтные с рабочим напряжением выше 1 кВ. Здесь важно добавить, что высоковольтные аппараты защиты электрооборудования и электрических цепей производятся вакуумными, с инертным газом или маслонаполненными. Такое исполнение позволяет на более высоком уровне осуществлять расцепление цепи при возникновении такой необходимости. Еще одно существенное отличие автоматических выключателей от предохранителей состоит в том, что они изготавливаются для эксплуатации не только в однофазных, но и в трехфазных цепях.

К примеру, при возникновении короткого замыкания на землю одной из жил электрического двигателя автоматический выключатель отключит все три фазы, а не одну поврежденную. Это существенное и ключевое отличие, так как, если отключить лишь одну фазу, то двигатель будет продолжать функционировать на двух фазах. Такой режим работы является аварийным и сильно снижает срок эксплуатации прибора, а может и вовсе привести к аварийному выходу из строя оборудования. Кроме того, выключатели автоматического типа производятся для работы как с переменным, так и с постоянным напряжением.

Тепловое и токовое реле

На сегодняшний день среди аппаратов защиты электрических сетей имеется и множество разнообразных видов реле.

Тепловое реле — это одно из наиболее распространенных устройств, которое способно защищать электрические двигатели, нагреватели, любые силовые приборы от такой проблемы, как ток перегрузки. Принцип действия данного прибора очень прост, и основан он на том, что электрический ток способен нагревать проводник, по которому он протекает. Основная рабочая деталь любого теплового реле — это биметаллическая пластина. При нагреве до определенной температуры эта пластина изгибается, чем и разрывает электрический контакт в цепи. Естественно, что нагрев пластины будет происходить до тех пор, пока не достигнет критической точки.

Кроме тепловых, имеются и другие типы аппаратов защиты, к примеру токовое реле, которое контролирует величину тока в сети. Есть также реле напряжения, которое будет реагировать на изменение напряжения в сети и реле дифференциального тока. Последний прибор — это аппарат защиты от токов утечки. Здесь важно отметить, что автоматические выключатели, как и плавкие предохранители, не могут среагировать на возникновение утечки тока, так как это значение достаточно мало. Но при этом данного значения вполне хватит, чтобы убить человека при соприкосновении с корпусом прибора, подверженного такой неисправности.

Если наблюдается большое количество электрических приборов, которые нуждаются в подключении реле дифференциального тока, то часто используются комбинированные автоматы, чтобы уменьшить габариты силового щита. Такими устройствами стали приспособления, сочетающие в себе автоматический выключатель и реле дифференциального тока — автоматы дифференциальной защиты, или же дифавтоматы. При использовании таких устройств не только снижается размер силового щита, но и сильно облегчается процесс установки аппарата защиты, что, в свою очередь, делает их более экономичными.

Характеристики теплового реле

Основная характеристика для тепловых реле — это время срабатывания, которое зависит от тока нагрузки. Другими словами, данная характеристика называется время-токовой. Если рассматривать общий случай, то до подачи нагрузки через реле будет протекать ток I₀. В таком случае нагрев биметаллической пластины будет составлять q₀. Во время проверки данной характеристики очень важно учитывать, из какого состояния (перегретого или холодного) осуществляется срабатывание прибора. Кроме того, при проверке данных устройств очень важно помнить, что пластина не является термически устойчивой при возникновении тока короткого замыкания.

Выбор тепловых реле осуществляется следующим образом. Номинальный ток такого защитного устройства выбирается исходя из номинальной нагрузки электрического двигателя. Выбранный ток реле должен составлять 1,2-1,3 от номинального тока электродвигателя (тока нагрузки). Другими словами, такое устройство сработает в том случае, если в течение 20 минут нагрузка будет составлять от 20 до 30 %.

Очень важно понимать, что на работу теплового реле значительное влияние оказывает окружающая температура воздуха. Из-за роста температуры окружающей среды будет уменьшаться ток срабатывания данного приспособления. Если данный показатель будет слишком сильно отличаться от номинального, то нужно будет либо провести дополнительную плавную регулировку реле, либо же покупать новый прибор, но с учетом реальной температуры окружающей среды в рабочей зоне этого агрегата.

Чтобы уменьшить влияние окружающей температуры на величину срабатывания тока, необходимо приобретать реле с большим номинальным значением нагрузки. Для того чтобы добиться правильного функционирования теплого устройства, устанавливать его стоит в том же помещении, в котором находится и контролируемый объект. Однако нужно помнить, что реле реагирует на температуру, а потому располагать его вблизи концентрированных источников тепла запрещается. Таким источниками считаются котлы, источники отопления и прочие похожие системы и приборы.

Выбор устройств

При выборе оборудования для защиты электроприемников и электрических сетей необходимо основываться на номинальных токах, на которые рассчитаны эти приспособления, а также на ток, питающий сеть, где будут установлены такие агрегаты.

Во время выбора аппарата защиты очень важно иметь в виду возникновение таких ненормальных режимов работы, как:

• короткие замыкания междуфазного типа;
• замыкание фазы на корпус;
• сильное увеличение тока, которое может быть вызвано неполным коротким замыканием или же перегрузкой технологического оборудования;
• полное исчезновение или слишком сильное снижение напряжения.

Что касается защиты от короткого замыкания, то она должна выполняться для всех электрических приемников. Основное требование заключается в том, что отключение прибора от сети при возникновении КЗ должно быть минимальным из возможных. При выборе аппаратов защиты также важно знать, что должна быть предусмотрена полная защита от тока перегрузки, за исключением нескольких следующих случаев:

• когда перегрузка электрических приемников по технологическим причинам просто невозможна или же маловероятна;
• если мощность электрического двигателя меньше 1 кВт.

Кроме того, аппарат защиты электроустановок может не иметь функции защиты от перегрузки, если он устанавливается для слежения за электрическим двигателем, который эксплуатируется в кратковременном или же повторно-кратковременном режиме. Исключением является установка любых электрических приборов в комнатах с повышенной пожароопасностью. В таких помещениях защита от перегрузки должна устанавливаться на все приборы без исключения.

Защита минимального напряжения должна быть установлена в ряде следующих случаев:

• для электрических двигателей, которые не допускают включения в сеть при полном напряжении;
• для электрических двигателей, у которых самопуск не допускается по ряду технологических причин, или же он является опасным для сотрудников;
• для любых других электрических двигателей, отключение питания которых необходимо для того, чтобы снизить до допустимой величины суммарную мощность всех подключенных электрических приемников в этой сети.

Разновидности токов и подбор защитного устройства

Наиболее опасным является ток короткого замыкания. Основная опасность заключается в том, что он намного больше, чем нормальный пусковой ток, а также его значение может сильно отличаться в зависимости от участка цепи, где он возникает. Таким образом, при проверке аппарата защиты, который предохраняет цепь от КЗ, он должен максимально быстро производить разъединение цепи при возникновении такой проблемы. При этом он ни в коем случае не должен срабатывать при возникновении в цепи нормального значения пускового тока любого электрического прибора.

Что касается тока перегрузки, то здесь все довольно понятно. Таким током считается любое значение характеристики, которое превышает номинальное значение тока электрического двигателя. Но здесь очень важно понимать, что не при каждом возникновении тока перегрузки защитное устройство должно осуществлять отключение контактов цепи. Это важно еще и потому, что кратковременная перегрузка как электродвигателя, так и электрической сети в некоторых случаях допустима. Здесь стоит добавить, что чем более кратковременна нагрузка, тем больших значений она может достигать. Исходя из этого становится понятно, в чем заключается основное преимущество некоторых приборов. Степень защиты аппаратов с «зависимой характеристикой» в данном случае является максимальной, так как время их срабатывания будет уменьшаться с увеличением кратности нагрузки в этот момент. Таким образом, такие приборы является идеальными для защиты от тока перегрузки.

Если подвести небольшой итог, то можно сказать следующее. Для защиты от короткого замыкания должен быть выбран безынерционный аппарат, который будет настроен на срабатывание тока, который значительно выше пускового значения. Для защиты от перегрузки, наоборот, коммутационный аппарат защиты должен обладать инерцией, а также зависимой характеристикой. Он должен быть подобран таким образом, чтобы он не срабатывал за то время, пока происходит нормальный пуск электрического устройства.

Недостатки разных видов защитных устройств

Плавкие предохранители, которые ранее широко применялись в качестве аппаратов защиты распределительных устройств, обладают следующим рядом недостатков:

• довольно ограниченная возможность для применения в качестве защиты от тока перегрузки, так как отстройка от пусковых токов достаточно сложна;
• электродвигатель продолжит работу на двух фазах, даже если третью отключит предохранитель, из-за чего двигатель часто выходит из строя;
• в определенных случаях отключаемая предельная мощность является недостаточной;
• отсутствует возможность быстро восстановить подачу питания после отключения.

Что касается воздушных типов автоматов, то они более совершенны, чем плавкие предохранители, но и они не лишены недостатков. Основная проблема использования электрических аппаратов защиты заключается в том, что они не избирательны в плане действия. Особенно это заметно, если возникает нерегулируемый ток отсечки у установочного автомата.

Есть установочные автоматы, в которых защита от перегрузки осуществляется при помощи тепловых расцепителей. Чувствительность и задержка у них хуже, чем у тепловых реле, но при этом они действую на все три фазы сразу. Что касается универсальных автоматов для защиты, то здесь она еще хуже. Это обосновано тем, что в наличии имеются только электромагнитные расцепители.

Часто используются магнитные пускатели, в которые встроены реле теплового типа. Такие защитные средства способны защитить электрическую цепь от тока перегрузки в двух фазах. Но так как тепловые реле обладают большой инерционностью, они не способны обеспечить защиту от короткого замыкания. Если установить в пускатель удерживающую катушку, то можно обеспечить защиту от минимального напряжения.

Качественную защиту и от тока перегрузки, и от короткого замыкания могут обеспечить лишь индукционные реле или же электромагнитные реле. Однако они способны работать лишь через отключающий аппарат, из-за чего схема с их подключением получается более сложной.

Если подвести краткий итог вышесказанному, то можно сделать два следующих вывода:

1. Для защиты электрических двигателей, чья мощность не превышает 55 кВт, от тока перегрузки чаще всего используются именно магнитные пускатели с плавкими предохранителями или же с воздушными аппаратами.
2. Если мощность электрического двигателя более 55 кВт, то для их защиты используются электромагнитные контакторы с воздушными аппаратами или защитными реле. Здесь очень важно помнить о том, что контактор не допустит разрыва цепи при возникновении короткого замыкания.

При подборе нужного устройства очень важно проводить расчет аппаратов защиты. Наиболее важная формула — это расчет номинального тока двигателя, которая позволит подобрать средство защиты с подходящими показателями. Формула имеет следующий вид:

I_н=Р_дв ÷(√3*U_н*cos ц*n), где:

I_н — это номинальный ток двигателя, который будет иметь размерность в А;

Р_дв — это мощность двигателя, которая представляется в кВт;

U_н — это номинальное напряжение в В;

cos ц — это коэффициент активной мощности;

n — это коэффициент полезного действия.

Зная эти данные, можно без труда рассчитать номинальный ток двигателя, а далее без труда подобрать подходящий по назначению аппарат защиты.

Разновидности повреждений средств защиты

Основное отличие средств защиты электрический цепей от других приборов заключается в том, что они не только фиксируют дефект, но и разъединяют цепь, если значения характеристик выходят за определенные пределы. Наиболее опасной проблемой, которая часто выводит из строя средства защиты, стало глухое короткое замыкание. Во время возникновения такого КЗ показатели тока достигают наиболее высоких значений.

Когда происходит разрыв цепи при возникновении такой проблемы, часто возникает электрическая дуга, которая за короткий промежуток времени вполне способна разрушить изоляцию и оплавить металлические детали аппарата.

Если возникает слишком большой ток перегрузки, то он может привести к тому, что возникнет перегрев токопроводящих деталей. Кроме того, возникают механические силы, которые значительно увеличивают износ отдельных элементов у оборудования, что иногда может привести даже к поломке приспособления.

Есть быстродействующие выключатели, которые подвержены таким проблемам, как задевание подвижного рычага и подвижного контакта о стенки дугогасительной камеры, а также замыкание шины размагничивающего витка на корпус. Достаточно часто наблюдается слишком сильный износ контактных поверхностей, поршней и цилиндров приводов.

Ремонт быстродействующих аппаратов

Ремонт аппарата защиты быстродействующего типа любого вида необходимо выполнять в одной и той же последовательности. Быстродействующий выключатель, или БВ, продувается чистым сжатым воздухом под давлением не более 300 кПа (3кгс/см²). После этого прибор протирается салфетками. Далее необходимо снять такие элементы, как дугогасительная камера, блокировочное устройство, пневматический привод, якорь с подвижным контактом, индуктивный шунт и другие.

Непосредственно ремонт прибора осуществляется на специальном ремонтном стенде. Дугогасительная камера разбирается, ее стенки очищаются в специальной дробеструйной установке, после чего они протираются и осматриваются. В верхней части данной камеры могут быть допущены сколы, если их размеры не превышают показателей 50х50 мм.Толщина стенок в местах разрыва должна быть от 4 до 8 мм. Необходимо провести измерение сопротивления между рогами дугогасительной камеры. Для некоторых образцов показатель должен быть не менее 5 МОм, а для некоторых не менее 10 МОм.

Поврежденная перегородка должна быть срублена по всей ее длине. Все похожие места срубов должны быть тщательно зачищены. После этого смазывают склеиваемые поверхности при помощи клеящего раствора на основе эпоксидной смолы. Если были обнаружены изломанные веерные листы, то их заменяют. Если находятся изогнутые, то их необходимо выровнять и вернуть в эксплуатацию. Имеется также дугогасительная катушка, которая должна быть очищена от нагара и оплавлений, если таковые имеются.

Согласование автоматических выключателей — Руководство по электрическому монтажу

Каскадная (или резервная защита)

В методе «каскадирования» используются свойства токоограничивающих автоматических выключателей, позволяющих устанавливать все расположенные ниже распределительные устройства, кабели и другие компоненты схемы со значительно более низкими характеристиками, чем это было бы необходимо в противном случае, что упрощает и снижает стоимость установки.

Определение каскадной техники

Ограничивая пиковое значение проходящего через него тока короткого замыкания, токоограничивающий выключатель позволяет использовать во всех цепях после его расположения распределительное устройство и компоненты цепей с гораздо более низкой отключающей способностью при коротком замыкании, а также тепловые и электромеханические. выдерживать возможности, которые в противном случае были бы необходимы.Уменьшение физических размеров и более низкие требования к производительности приводят к значительной экономии и упрощению монтажных работ. Можно отметить, что, хотя токоограничивающий выключатель оказывает влияние на цепи ниже по потоку, (очевидно) увеличивая полное сопротивление источника в условиях короткого замыкания, он не имеет такого эффекта ни в каких других условиях; например, при запуске большого двигателя (где очень желательно низкое сопротивление источника). Особенно интересна линейка токоограничивающих автоматических выключателей Compact NSX с мощными ограничивающими характеристиками.

Условия реализации

Как правило, необходимы лабораторные испытания, чтобы гарантировать выполнение условий реализации, требуемых национальными стандартами, и совместимые комбинации коммутационных устройств должны быть предоставлены производителем.

Большинство национальных стандартов допускают каскадную технику при условии, что количество энергии, «пропускаемой» ограничивающим выключателем, меньше энергии, которую все последующие выключатели и компоненты могут выдержать без повреждений.

На практике это можно проверить для выключателей только тестами, проведенными в лаборатории. Такие испытания проводят производители, которые предоставляют информацию в виде таблиц, чтобы пользователи могли уверенно спроектировать каскадную схему на основе комбинации рекомендуемых типов выключателей. В качестве примера Рисунок h57 показывает возможности каскадирования автоматических выключателей типов iC60, DT40N, C120 и NG125 при установке после токоограничивающих выключателей Compact NSX 250 N, H или L для 230/400 В или 240/415 V 3-х фазная установка.

Рис. H57 — Пример возможностей каскадного подключения в трехфазной сети 230/400 В или 240/415 В

ЦБ разведки и добычи			NSX250
			B	F	N	H	S	л
Icu (кА)			25	36	50	70	100	150
Нисходящий CB
Тип	Рейтинг (A)	Icu (кА)	Усиленная отключающая способность (кА)
iDPN [a]	1-40	6	10	10	10	10	10	10
iDPN N [а]	1–16	10	20	20	20	20	20	20
	25-40	10	16	16	16	16	16	16
iC60N	0,5-40	10	20	25	30	30	30	30
	50-63	10	20	25	25	25	25	25
iC60H	0,5-40	15	25	30	30	30	30	30
	50-63	15	25	25	25	25	25	25
iC60L	0,5-25	25	25	30	30	30	30	30
	32-40	20	25	30	30	30	30	30
	50-63	15	25	25	25	25	25	25
C120N	63-125	10	25	25	25	25	25	25
C120H	63-125	15	25	25	25	25	25	25
NG125N	1-125	25		36	36	36	50	70
NG125H	1-125	36			40	50	70	100
NG125L	1-80	50			50	70	100	150

1. ^ ^{1 2} 230 В фаза на нейтраль

Преимущества каскадирования

Ограничение тока выгодно для всех нижестоящих цепей, которые управляются соответствующим токоограничивающим выключателем.

Принцип не является ограничивающим, т. Е. Токоограничивающие выключатели могут быть установлены в любой точке установки, где в противном случае цепи ниже по потоку были бы неадекватно рассчитаны.

Результат:

• Упрощенный расчет тока короткого замыкания
• Упрощение, т. Е. Более широкий выбор распределительных устройств и приборов, расположенных ниже по потоку
• Использование более легких распределительных устройств и приборов с, как следствие, более низкой стоимостью
• Экономия места, так как легкое оборудование обычно имеет меньший объем

Принципы избирательности

Селективность важна для обеспечения бесперебойного питания и быстрой локализации неисправностей.

Избирательность достигается с помощью устройств защиты от перегрузки по току и замыкания на землю, если состояние отказа, возникающее в любой точке установки, устраняется защитным устройством, расположенным непосредственно перед местом повреждения, в то время как все другие защитные устройства остаются неизменными (см. Рисунок h58 ).

Рис. H58 — Принцип селективности

Селективность требуется для установки, питающей критические нагрузки, когда одна неисправность в одной цепи не должна вызывать прерывание питания других цепей.В серии IEC 60364 это обязательно для установки, обеспечивающей услуги безопасности (IEC60364-5-56 2009 560.7.4). Селективность также может требоваться некоторыми местными нормативными актами или для некоторых специальных приложений, например:

• Медицинский пункт
• Морской
• Высотное здание

Селективность настоятельно рекомендуется там, где непрерывность подачи питания критична из-за характера нагрузок.

• Дата-центр
• Инфраструктура (туннель, аэропорт…)
• Критический процесс

С точки зрения установки: Селективность достигается, когда максимальный ток короткого замыкания в точке установки ниже предела селективности автоматических выключателей, питающих эту точку установки.

Селективность должна проверяться для всех цепей, питаемых от одного источника, и для всех типов неисправностей:

• Перегрузка
• Короткое замыкание
• Замыкание на землю

Если система может питаться от разных источников (например, от сети или генераторной установки), то в обоих случаях необходимо проверять избирательность.

Селективность между двумя автоматическими выключателями может быть

• Итого: до отключающей способности автоматического выключателя
• Частично: до указанного значения в соответствии с характеристиками выключателя Рисунок h59, H50 и H51

Предлагаются различные решения для достижения селективности на основе:

• Текущий
• Время
• Энергия
• Логика

Фиг.h59 — Полная и частичная избирательность

Рис. H50 — Полная селективность между выключателями A и B

Рис. H51 — Частичная селективность между выключателями A и B

Селективность по току

см. (a) из Рисунок H52

Этот метод реализуется путем установки последовательных пороговых значений срабатывания на ступенчатых уровнях, от нижестоящих цепей (более низкие значения) к источнику (более высокие значения).

Избирательность может быть полной или частичной, в зависимости от конкретных условий, как указано выше.

Селективность по времени

см. (b) из Рисунок H52

Этот метод реализуется путем настройки отключающих устройств с задержкой по времени таким образом, чтобы реле, расположенные ниже по потоку, имели самое короткое время срабатывания с постепенно увеличивающимися задержками по направлению к источнику. В показанном двухуровневом расположении автоматический выключатель A на входе имеет задержку, достаточную для обеспечения полной селективности с B (например, Masterpact с электронным расцепителем).

Автоматические выключатели категории селективности B спроектированы для селективности на основе времени, предел селективности будет кратковременным выдерживаемым значением на входе (Icw)

Избирательность на основе комбинации двух предыдущих методов

см. (c) из Рисунок H52

Временная задержка, добавленная к схеме текущего уровня, может улучшить общие характеристики селективности.

У вышестоящего выключателя есть два порога магнитного срабатывания:

• Im A: магнитное отключение с задержкой или электронное отключение с короткой задержкой
• Ii: мгновенное отключение

Избирательность полная, если Isc B

Рис. H52 — Селективность по току, Селективность по времени, Комбинация обоих вариантов

Защита от токов короткого замыкания высокого уровня: селективность на основе уровней энергии дуги

Если кривые зависимости времени от тока наложены, селективность возможна с автоматическим выключателем-ограничителем, если они правильно скоординированы.

Принцип: Когда два автоматических выключателя A и B обнаруживают очень высокий ток короткого замыкания, их контакты размыкаются одновременно. В результате ток сильно ограничен.

• Очень высокая энергия дуги на уровне B вызывает отключение выключателя B
• Тогда энергия дуги ограничена на уровне A и недостаточна для отключения A

Рис. H53 — Селективность на основе энергии

Этот подход требует точного согласования уровней ограничения и уровней энергии отключения.Он реализован в линейке Compact NSX (токоограничивающий автоматический выключатель), а также в серии Compact NSX и acti 9. Это единственное решение, обеспечивающее селективность вплоть до высокого тока короткого замыкания с автоматическим выключателем категории селективности A согласно IEC60947-2.

Рис. H54 — Практический пример селективности на нескольких уровнях с автоматическими выключателями Schneider Electric (с электронными расцепителями)

Селективность повышена за счет каскадирования

Каскадирование между 2 устройствами обычно достигается с помощью отключения автоматического выключателя A, расположенного на входе, чтобы помочь выключателю B, расположенному на выходе, отключить ток.По принципу каскадирование противоречит избирательности. Но технология энергоселективности, реализованная в автоматических выключателях Compact NSX, позволяет улучшить отключающую способность выключателей, расположенных ниже по цепи, и сохранить высокую селективность.

Принцип следующий:

• Следующий ограничительный автоматический выключатель B обнаруживает очень высокий ток короткого замыкания. Отключение происходит очень быстро (<1 мс), а затем ограничивается ток
• Выключатель A, расположенный выше по цепи, имеет ограниченный ток короткого замыкания по сравнению с его отключающей способностью, но этот ток вызывает отталкивание контактов.В результате напряжение дуги увеличивает ограничение тока. Однако энергии дуги недостаточно для отключения автоматического выключателя. Таким образом, автоматический выключатель A помогает выключателю B отключиться, не срабатывая при этом сам. Предел селективности может

выше, чем Icu B, и селективность становится полной при снижении стоимости устройств

Логическая избирательность или «Блокировка последовательности зон — ZSI»

Возможны схемы селективности, основанные на логических методах, с использованием автоматических выключателей, оборудованных электронными расцепителями, предназначенными для этой цели (Compact, Masterpact) и соединенными с контрольными проводами.

Этот тип селективности может быть достигнут с помощью автоматических выключателей, оснащенных специально разработанными электронными расцепителями (Compact, Masterpact): Logic управляет только функциями кратковременной защиты (Isd, Tsd) и защиты от замыкания на землю (GFP). Избирательность. В частности, функция мгновенной защиты не задействована.

Одним из преимуществ этого решения является короткое время отключения, где бы ни находилась неисправность, с помощью автоматического выключателя категории селективности B.Селективность на основе времени в многоуровневой системе подразумевает длительное время отключения в исходной точке установки.

Настройки автоматических выключателей

• временная задержка: включение временных задержек необходимо, по крайней мере, для автоматического выключателя, получающего вход ZSI (ΔtD1> время отключения без задержки D2 и ΔtD2> время отключения без задержки D3)
Пороговые значения
• : правила для пороговых значений не применяются, но должно соблюдаться естественное каскадирование номиналов защитного устройства (IcrD1> IcrD2> IcrD3).

Примечание : Этот метод обеспечивает селективность даже с автоматическими выключателями аналогичного номинала.

Принципы

Активация функции логической селективности через передачу информации по контрольному проводу:

• Вход ZSI:
  • низкий уровень (нет отказов на выходе): функция защиты находится в режиме ожидания без временной задержки,
  • высокий уровень (наличие отказов на выходе): соответствующая функция защиты переходит в состояние временной задержки, установленное на устройстве.
• ZSI выход:
  • низкий уровень: расцепитель не обнаруживает неисправностей и не отправляет приказы,
  • высокий уровень: расцепитель обнаруживает неисправность и отправляет команду.

Эксплуатация

Контрольный провод каскадно соединяет защитные устройства установки (см. Рисунок H55). При возникновении неисправности каждый автоматический выключатель перед неисправностью (обнаружение неисправности) отправляет команду (выходной сигнал высокого уровня) и переводит вышестоящий автоматический выключатель на заданное время задержки (вход высокого уровня).Автоматический выключатель, расположенный чуть выше места повреждения, не получает никаких команд (вход низкого уровня) и, таким образом, срабатывает почти мгновенно.

Рис. H55 — Логическая избирательность.

.

Как работают автоматические выключатели | HowStuffWorks

Электросеть доставляет электроэнергию от электростанции в ваш дом. Внутри вашего дома электрический заряд движется по большой цепи, которая состоит из множества более мелких цепей. Один конец цепи, горячий провод , ведет к электростанции. Другой конец, называемый нулевым проводом , ведет к заземлению . Поскольку горячий провод подключается к источнику высокой энергии, а нейтральный провод подключается к электрически нейтральному источнику (земле), в цепи есть напряжение — заряд перемещается всякий раз, когда цепь замыкается.Ток, как говорят, равен , переменный ток , потому что он быстро меняет направление. (Для получения дополнительной информации см. Как работают распределительные сети.)

Электрораспределительная сеть подает электричество с постоянным напряжением (120 и 240 вольт в США), но сопротивление (и, следовательно, ток) в доме варьируется. Все различные лампочки и электроприборы обладают определенным сопротивлением, которое также называется нагрузкой .Это сопротивление заставляет прибор работать. Например, лампочка имеет внутри нить накала, которая очень устойчива к протекающему заряду. Заряд должен с большим трудом двигаться, что нагревает нить накала, заставляя ее светиться.

Объявление

В проводке здания горячий провод и нейтральный провод никогда не соприкасаются напрямую. Заряд, проходящий через цепь, всегда проходит через прибор, который действует как резистор. Таким образом, электрическое сопротивление в приборах ограничивает количество заряда, которое может протекать через цепь (при постоянном напряжении и постоянном сопротивлении ток также должен быть постоянным).В целях безопасности устройства предназначены для поддержания относительно низкого уровня тока. Слишком большой заряд, протекающий по цепи в определенное время, приведет к нагреву проводов устройства и проводки здания до опасного уровня, что может вызвать пожар.

Это поддерживает бесперебойную работу электрической системы в большинстве случаев. Но иногда что-то подключает горячий провод непосредственно к нейтральному проводу или что-то еще, ведущее к земле. Например, двигатель вентилятора может перегреться и расплавиться, в результате чего соединятся горячий и нейтральный провода.Или кто-то может забить гвоздь в стену, случайно пробив одну из линий электропередач. Когда горячий провод подключен непосредственно к земле, сопротивление в цепи минимальное, поэтому напряжение проталкивает через провод огромное количество заряда. Если это продолжится, провода могут перегреться и вызвать пожар.

Задача автоматического выключателя — отключать цепь всякий раз, когда ток поднимается выше безопасного уровня. В следующих разделах мы узнаем, как это происходит.

.

Выбор автоматического выключателя — Руководство по электрическому монтажу

Выбор ряда автоматических выключателей определяется: электрическими характеристиками установки, окружающей средой, нагрузками и потребностью в дистанционном управлении, а также типом предполагаемой системы связи.

Выбор выключателя

Выбор CB производится по:

• Электрические характеристики (переменный или постоянный ток, напряжение …) установки, для которой предназначен выключатель
• Окружающая среда: температура окружающей среды, в помещении киоска или распределительного щита, климатические условия и т. Д.
• Предполагаемый ток короткого замыкания в месте установки
• Характеристики защищаемых кабелей, сборных шин, шинопроводов и область применения (распределение, двигатель …)
• Координация с вышестоящим и / или последующим устройством: селективность, каскадирование, координация с выключателем нагрузки, контактором …
• Эксплуатационные характеристики: требования (или нет) к дистанционному управлению и индикации и связанным вспомогательным контактам, вспомогательным катушкам отключения, соединению
• Правила монтажа; в частности: защита от поражения электрическим током и теплового воздействия (см. Защита от поражения электрическим током и электрического пожара)
• Нагрузочные характеристики, такие как двигатели, люминесцентное освещение, светодиодное освещение, трансформаторы низкого / низкого напряжения

Следующие примечания относятся к выбору выключателя низкого напряжения для использования в распределительных сетях.

Выбор номинального тока в зависимости от температуры окружающей среды

Номинальный ток автоматического выключателя определяется для работы при заданной температуре окружающей среды, как правило:

• 30 ° C для выключателей бытового типа в соответствии с IEC 60898 серия
• 40 ° C по умолчанию для автоматических выключателей промышленного типа в соответствии с серией IEC 60947. Однако может быть предложено другое значение.

Характеристики этих автоматических выключателей при различной температуре окружающей среды в основном зависят от технологии их расцепителей (см. Рис. х47).

Рис. H47 — Температура окружающей среды

Некомпенсированные термомагнитные расцепители

Автоматические выключатели с некомпенсированными тепловыми расцепителями имеют ток срабатывания, зависящий от температуры окружающей среды.

Автоматические выключатели с некомпенсированными тепловыми отключающими элементами имеют уровень тока отключения, который зависит от окружающей температуры. Если выключатель установлен в закрытом помещении или в жарком месте (котельная и т. Д.)), ток, необходимый для отключения выключателя при перегрузке, будет существенно снижен. Когда температура, при которой находится выключатель, превышает его эталонную температуру, его номинальные характеристики будут «снижены». По этой причине производители выключателя предоставляют таблицы, в которых указаны факторы, которые следует применять при температурах, отличных от эталонной температуры выключателя. Из типичных примеров таких таблиц (см. Рис. h49) можно заметить, что более низкая температура, чем эталонное значение, приводит к повышению номинальной мощности автоматического выключателя. Более того, небольшие выключатели модульного типа, устанавливаемые рядом, как обычно показано на рис. h34, обычно устанавливаются в небольшом закрытом металлическом корпусе.В этой ситуации взаимный нагрев при прохождении нормальных токов нагрузки обычно требует уменьшения их номинальных характеристик в 0,8 раза.

Пример

Какой рейтинг (In) следует выбрать для iC60 N?

• Защита цепи, максимальный ток нагрузки которой оценивается в 34 А
• Устанавливается бок о бок с другими выключателями в закрытой распределительной коробке
• При температуре окружающей среды 60 ° C

Номинал автоматического выключателя iC60N на 40 А будет снижен до 38.2 А в окружающем воздухе при 60 ° C (см. Рисунок h49). Однако, чтобы обеспечить взаимный нагрев в замкнутом пространстве, необходимо использовать указанный выше коэффициент 0,8, так что 38,2 x 0,8 = 30,5 A, что не подходит для нагрузки 34 A.

A, автоматический выключатель на 50 A, поэтому номинальный ток (пониженный) составляет 47,6 x 0,8 = 38 A.

Компенсированные термомагнитные расцепители

Эти расцепители включают биметаллическую компенсирующую полосу, которая позволяет регулировать уставку тока срабатывания при перегрузке (Ir или Irth) в пределах указанного диапазона, независимо от температуры окружающей среды.

Например:

• В некоторых странах система TT является стандартной для низковольтных распределительных систем, а бытовые (и аналогичные) установки защищены на рабочем месте автоматическим выключателем, предоставленным энергоснабжающим органом. Этот выключатель, помимо защиты от опасности косвенного прикосновения, срабатывает при перегрузке; в этом случае, если потребитель превышает текущий уровень, указанный в его договоре поставки с энергетическим органом. Автоматический выключатель (≤ 60 A) рассчитан на диапазон температур от — 5 ° C до + 40 ° C.
Автоматические выключатели
• на номинальные токи ≤ 630 A обычно оснащаются компенсируемыми расцепителями для этого диапазона (от — 5 ° C до + 40 ° C)

Примеры таблиц, в которых указаны значения пониженного / повышенного тока в зависимости от температуры для автоматических выключателей с некомпенсируемыми тепловыми расцепителями

Тепловые характеристики выключателя

приведены с учетом сечения и типа проводника (Cu или Al) в соответствии с IEC60947-1, таблицы 9 и 10 и IEC60898-1 и 2, таблица 10.

iC60 (МЭК 60947-2)

Рис.h48 — iC60 (IEC 60947-2) — значения пониженного / повышенного тока в зависимости от температуры окружающей среды

Рейтинг	Температура окружающей среды (° C)
(А)	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60	65	70
0,5	0,58	0,57	0.56	0,55	0,54	0,53	0,52	0,51	0,5	0,49	0,48	0,47	0,45
1	1,16	1,14	1,12	1,1	1,08	1,06	1,04	1,02	1	0,98	0,96	0,93	0,91
2	2.4	2,36	2,31	2,26	2,21	2,16	2,11	2,05	2	1,94	1,89	1,83	1,76
3	3,62	3,55	3,48	3,4	3,32	3,25	3,17	3,08	3	2,91	2,82	2,73	2,64
4	4.83	4,74	4,64	4,54	4,44	4,33	4,22	4,11	4	3,88	3,76	3,64	3,51
6	7,31	7,16	7,01	6,85	6,69	6,52	6,35	6,18	6	5,81	5,62	5,43	5.22
10	11,7	11,5	11,3	11,1	10,9	10,7	10,5	10,2	10	9,8	9,5	9,3	9
13	15,1	14,8	14,6	14,3	14,1	13,8	13,6	13,3	13	12,7	12.4	12,1	11,8
16	18,6	18,3	18	17,7	17,3	17	16,7	16,3	16	15,7	15,3	14,9	14,5
20	23	22,7	22,3	21,9	21,6	21,2	20,8	20,4	20	19.6	19,2	18,7	18,3
25	28,5	28,1	27,6	27,2	26,8	26,4	25,9	25,5	25	24,5	24,1	23,6	23,1
32	37,1	36,5	35,9	35,3	34,6	34	33,3	32.7	32	31,3	30,6	29,9	29,1
40	46,4	45,6	44,9	44,1	43,3	42,5	41,7	40,9	40	39,1	38,2	37,3	36,4
50	58,7	57,7	56,7	55,6	54,5	53.4	52,3	51,2	50	48,8	47,6	46,3	45
63	74,9	73,5	72,1	70,7	69,2	67,7	66,2	64,6	63	61,4	59,7	57,9	56,1

Compact NSX100-250 с расцепителями TM-D или TM-G

Рис.h49 — Compact NSX100-250, оборудованный расцепителями TM-D или TM-G — номинальные / повышенные значения тока в зависимости от температуры окружающей среды

Рейтинг	Температура окружающей среды (° C)
(А)	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60	65	70
16	18.4	18,7	18	18	17	16,6	16	15,6	15,2	14,8	14,5	14	13,8
25	28,8	28	27,5	25	26,3	25,6	25	24,5	24	23,5	23	22	21
32	36.8	36	35,2	34,4	33,6	32,8	32	31,3	30,5	30	29,5	29	28,5
40	46	45	44	43	42	41	40	39	38	37	36	35	34
50	57.5	56	55	54	52,5	51	50	49	48	47	46	45	44
63	72	71	69	68	66	65	63	61,5	60	58	57	55	54
80	92	90	88	86	84	82	80	78	76	74	72	70	68
100	115	113	110	108	105	103	100	97.5	95	92,5	90	87,5	85
125	144	141	138	134	131	128	125	122	119	116	113	109	106
160	184	180	176	172	168	164	160	156	152	148	144	140	136
200	230	225	220	215	210	205	200	195	190	185	180	175	170
250	288	281	277	269	263	256	250	244	238	231	225	219	213

Электронные расцепители

Электронные расцепители очень стабильны при изменении температурных уровней.

Важным преимуществом электронных расцепителей является их стабильная работа в изменяющихся температурных условиях.Однако само распределительное устройство часто налагает эксплуатационные ограничения при повышенных температурах, поэтому производители обычно предоставляют рабочую диаграмму, связывающую максимальные значения допустимых уровней тока срабатывания с температурой окружающей среды (см. , рис. h50).

Кроме того, электронные расцепители могут предоставлять информацию, которая может использоваться для лучшего управления распределением электроэнергии, включая энергоэффективность и качество электроэнергии.

Рис. H50 — Снижение номинальных характеристик автоматического выключателя Masterpact MTZ2 в зависимости от температуры

Тип выдвижения Masterpact		МТЗ2 Н1 — х2 — х3 — х4 -L1 -х20
		08	10	12	16	20 [а]	20 [б]
Температура окружающей среды (° C)
спереди или сзади по горизонтали	40	800	1000	1250	1600	2000	2000
	45
	50
	55
	60					1900
	65					1830	1950
	70				1520	1750	1900
Задняя вертикальная	40	800	1000	1250	1600	2000	2000
	45
	50
	55
	60
	65
	70

1. ^ Тип: h2 / h3 / h4
2. ^ Тип: L1

Выбор мгновенного или кратковременного порога срабатывания

На рисунке h51 ниже приведены основные характеристики расцепителей мгновенного действия или с кратковременной задержкой.

Рис. H51 — Различные устройства отключения, мгновенные или с кратковременной задержкой

Тип	Расцепитель	Приложения
	Низкое значение тип B	Источники, вырабатывающие низкие уровни тока короткого замыкания (резервные генераторы) Длинные отрезки линии или кабеля
	Стандартная настройка тип C	Защита цепей: общий
	Высокая установка типа D или K	Защита цепей с высокими начальными уровнями переходного тока (например,грамм. двигатели, трансформаторы, резистивные нагрузки)
	12 дюймов типа МА	Защита двигателей с помощью контакторов и защита от перегрузки

Выбор автоматического выключателя в соответствии с предполагаемым током короткого замыкания

Установка низковольтного выключателя требует, чтобы его отключающая способность при коротком замыкании (или отключающая способность автоматического выключателя вместе с соответствующим устройством) была равна или превышала расчетный ожидаемый ток короткого замыкания в точке его установки.

Установка автоматического выключателя в установке низкого напряжения должна соответствовать одному из двух следующих условий:

• Либо иметь номинальную отключающую способность при коротком замыкании Icu (или Icn), которая равна или превышает ожидаемый ток короткого замыкания, рассчитанный для точки установки, либо
• Если это не так, быть связанным с другим устройством, расположенным выше по потоку и имеющим требуемую отключающую способность при коротком замыкании

Во втором случае характеристики двух устройств должны быть скоординированы таким образом, чтобы энергия, разрешенная для прохождения через вышестоящее устройство, не превышала ту, которую может выдержать последующее устройство и все связанные кабели, провода и другие компоненты, но не повреждены любым способом.Этот метод с успехом применяется в:

• Объединения предохранителей и автоматических выключателей
• Объединения токоограничивающих автоматических выключателей и стандартных автоматических выключателей.

Метод известен как «каскадирование» (см. «Согласование автоматических выключателей»).

Автоматические выключатели для IT-систем

В системе IT автоматические выключатели могут столкнуться с необычной ситуацией, называемой двойным замыканием на землю, когда второе замыкание на землю происходит в присутствии первого замыкания на противоположной стороне автоматического выключателя (см. Рисунок h52).

В этом случае автоматический выключатель должен устранить короткое замыкание с помощью межфазного напряжения на одном полюсе вместо напряжения между фазой и нейтралью. В такой ситуации отключающая способность выключателя может быть изменена.

Приложение H стандарта IEC60947-2 рассматривает эту ситуацию, и автоматический выключатель, используемый в системе IT, должен быть испытан в соответствии с этим приложением.

Если автоматический выключатель не был испытан в соответствии с настоящим приложением, на паспортной табличке следует использовать обозначение .

Правила некоторых стран могут добавлять дополнительные требования.

Рис. H52 — Ситуация двойного замыкания на землю

Выбор автоматических выключателей в качестве главных вводов и фидеров

Установка с питанием от одного трансформатора

Если трансформатор расположен на подстанции потребителя, согласно определенным национальным стандартам требуется автоматический выключатель низкого напряжения, в котором разомкнутые контакты четко видны, например: выкатной автоматический выключатель.

Пример

(см. рис. х53)

Какой тип автоматического выключателя подходит для главного автоматического выключателя установки, питаемой от трехфазного трансформатора среднего / низкого напряжения (400 В) 250 кВА на подстанции потребителя?

В трансформаторе = 360 А

Isc (3 фазы) = 9 кА

Compact NSX400N с регулируемым диапазоном отключающих устройств от 160 до 400 А и отключающей способностью при коротком замыкании (Icu) 50 кА будет подходящим выбором для этой работы.

Рис. H53 — Пример трансформатора на подстанции потребителя

Установка с питанием от нескольких трансформаторов параллельно

(см. рис. х54)

• Каждый выключатель фидера CBP должен быть способен отключать полный ток повреждения от всех трансформаторов, подключенных к шинам: Isc1 + Isc2 + Isc3
• Главные автоматические выключатели CBM должны быть способны выдерживать максимальный ток короткого замыкания (например) Isc2 + Isc3 только для короткого замыкания, расположенного на стороне входа CBM1.

Из этих соображений будет видно, что автоматический выключатель наименьшего трансформатора будет подвергаться наибольшему уровню тока короткого замыкания в этих обстоятельствах, в то время как автоматический выключатель наибольшего трансформатора пройдет наименьший уровень короткого замыкания. ток

• Номинальные параметры CBM следует выбирать в соответствии с номинальными значениями кВА соответствующих трансформаторов

Фиг.h54 — Трансформаторы параллельно

Примечание: Существенные условия для успешной работы трехфазных трансформаторов, включенных параллельно, можно резюмировать следующим образом:

1. фазовый сдвиг напряжений от первичного к вторичному должен быть одинаковым во всех параллельно включенных блоках.

2. Соотношение напряжения холостого хода между первичной и вторичной обмотками должно быть одинаковым во всех блоках.

3. Напряжение полного сопротивления короткого замыкания (Zsc%) должно быть одинаковым для всех устройств.

Например, трансформатор 750 кВА с Zsc = 6% будет правильно разделять нагрузку с трансформатором на 1000 кВА с Zsc 6%, т.е.е. трансформаторы будут загружены автоматически пропорционально их номинальной мощности в кВА. Для трансформаторов, имеющих коэффициент мощности более 2, параллельная работа не рекомендуется.

На рисунке h56 для наиболее обычного расположения (2 или 3 трансформатора с одинаковой мощностью кВА) указаны максимальные токи короткого замыкания, которым подвергаются основные и главные выключатели (CBM и CBP соответственно, на рис. , рисунок h55). Он основан на следующих гипотезах:

• Мощность трехфазного короткого замыкания на стороне СН трансформатора составляет 500 МВА
• Трансформаторы стандартные 20/0.Распределительные устройства 4 кВ в соответствии с перечнем
• Кабели от каждого трансформатора до его выключателя низкого напряжения состоят из 5 метров одножильных проводов
• Между каждым CBM входящей цепи и каждым CBP исходящей цепи имеется 1 метр сборной шины
• Распределительное устройство устанавливается в закрытом распределительном щите, монтируемом на полу, при температуре окружающего воздуха 30 ° C

Пример

(см. рисунок h55)

• Выбор автоматического выключателя для режима CBM :

Для трансформатора 800 кВА In ​​= 1155 А; Icu (минимум) = 38 кА (из Рисунок h56), CBM, указанный в таблице, представляет собой Compact NS1250N (Icu = 50 кА)

• Выбор автоматического выключателя для режима CBP :

С.c. Отключающая способность (Icu), необходимая для этих автоматических выключателей, указана на Рисунок h56 как 56 кА.

Рекомендуемым выбором для трех исходящих цепей 1, 2 и 3 будут токоограничивающие автоматические выключатели типов NSX400 L, NSX250 L и NSX100 L. Номинальное значение Icu в каждом случае = 150 кА.

Эти автоматические выключатели обладают следующими преимуществами:

• Полная селективность с выключателями на входе (CBM)
• Использование «каскадного» метода с соответствующей экономией на всех последующих компонентах

Фиг.h55 — Трансформаторы параллельно

Рис. H56 — Максимальные значения тока короткого замыкания, прерываемые автоматическими выключателями ввода и фидера (CBM и CBP соответственно) для нескольких трансформаторов, включенных параллельно

Количество и номинальная мощность трансформаторов 20 / 0,4 кВ	Минимальная отключающая способность основных выключателей (Icu) кА	Главные автоматические выключатели (CBM), полная селективность с исходящими автоматическими выключателями (CBP)	Минимальная отключающая способность основных выключателей (Icu) кА	Номинальный ток In главного автоматического выключателя (CPB) 250A
2 х 400	14	МТЗ1 08х2 / МТЗ2 08Н1 / НС800Н	28	NSX100-630F
3 х 400	28	МТЗ1 08х2 / МТЗ2 08Н1 / НС800Н	42	NSX100-630N
2 х 630	22	МТЗ1 10х2 / МТЗ2 10Н1 / НС1000Н	44	NSX100-630N
3 х 630	44	МТЗ1 10х3 / МТЗ2 10Н1 / НС1000Н	66	NSX100-630S
2 х 800	19	МТЗ1 12х2 / МТЗ2 12Н1 / НС1250Н	38	NSX100-630N
3 х 800	38	МТЗ1 12х2 / МТЗ2 12Н1 / НС1250Н	57	NSX100-630H
2 Х 1000	23	МТЗ1 16х2 / МТЗ2 16Н1 / НС1600Н	46	NSX100-630N
3 Х 1000	46	МТЗ1 16х3 / МТЗ2 16х2 / НС1600Н	69	NSX100-630H
2 х 1250	29	МТЗ2 20Н1 / НС2000Н	58	NSX100-630H
3 х 1250	58	МТЗ2 20х2 / НС2000Н	87	NSX100-630S
2 х 1600	36	МТЗ2 25Н1 / НС2500Н	72	NSX100-630S
3 х 1600	72	МТЗ2 25х3 / НС2500Х	108	NSX100-630L
2 х 2000	45	МТЗ2 32х2 / НС3200Н	90	NSX100-630S
3 х 2000	90	МТЗ2 32х3	135	NSX100-630L

Выбор автоматических выключателей фидера и конечного контура

Уровни тока короткого замыкания в любой точке установки можно узнать из таблиц.

Использование таблицы G42

Из этой таблицы можно быстро определить значение трехфазного тока короткого замыкания для любой точки установки, зная:

• Значение тока короткого замыкания в точке перед током, предназначенным для соответствующего выключателя
• Длина, гр.s.a., а состав проводников между двумя точками

Затем можно выбрать автоматический выключатель, рассчитанный на отключающую способность при коротком замыкании, превышающую табличное значение.

Детальный расчет уровня тока короткого замыкания

Для более точного расчета тока короткого замыкания, в частности, когда отключающая способность выключателя по току короткого замыкания немного меньше значения, указанного в таблице, необходимо использовать метод, указанный в разделе Ток короткого замыкания. .

Двухполюсные выключатели (для фазы и нейтрали) только с одним защищенным полюсом

Эти выключатели обычно снабжены устройством защиты от сверхтоков только на фазном полюсе и могут использоваться в схемах TT, TN-S и IT. Однако в ИТ-схеме необходимо соблюдать следующие условия:

• Условие (B) таблицы в Рисунок G68 для защиты нейтрального проводника от перегрузки по току в случае двойного замыкания
• Номинальный ток отключения при коротком замыкании: двухполюсный выключатель фаза-нейтраль должен быть способен отключать на одном полюсе (при межфазном напряжении) ток двойного замыкания
• Защита от непрямого прикосновения: эта защита обеспечивается согласно правилам для ИТ-схем

.

Стандарты и описание автоматических выключателей

Стандарты

Промышленные автоматические выключатели

должны соответствовать IEC 60947-1 и 60947-2 или другим эквивалентным стандартам.

Автоматические выключатели бытового типа должны соответствовать стандарту IEC 60898 или эквивалентному национальному стандарту.

Для промышленных низковольтных установок соответствующие стандарты IEC являются или должны быть:

• 60947-1: общие правила
• 60947-2: часть 2: выключатели
• 60947-3: часть 3: выключатели, разъединители, выключатели-разъединители и комбинированные блоки с предохранителями
• 60947-4: часть 4: контакторы и пускатели двигателей
• 60947-5: часть 5: устройства цепи управления и коммутационные элементы
• 60947-6: часть 6: многофункциональные переключающие устройства
• 60947-7: часть 7: дополнительное оборудование
• 60947-8: Часть 8: Блоки управления встроенной тепловой защитой (PTC) вращающихся электрических машин.

Для бытовых и аналогичных низковольтных установок подходящим стандартом является IEC 60898 или эквивалентный национальный стандарт.

Описание

На рисунке h31 схематично показаны основные части выключателя низкого напряжения и его четыре основные функции:

• Компоненты выключателя, состоящие из неподвижных и подвижных контактов и дугоделительной камеры
• Блокировочный механизм, который отключается отключающим устройством при обнаружении аномального тока

Этот механизм также связан с рукояткой выключателя.

• Исполнительное устройство расцепителя:
  • Либо: термомагнитное устройство, в котором термически управляемая биметаллическая полоса определяет состояние перегрузки, а электромагнитный ударный штифт работает при уровнях тока, достигаемых в условиях короткого замыкания, либо
  • Электронное реле, работающее от трансформаторов тока, по одному на каждой фазе
• Пространство, выделенное для нескольких типов клемм, используемых в настоящее время для проводов силовой цепи

Фиг.h31 — Основные части выключателя

Бытовые автоматические выключатели (см. Рис. h32), соответствующие IEC 60898 и аналогичным национальным стандартам, выполняют основные функции:

• Изоляция
• Защита от перегрузки по току

Рис. H32 — Автоматический выключатель бытового типа, обеспечивающий максимальную токовую защиту и функцию изоляции цепи

Некоторые модели могут быть адаптированы для обеспечения чувствительного обнаружения (30 мА) тока утечки на землю с отключением автоматического выключателя путем добавления модульного блока, в то время как другие модели (АВДТ, соответствующие IEC 61009, и CBR, соответствующие приложению IEC 60947-2 B) включите эту функцию остаточного тока, как показано на Рис. h33.

Рис. H33 — Автоматический выключатель бытового типа со встроенной защитой от поражения электрическим током

Помимо вышеупомянутых функций, с основным автоматическим выключателем могут быть связаны дополнительные функции с помощью дополнительных модулей, как показано на Рисунок h34; особенно дистанционное управление и индикация (включение-выключение-неисправность).

Рис. H34 — Система «Acti 9» из компонентов НКУ

Автоматические выключатели в литом корпусе

, соответствующие стандарту IEC 60947-2, доступны на токи от 100 до 630 А и обеспечивают такой же набор дополнительных функций, что и описанные выше (см. Рисунок h35).

Рис. H35 — Пример автоматического выключателя Compact NSX промышленного типа, способного выполнять множество вспомогательных функций

Воздушные автоматические выключатели

с большим номинальным током, соответствующие стандарту IEC 60947-2, обычно используются в главном распределительном щите и обеспечивают защиту на токи от 630 A до 6300 A, как правило (см. Рисунок h36).

В дополнение к функциям защиты блок Micrologic обеспечивает оптимизированные функции, такие как измерение (включая функции качества электроэнергии), диагностика, связь, управление и мониторинг.

Рис. H36 — Пример воздушных выключателей. Masterpact предоставляет множество функций управления в блоке отключения «Micrologic»

.

• 
• 

.