Oncool.ru

Строй журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Применение автоматических выключателей по отключающей способности

Применение автоматических выключателей по отключающей способности

Выбор автоматического выключателя

Введение

В этой статье я рассмотрю «выбор автоматического выключателя» (далее — автомата) для защиты электроприборов. Синонимы фразы в кавычках: «выбор автоматического выключателя по мощности», «выбор автоматического выключателя по току». Для наглядности буду ссылаться на параметры популярных автоматов ИЭК ВА47-29. Приведу примеры выбора автомата.

Картинка к статье про выбор автоматического выключателя

Выбор автоматического выключателя по току

Первый параметр, по которому выбирается автомат — номинальный ток. В обычном модульном автомате 2 расцепителя: тепловой и мгновенный. Второй обеспечивает защиту от сверхтоков, первый — от токов, превышающих номинальный ненамного. Номинальный ток автомата должен быть выше максимального тока защищаемой цепи. А максимальный ток можно высчитать, зная мощность нагрузки.

Ряд номинальных токов автомата ВА47-29 выглядит так: 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 А. ИЭК выпускает такие автоматы и с другими номинальными токами, только те невозможно купить без глубокого поиска и заказа.

Выбор автоматического выключателя по характеристике расцепителя

Для защиты…
1. электроприборов, освещения подойдут выключатели с характеристикой В,
2. двигателей с небольшими пусковыми токами (компрессор, вентилятор) – выключатели с характеристикой C,
3. двигателей с большими пусковыми токами (подъемные механизмы, насосы) – выключатели с характеристикой D.
Для защиты розеточных цепей, куда могут подключаться пылесосы, вентиляторы, электродрели, подойдет характеристика С.

Выбор автоматического выключателя по отключающей способности

Это — максимальный ток, при котором производитель гарантирует разрыв защищаемой цепи. Например, 4,5 кА для ВА47-29. В цепь, где ток короткого замыкания превысит 4500 А, такой автомат ставить нельзя.

Остальное

У таких популярных автоматов, как ВА47-29, есть масса дополнительных черт…

  • наличие индикатора положения контактов
  • широкий диапазон рабочих температур от –40 до +50 °С.
  • сечение жил в клеммах — до 25 кв. мм.

Дополнительные устройства

Наличие в номенклатуре производителя дополнительных устройств позволяет реализовать некоторые функции. Например. если нужно обеспечить отключение автомата по сигналу пожарной сигнализации, применяют автомат в сцепке с независимым расцепителем РН47.

Кроме РН47, к автомату ВА47-29 ИЭК выпускает: контакты состояния КС47, КСВ47 и расцепитель минимального напряжения РМ47. Их рассматривать не будем. Я упомянул о них, поскольку возможность укомплектовать автомат такими устройствами влияет на выбор.

Время отключения автомата

Согласно 1.7.79 ПУЭ автомат должен отключить защищаемую цепь за 0,4 с при 220 В (1 фаза) или 0,2 с при 380 в (3 фазы). Популярные модульные автоматы ИЭК ВА47-29 обеспечивают время отключения при сверхтоках менее 0,1 с. Т.е. полностью удовлетворяют требованию п. 1.7.79 пуэ. Конечно, при условии, что при кз ток достигнет величины 5-10 номинальных токов. А это бывает не всегда.

Как ток короткого замыкания влияет на защиту автоматом

Предположим, что автомат с характеристикой С16 защищает электроприборы. В случае, если ток короткого замыкания не превысит 160А для холодного состояния автомата или 80А для нагретого, расцепитель сверхтоков не сработает. Будет работать тепловой расцепитель, который отключит защищаемую цепь через десятки-сотни секунд. Этого времени может оказаться достаточно, чтобы защищаемый электроприбор или кабель воспламенился.
Поэтому при проектировании рассчитывают ткз и проверяют срабатывание автоматов. При эксплуатации электроустановки можно замерить ткз на конце кабеля, который нужно защищать. Зная эту цифру, подобрать эффективное решение по защите.

Выбор автоматического выключателя для защиты вновь подключаемого оборудования — пример №1

Пусть мне нужно защитить автоматом группу из 7 светильников мощностью 20 Вт, напряжением 220 В. В первую очередь я сосчитаю суммарную мощность группы 7*20=140 Вт. Во вторую — определю ток 140 Вт/220 В=0,64 А. Фактором мощности светильников и кпд пускорегулирующей аппаратуры пренебрегу. Из популярных номиналов автоматов к полученному току 0,64 А ближе всего номинал 6А.

А для защиты светильников рекомендуется применять автоматы с характеристикой расцепителя В. Выбираю автомат популярной марки ВА47-29 В6А. При отсутствии в зоне досягаемости В6А приобрету С6А.
Для электропитания светильников применяю кабель ВВГнг-ls 3х1,5, который легко войдет в клеммы ВА47-29, рассчитанные на сечение жил до 25 кв. мм.
По условиям эксплуатации автомат ВА47-29 также меня устроит. Он должен применяться в диапазоне температур -40+50 градусов Цельсия. И имеет группу защиты IP20. Размещаю его в сухом щите внутри помещения.

Выбор автоматического выключателя для защиты вновь подключаемого оборудования — пример №2

Пусть мне нужно защитить автоматом группу из 6 розеток напряжением 220 В. Я составлю список нагрузок, где будут: пылесос 1 квт, электродрель 700 вт, торшер 100 Вт, зарядка для мобильника 20 вт, телевизор 150 вт. В первую очередь я сосчитаю суммарную мощность группы 1+0,7+0,1+0,02+0,15=1,97 кВт. Во вторую — определю ток 1970 Вт/220 В=8,95 А. Фактором мощности перечисленных приборов пренебрегу. Из популярных номиналов автоматов к полученному току 8,95 А ближе всего номинал 10А.

Читать еще:  Схема подключения 2 клавишного выключателя legrand valena

Однако я выберу популярный номинал 16А, который даст возможность подключать оборудование с суммарной мощностью 3,52 кВа. Для защиты электромоторов с небольшим пусковым током рекомендуется применять автоматы с характеристикой расцепителя С. Выбираю автомат популярной марки ВА47-29 С16А. Поскольку среди подключаемых приборов есть переносные — электродрель, пылесос, дополнительно к автомату применю узо.

Отключающая способность автоматического выключателя и характеристика срабатывания.

Как известно, лучше предотвратить опасную ситуацию, чем потом бороться с ее последствиями. Это верно в отношении выбора защитных аппаратов, ибо квалифицированный подбор автоматических выключателей и другой автоматики предотвращает короткое замыкание, возгорание и как следствие порчу кабельных линий и имущества(приборов), и т.п. В этой статье поговорим, как выбрать автоматический выключатель, учитывая его отключающую способность и характеристику мгновенного срабатывания.

Отключающая способность автомата – максимальный ток, который автоматический выключатель способен отключить и остаться работоспособным.

По типу отключающей способности автоматы бывают: 4,5 кА, 6кА, 10кА. При выборе аппарата по данному параметру следует придерживаться Правил установки электрооборудования. Ведь, если отключающая способность автомата будет ниже установленной ГОСТом или ПУЭ величины, то при аварии он не сработает, не защитит линию, на которой данный аппарат установлен и выйдет из строя из-за действия большого тока короткого замыкания.

Для предотвращения такого случая еще на начальном этапе проектирования установки защитной аппаратуры важно рассчитать токи короткого замыкания, которые могут возникнуть. Исходя из этих параметров нужно подбирать защитную аппаратуру по предельной отключающей способности, а также опираясь на ПУЭ и ГОСТы.

Так, например, в Украине нет четких требований по этому параметру, а есть лишь условие, что аппараты защиты должны соответствовать максимальному значению тока КЗ в начале участка электрической сети, которая защищается (п. 3.1.3 ПУЭ Украины, 2010 г.).

Согласно ГОСТу РФ отключающая способность автоматического выключателя должна быть не ниже 3 кА на номинальные токи до 25 А., 6кА — на номинальные токи до 63А, 10кА – на номинальные токи до 125 А. (п.6.5.9 Р51732-2001).

По европейским стандартам, для защиты бытовых электрических сетей используют автоматы с отключающей способностью не менее 6кА. Согласно одному информационному источнику, в современных жилых помещениях, в общественных местах сопротивление линий может достигать 0,04 Ома, а это может привести к КЗ до 5,5кА.

Подводя короткий итог, имеем:

  • Автоматические выключатели 4.5кА (4500А) (в странах ЕС не используют) применяют для защиты линий жилого фонда на номинальные токи до 25А.
  • Аппараты 6кА (6000А) широко используют для защиты бытовых и общественных линий на номинальные токи до 63А.
  • Автоматы 10кА (10000А) используют в основном в промышленности, на токи до 125А.

Также следует разобраться с характеристикой срабатывания автоматического выключателя. Это скорость размыкания цепи за счет срабатывания расцепителей автоматического выключателя из-за превышения номинальных значений силы тока. При правильном подборе время-токовой характеристики достигается:

  • защита от перегрузки (срабатывает тепловой расцепитель);
  • защита от КЗ (срабатывает электромагнитный расцепитель);
  • минимализируется количество ложных срабатываний аппарата.

По току мгновенного расцепления выделяют три основных типа автоматов:

  • Тип В – срабатывает при величине тока от 3 до 5 значений от номинального и используются для защиты цепи с активной нагрузкой, т.е. где нет больших пусковых токов. Это могут быть лампы накаливания в жилых помещениях, обогреватели.
  • Тип С – срабатывает при величине тока от 5 до 10 значений от номинального и применяются для защиты цепи с умеренным или повышенным пусковым током, например, группы ламп, розеточные группы, кондиционеры, холодильники.
  • Тип D – срабатывает при превышении тока от 10 до 20 значений от номинального и используется для защиты электрических линий с высоким пусковым током (двигатели, станки). Такого типа аппараты устанавливают в промышленных помещениях.

Это хорошо иллюстрируют графические изображения из каталога продукции Hager.

УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Токозависимые защитные устройства имеют разный принцип действия и несут в себе различные функции, направленные на защиту электродвигателя .

Предохранители
Предохранители предназначены для защиты электрических сетей от перегрузок и коротких замыканий. Конструктивно они состоят из корпуса из электроизоляционного материала и плавкой вставки, выбираемой из такого расчета, чтобы она плавилась прежде, чем температура двигателя достигнет опасных пределов в результате протекания токов перегруза или короткого замыкания. Включаются предохранители последовательно защищаемой сети. Предохранители способны защитить асинхронные электродвигатели, (далее по тексту АД), только от токов короткого замыкания в 10-100 раз превышающие номинальные токи. Токи же перегруза или другие токовые аварии, они будут воспринимать как пусковые токи, не реагируя на них. В лучшем случае, они способны отключить электродвигатель только через несколько минут, что может привести к перегреву обмоток и к аварии АД. Поэтому, для защиты электродвигателей от короткого замыкания в нем самом или в подводящем кабеле, используют предохранители с плавкой вставкой типа аМ с более пологой токо-временной характеристикой. Они способны выдерживать, не расплавляясь, токи в 5-10 раз превышающие номинальные в течение 10 с, что вполне достаточно для запуска двигателя. Для защиты от перегрузки необходимо использовать другие устройства. Предохранители абсолютно не способны защищать от аварий, связанных с авариями сетевого напряжения, от аварий, связанных с нарушением режимов работы АД или тепловым перегрузом, а также от режима холостого хода двигателя. В то же время, при однофазном коротком замыкании, а иногда при сильном перекосе фаз они, как правило, отключают только одну фазу, что приводит к аварийному режиму работы на двух фазах.

Читать еще:  Есть ли инерционный выключатель

Автоматические выключатели (автоматы)
Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для включения и отключения асинхронных электродвигателей и других приемников электроэнергии, а также для защиты их от токов перегрузки и короткого замыкания. Автоматы совмещают в себе функцию рубильника, предохранителя и теплового реле. Обеспечивают одновременное отключение всех трех фаз в случае возникновения аварийных ситуаций. В рабочем режиме включение и отключение производится вручную; в аварийном режиме он отключается автоматически электромагнитным или тепловым расцепителем. Важной составной частью автомата является расцепитель, который контролирует заданный параметр защищаемой сети и воздействует на расцепляющее устройство, отключающее автомат. Наибольшее распространение получили расцепители следующих типов:

  1. электромагнитные, для защиты от токов короткого замыкания;
  2. тепловые для защиты от перегрузок;
  3. комбинированные.

Электромагнитный расцепитель состоит из катушки с подвижным сердечником и возвратной пружины. При протекании по катушке тока короткого замыкания сердечник мгновенно втягивается и воздействует на отключающую рейку механизма свободного расцепления.

Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, соединенную последовательно с контактом. При нагревании ее током перегрузки она изгибается и воздействует на отключающую рейку механизма свободного расцепления с обратно-зависимой выдержкой времени.

Выбор автоматических выключателей производится по номинальному току, характеристике срабатывания, отключающей способности, условиям монтажа и эксплуатации. Правильный выбор характеристики автоматического выключателя является залогом его своевременного срабатывания.

В соответствии со стандартами IEC 898 (стандарт международной электротехнической комиссии) и EN 60898 (европейская норма) по характеристикам срабатывания выключатели бывают трех типов: B, C, D.

Тип B — величина тока срабатывания магнитного расцепителя равна Iв= KIн, при K=3–6 (K=I/Iн – кратность тока к номинальному значению). Бытовое применение, где ток нагрузки невысокий и ток к. з. может попасть в зону работы теплового, а не электромагнитного расцепителя.

Тип C — величина тока срабатывания магнитного расцепителя Iс= KIн, при K=5–10. Бытовое и промышленное применение: для двигателей с временем пуска до 1 сек, нагрузки с малыми индуктивными токами (холодильных машин и кондиционеров).

Тип D — величина тока срабатывания магнитного расцепителя более 10Iн. Применение для мощных двигателей с затяжным временем пуска.

Для выбора автоматического выключателя по отключающей способности необходимо выполнить расчет ожидаемого тока короткого замыкания. Как показывает практика, для большинства типа сетей его значение не превышает 4,5 кА. Для обеспечения контроля за другими видами аварий автоматические выключатели снабжают целым рядом дополнительных устройств. Расцепитель минимального напряжения отключает автомат при недопустимом снижении напряжения, ниже 0,7Uн, расцепитель нулевого напряжения срабатывает при напряжении в сети менее 0,35Uн, где Uн – номинальное напряжение в сети. Независимый расцепитель предназначен для дистанционного отключения автоматического выключателя, электромагнитный привод для дистанционного оперирования выключателем. Расцепитель токов утечки на землю обеспечивает непрерывный контроль за состоянием изоляции установки, защиту от опасности возгорания или взрыва.

Тепловые реле (расцепители)
Тепловые реле применяются для защиты электродвигателей от перегрузок недопустимой продолжительности, а также от обрыва одной из фаз. Конструктивно представляют собой набор биметаллических расцепителей (по одному на каждую фазу), по которым протекает ток электродвигателя, оказывающий тепловое действие. Под действием тепла происходит изгиб биметаллической пластины, приводящий в действие механизм расцепления. При этом происходит изменение состояния вспомогательных контактов, которые используются в цепях управления и сигнализации. Реле снабжаются биметаллическим температурным компенсатором с обратным прогибом по отношению к биметаллическим пластинам для компенсации зависимости от температуры окружающей среды, обладают возможностью ручного или автоматического взвода (возврата). Реле имеет шкалу, калиброванную в амперах. В соответствии с международными стандартами шкала должна соответствовать значению номинального тока двигателя, а не тока срабатывания. Ток несрабатывания реле составляет 1,05 I ном. При перегрузке электродвигателя на 20% (1,2 I ном), произойдет его срабатывание в соответствии с токовременной характеристикой.

Реле, в зависимости от конструкции, могут монтироваться непосредственно на магнитные пускатели, в корпуса пускателей или на щиты. Правильно подобранные тепловые реле защищают двигатель не только от перегрузки, но и от заклинивания ротора, перекоса фаз и от затянутого пуска.

Читать еще:  Декоративные накладки для выключателей своими руками

Недостатком тепловых реле является то, что трудно подобрать реле из имеющихся в наличии так, чтобы ток теплового элемента соответствовал току электродвигателя. Кроме того, сами реле требуют защиты от короткого замыкания, поэтому в схемах должны быть предусмотрены предохранители или автоматы. Тепловые реле не способны защитить двигатель от перегрева двигателя в режиме холостого хода или недогруза. Поскольку тепловые процессы, происходящие в биметалле, носят достаточно инерционный характер, реле плохо защищает от перегруза, связанного с быстропеременной нагрузкой на валу электродвигателя. Если нагрев обмоток обусловлен неисправностью вентилятора (погнуты лопасти или проскальзывание на валу), загрязнением оребренной поверхности двигателя, тепловое реле тоже окажется бессильным, т. к. потребляемый ток не возрастает или возрастает незначительно. В таких случаях, только встроенная тепловая защита способна обнаружить опасное повышение температуры и вовремя отключить двигатель.

Таблица выбора теплового реле типа РТЛ (для пускателей типа ПМЛ)

Рубильник в щитке вместо автомата. Каковы преимущества и почему это нужно знать?

Роль общего выключателя в электрощите дома или квартиры может играть как автомат, так и рубильник. Но рекомендуется устанавливать именно рубильник в щитке вместо автомата, а почему – будет рассмотрено далее.

Сравнение рубильников и автоматических выключателей.

Для начала стоит разобраться в том, что представляют собой оба эти устройства. Рубильник отличается от автоматического выключателя лишь тем, что не имеет функции автоматического отключения. То есть, отключать рубильник придется вручную. С первого взгляда кажется, что это недостаток, а не преимущество, но не стоит спешить с выводами. Необходимо знать, что между автоматами в электрощите нет селективности – то есть срабатывания всех ступеней защиты по очереди. При наличии селективности по току с вводным автоматом, а тот с автоматом, расположенным в этажном щитке, в случае возникновения короткого замыкания был бы отключен лишь групповой автомат, соединенный с этой линией.

Но практика показывает, что чаще всего происходит отключение общего автомата, а не отдельного, а это крайне неудобно. Дело в том, что из-за этого пропадает электроэнергия по всей квартире. При наличии рубильника сработало бы только там, где это нужно.

Что касается автомата, расположенного внутри этажного щита, то здесь стоит помнить о проводе, соединяющем электрощит в доме и далекий автомат. Благодаря сопротивлению и индуктивности возникнет некая задержка при прохождении тока. Это позволит первому сработать групповому автомату, что очень удобно.

Кроме всего этого, рубильник считается более надежным, чем автоматический выключатель. Он износостойкий и выдерживает многократные ежедневные отключения и включения. Прослужит такое электротехническое устройство даже при условии интенсивной эксплуатации значительно дольше, чем автомат. Причина такой надежности рубильника кроется в простоте его конструкции: в нем практически нет ничего, кроме контактов. При этом он достаточно мощный.

Отличие рубильника от автомата

В отличие от рубильников автоматы характеризуются более сложной конструктивной схемой исполнения, при этом у них и ответственности больше: они защищают электрическую цепь от сверхтока КЗ и перегрузки. Недостатков автоматического выключателя является ограниченный срок службы, так как он предназначен на определенное количество циклов включения-выключения.

Таким образом, при необходимости регулярном отключении электросети использовать автомат не рекомендуется – лучше установить рубильник. Кроме этого, рубильники стоят значительно дешевле автоматических выключателей.

Рекомендация : эксперты советуют использовать сразу 2 устройства на вводе в систему. Но для чего может понадобиться объединение рубильника с автоматическим выключателем?
Использование двух устройств

Для максимального удобства управления электрической сетью необходимо использовать и рубильник, и автомат. Конечно, если вы не планируете частые отключения питания, то можно обойтись простым автоматическим выключателем. Но электросеть многоквартирных домов, а также промышленных зданий характеризуется повышенными требованиями электробезопасности и эксплуатации. На самое ответственное место обычно устанавливают рубильник, который будет играть роль коммутационного устройства, с помощью которого можно будет вручную обесточить всю линию. Не рекомендуется использовать рубильники с защитными крышками, так как разрыв цепи должен быть видимым. Это необходимо для того, чтобы перед началом проведения электротехнических работ специалист мог визуально убедиться в разрыве контактов цепи. При этом в случае использования автомата с закрытым корпусом увидеть разрыв цепи будет невозможно.

Также применение рубильника необходимо в цехах производственных предприятий, где в конце рабочего дня необходимо обесточить все оборудование или отключить сразу всю систему освещения. Но использовать рубильник необходимо в паре с автоматом, чтобы сеть была надежно защищена от аварийных ситуаций по типу сверхтоков, возникающих при коротких замыканиях.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector