Токовременная характеристика автоматического выключателя

Категории автоматических выключателей: A, B, C и D

Автоматическими выключателями называются приборы, отвечающие за защиту электроцепи от повреждений, связанных с воздействием на нее тока большой величины. Слишком сильный поток электронов способен вывести из строя бытовую технику, а также вызвать перегрев кабеля с последующим оплавлением и возгоранием изоляции. Если вовремя не обесточить линию, это может привести к пожару, Поэтому, в соответствии с требованиями ПУЭ (Правила устройства электроустановок), эксплуатация сети, в которой не установлены электрические автоматы защиты, запрещена. АВ обладают несколькими параметрами, один из которых – время токовая характеристика автоматического защитного выключателя. В этой статье мы расскажем, чем различаются автоматические выключатели категории A, B, C, D и для защиты каких сетей они используются.

Особенности работы автоматов защиты сети

К какому бы классу ни относился автоматический выключатель, его главная задача всегда одна – быстро определить появление чрезмерного тока, и обесточить сеть раньше, чем будет поврежден кабель и подключенные к линии устройства.

Токи, которые могут представлять опасность для сети, подразделяются на два вида:

  • Токи перегрузки. Их появление чаще всего происходит из-за включения в сеть приборов, суммарная мощность которых превышает ту, что линия способна выдержать. Другая причина перегрузки – неисправность одного или нескольких устройств.
  • Сверхтоки, вызванные КЗ. Короткое замыкание происходит при соединении между собой фазного и нейтрального проводников. В нормальном состоянии они подключены к нагрузке по отдельности.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя – на видео:

Токи перегрузки

Величина их чаще всего незначительно превышает номинал автомата, поэтому прохождение такого электротока по цепи, если оно не затянулось слишком надолго, не вызывает повреждения линии. В связи с этим мгновенного обесточивания в таком случае не требуется, к тому же нередко величина потока электронов быстро приходит в норму. Каждый АВ рассчитан на определенное превышение силы электротока, при котором он срабатывает.

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

За отключение питания под воздействием мощной нагрузки отвечает тепловой расцепитель, основой которого является биметаллическая пластина.

Этот элемент нагревается под воздействием мощного тока, становится пластичным, изгибается и вызывает срабатывание автомата.

Токи короткого замыкания

Поток электронов, вызванный КЗ, значительно превосходит номинал устройства защиты, в результате чего последнее немедленно срабатывает, отключая питание. За обнаружение КЗ и немедленную реакцию аппарата отвечает электромагнитный расцепитель, представляющий собой соленоид с сердечником. Последний под воздействием сверхтока мгновенно воздействует на отключатель, вызывая его срабатывание. Этот процесс занимает доли секунды.

Однако существует один нюанс. Иногда ток перегрузки может также быть очень большим, но при этом не вызванным КЗ. Как же аппарат должен определить различие между ними?

На видео про селективность автоматических выключателей:

Здесь мы плавно переходим к основному вопросу, которому посвящен наш материал. Существует, как мы уже говорили, несколько классов АВ, различающихся по времятоковой характеристике. Наиболее распространенными из них, которые применяются в бытовых электросетях, являются устройства классов B, C и D. Автоматические выключатели, относящиеся к категории A, встречаются значительно реже. Они наиболее чувствительны и используются для защиты высокоточных аппаратов.

Между собой эти устройства различаются по току мгновенного расцепления. Его величина определяется кратностью тока, проходящего по цепи, к номиналу автомата.

Характеристики срабатывания защитных автоматических выключателей

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

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

Автоматы типа МА

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

Защиту от перегрузок в таких линиях обеспечивает реле максимального тока, автоматический выключатель только предохраняет сеть от повреждений в результате воздействия сверхтоков короткого замыкания.

Приборы класса А

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

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

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

Защитные устройства класса B

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

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

Автоматы категории C

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

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

Это позволит соблюсти селективность защитных автоматов (избирательность), и при КЗ в одной из веток не будет происходить обесточивания всего дома.

Автоматические выключатели категории Д

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

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

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

Защитные устройства категории K и Z

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

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

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

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

Наглядно про категории автоматов на видео:

Заключение

В этой статье мы рассмотрели время токовые характеристики защитных автоматов, классификацию этих устройств в соответствии с ПУЭ, а также разобрались, в каких цепях устанавливаются приборы различных категорий. Полученная информация поможет вам определить, какое защитное оборудование следует использовать в сети, исходя из того, какие устройства к ней подключены.

Характеристика срабатывания автоматических выключателей и параметры токовременной работы, время срабатывания

Автоматический выключатель – это прибор, который отвечает за защиту электроцепи от повреждений, которые принесет ток большой величины.

  1. Автоматические выключатели характеристики
  2. Что это такое
  3. Область применения
  4. Устройство, маркировка и технические характеристики
  5. 1 полюс
  6. 2 полюса
  7. 3 полюса
  8. 4 полюса
  9. Предельная коммутационная способность
  10. Класс токоограничения
  11. Классы (характеристики срабатывания) автоматических выключателей
  12. «B»
  13. «C»
  14. «D»
  15. Устройства для цепей для постоянного напряжения
  16. Как выбрать
  17. Полезное видео

Автоматические выключатели характеристики

Чтобы этого избежать, по правилами устройства электроустановок, требуется устанавливать электрические автоматы защиты. Автоматические выключатели делятся по категориям защиты.

Что это такое

Автомат, защищающий сеть, несет 2 задачи:

  • вовремя определить слишком большой ток;
  • разорвать цепь до того, как возникнет повреждение.

Главная задача автоматического выключателя – отреагировать на появление чрезмерного тока и обесточить сеть. Опасно влияют на сеть 2 вида токов:

  • ток перегрузки, возникающий из-за включения большого количества приборов в сеть;
  • сверхтоки из-за короткого замыкания.

Современные электромагнитные устройства легко и безошибочно определяют ток короткого замыкания и выключают нагрузку. С током перегрузки проблем больше. Они не сильно отличаются от номинального значения и в течение некоторого промежутка времени протекают без последствий. Проблема заключается в наличии предельного значения тока нагрузки, который и вредит сети.

Область применения

Применяются автоматические выключатели везде, где находятся электронные приборы. Устанавливаются и в бытовых условиях (для защиты квартир, частных домов), на производственных предприятиях, в бизнес-центрах, торговых комплексах.

Устройство, маркировка и технические характеристики

  • номинальный ток – величина тока, которая протекает по автомату без ограничения времени при температуре воздуха +30 С (при большей температуре номинальный ток будет ниже);
  • время-токовая характеристика – зависимость времени срабатывания от силы тока.
  • номинальное напряжение;
  • предельная коммутационная способность.

Автоматические выключатели обладают своим набором характеристик. Для ознакомления с ними на корпусе наносится маркировка из букв и цифр. В маркировке указываются:

  • фирма-изготовитель;
  • линейная серия;
  • время-токовая характеристика – указывается латинской буквой B, C, D, K, Z;
  • номинальный ток – указывается после буквенного значения;
  • номинальное напряжение;
  • предельный ток отключения;
  • класс токоограничителя;
  • схема подключения, обозначения клемм.

Дополнительно указывают поправочные коэффициенты, связанные с превышением температурного режима.

1 полюс

Однополюсный выключатель устанавливается на вход каждой линии однофазной цепи. Это простая модификация автомата. Устанавливается для защиты однофазной, двухфазной и трехфазной проводки. Задача – защита от возгорания.

2 полюса

Используются, где идет питание электрооборудования по двум проводам и требуется одновременная коммутация двух полюсов. Существует 2 вида двухполюсников – 2Р и 1P+N. Первый оснащен защитой обоих полюсов от перегрузок и короткого замыкания. При подключении нет разницы куда подключать ноль, а куда – фазу. Второй тип называют «однофазный с нулем» – функция автоматического защитного срабатывания только в «фазном» полюсе. Второй полюс используется для подключения нулевого провода.

3 полюса

Защищает трехфазную цепь или одновременно три однофазных колодки. Используются для защиты электродвигателей.

4 полюса

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

Предельная коммутационная способность

Это максимальное значение сверхтока, которое выдержит автомат, не теряя работоспособности. Наиболее распространенные выключатели имеют величину 4500, 6000 и 10000 А.

Сверхток возникает, когда в цепи происходит короткое замыкание. Он протекает между фазой и нулем при оборванной изоляции, минуя потребителя. Сила тока зависит от сопротивления проводки, поэтому необходимо учитывать материал, из которого она выполнена. Для домов со старой алюминиевой проводкой лучше использовать автоматы с пределом 4500 А. Для медной проводки используются автоматы с пределом 6000 А.

Класс токоограничения

Когда появляются сверхтоки, изоляция резко нагревается. При максимальном значении тока автомат разъединяет цепь. За это время изоляция может повредиться, поэтому вводится еще одна характеристика, контролирующая ток.

Класс токоограничения влияет на безопасность всей схемы. Физически это промежуток времени, при котором происходит размыкание контактов и гашение дуги в гасительной камере. Выделяют 3 класса:

  • 3 класс – самый быстрый, время гашения составляет 2,5 мс;
  • 2 класс – время гашения 6-10 мс;
  • 1 класс – время гашения превышает 10 мс.

На устройстве это значение указывается в черном квадрате. 1 класс не обозначается на устройстве.

Классы (характеристики срабатывания) автоматических выключателей

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

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

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

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

Устройства для цепей для постоянного напряжения

Конструкция электромагнитных катушек переменного напряжения отличается от постоянного напряжения. Для защиты таких устройств используются специальные автоматические выключатели. От обычных они отличаются маркировкой полярности на корпусе, которую нужно обязательно соблюдать. Принцип работы у обоих приборов одинаков.

Как выбрать

Основные критерии выбора автомата:

  1. Ток короткого замыкания. Выбирается в соответствии с правилами устройства электроустановок, по которым приборы с отключающей способностью менее 6 кА запрещены. В настоящее время используются автоматы с номиналом 3, 6, 10 кА. Для домов, находящихся рядом с трансформаторной станцией, следует выбирать выключатель, срабатывающий при 10 кА.
  2. Рабочий ток. Выбирается с учетом сечения кабеля, материала, мощности потребления энергии. Подобрать нужный прибор можно по таблицам.
  3. Ток срабатывания. При включении устройства начальное значение может быть значительно выше рабочего, и, чтобы автомат не сработал, нужно правильно его выбрать. В дома и квартиры устанавливаются устройства класса B, при наличии мощной плиты или электрокотла лучше брать автоматы класса C. Для частных домов, в которых есть установки с электродвигателями, выбираются выключатели класса D.
  4. Селективность, т.е. отключение при аварийной ситуации только определенного проблемного участка, а не всего электричества в доме.
  5. Количество полюсов.
  6. Фирма-изготовитель. Покупка дешевого аппарата – может не сработать в нужный момент, что приведет к поломке устройств, износу изоляции и возможному пожару.

Автоматический выключатель – устройство, которое жизненно нужно в каждом доме для защиты от токов большой величины. Такие приборы устанавливаются в жилых домах и в производственных помещениях, и помогают обезопасить здание от поломки приборов и возгорания.

Полезное видео

Время-токовые характеристики автоматических выключателей в таблицах

У меня на блоге несколько статей про автоматические выключатели (АВ). Сегодня я хочу продолжить тему, которую рассмотрел в статье про Характеристики автоматических выключателей. Там я подробно рассмотрел время-токовые характеристики, характерные точки на кривой отключения, рассказал, когда сработает тепловой расцепитель, а когда – электромагнитный.

Поэтому не буду здесь об этом писать. Считаю, что эту статью читает подготовленный читатель. Если нет – перейдите по ссылке.

Почему время-токовые характеристики неудобны на практике

Но всё это – общая теория, без привязки к конкретным моделям автоматических выключателей. Ведь даже зная теорию, которая изложена в статьях и ГОСТ Р 50345-2010, невозможно слёту сказать, какой ток расцепления и нерасцепления будет у автомата, у которого на лицевой стороне написано “В10”. Нужно листать ГОСТ, гуглить, вспоминать, умножать, и так далее.

Вот как я об этом рассуждаю в статье про характеристики автоматов (ссылка в начале статьи):

Когда сработает автоматический выключатель? Рассуждения у время-токовой характеристики…

И мне, и моим читателям это неудобно. Поэтому я решил создать удобные на практике таблицы, приведенные ниже. В таблицах приведены данные, заранее посчитанные на основе номинального тока и типа тока мгновенного расцепления (В, С, D).

Фактически, таблицы токов, приведенные в статье, заменяют собой графики время-токовых характеристик. Они переводят теорию по расцепителям защитных автоматов из текстовой и графической форм в табличную. Думаю (уверен), что на практике моими таблицами для выбора автоматов и расчета токов в цепи будет пользоваться гораздо удобнее, чем графиками, на которых приведены данные безотносительно к конкретным номиналам.

Какие данные можно найти в таблицах?

Ниже я приведу список всех данных, которые есть в таблице. По каждому параметру я приведу его название, обозначение и краткое пояснение, что это такое. Если нужно официальное определение, оно есть в ГОСТ Р 50345-2010, который можно скачать в конце статьи.

Есть промышленные АВ с большой отключающей способностью в литом корпусе, которые выпускаются по ГОСТ Р 50030.2-99. Тут я их не рассматриваю. Немного пробежался по ним (окунулся в тему) в статье по первой ссылке.

Исходные данные:

  1. номинальный ток In – это максимальный ток, который данный автоматический выключатель может проводить неограниченное время при контрольной температуре +30°С. ГОСТ Р 50345-2010 (п. 5.2.2)
  2. тип тока мгновенного расцепления В, С, D – определяет диапазон токов срабатывания токов мгновенного (электромагнитного) расцепителя. ГОСТ Р 50345-2010 (п. 5.3.5)

Расчетные данные:

  1. Условный ток нерасцепления (неотключающий ток) Int – испытательный ток, равный 1,13 In. При действии тока 1,13 In в течение условного времени из холодного состояния АВ не должен отключиться. Условное время – не более 1 часа для In не более 63 А, и не более 2 часов для In более 63 А. ГОСТ Р 50345-2010 (п. 8.6.1). Кстати, этот ГОСТ распространяется на АВ с In не более 125 А.
  2. Условный ток расцепления It – испытательный ток, равный 1,45 In. При действии тока 1,45 In АВ сразу после испытания током 1,13 In должен выключиться в течение условного времени (менее 1 часа для In не более 63 A и менее 2 часов для In более 63 А). ГОСТ Р 50345-2010 (п. 8.6.1).
  3. Проверочный ток – испытательной ток, равный 2,55 In. При действии тока 2,55 In из холодного состояния АВ должен отключиться за время от 1 до 60 с (In не более 32 А) или за время от 1 до 120 с (In более 32 А). ГОСТ Р 50345-2010 (п.8.6.1, п.9.10.1.2)
  4. Нижний предел диапазона токов срабатывания электромагнитного расцепителя (В – 3 In, C – 5 In, D – 10 In). Время расцепления – не более 0,1 с. ГОСТ Р 50345-2010 (п.8.6.1). При этом токе ЭМ, вплоть до верхнего предела, расцепитель может сработать, но не обязан. Его “страхует” тепловой, по любому выключая автомат.
  5. Верхний предел диапазона токов срабатывания электромагнитного расцепителя (В – 5 In, C – 10 In, D – 20 In). Время расцепления – менее 0,1 с. ГОСТ Р 50345-2010 (п.8.6.1). Начиная с этих токов, ЭМ расцепитель должен выключать автомат.
  6. Мощность, которую сможет пропустить через себя однополюсный АВ при номинальном рабочем напряжении Ue = 230 В и номинальном токе In. Расчет по формуле: P = Ue In.
  7. Мощность, которую сможет пропустить через себя трехполюсный АВ при номинальном рабочем линейном напряжении Ue = 400 В и номинальном токе In (трехфазная сеть, нагрузка на номинале в звезде). Расчет по формуле: P = √3 Ue In.
  8. Мощность, которую сможет пропустить через себя трехполюсный АВ при номинальном рабочем линейном напряжении Ue = 400 В и номинальном токе In (трехфазная сеть, нагрузка на номинале в треугольнике). Расчет по формуле: P = 3 Ue In.
  9. Минимальное сечение медной токопроводящей жилы, которую может защитить однополюсный АВ, чтобы не допустить перегрева жилы выше +65°С. Для двухжильного кабеля, проложенного в воздухе (согласно ПУЭ, табл. 1.3.4, 1.3.6). Самый тяжелый случай. В конце статьи – интересное видео, там про нагрев кабеля и выбор автомата отлично сказано!

Таблицы токов автоматических выключателей на время-токовых характеристиках

Таблицы ниже – пояснения выше.

По просьбе читателей, уточняю, что все данные – при контрольной температуре +30°С.

Токи расцепления защитного автомата с характеристикой В. Контрольные точки на время-токовой характеристике для теплового и электромагнитного расцепителя.

Токи расцепления защитного автомата с характеристикой С. Контрольные точки на время-токовой характеристике для теплового и электромагнитного расцепителя.

Токи расцепления защитного автомата с характеристикой D. Контрольные точки на время-токовой характеристике для теплового и электромагнитного расцепителя.

Подробные таблицы, с мощностью нагрузки и допустимым сечением провода

То же самое, добавлены ещё колонки, пояснения выше.

Табличные данные для защитных автоматов с характеристикой В, включая нагрузку

Табличные данные для защитных автоматов с характеристикой С, включая нагрузку

Табличные данные для защитных автоматов с характеристикой D, включая нагрузку

Как обычно, все картинки у меня можно приблизить и скачать.

Скачать

Также можно скачать ГОСТ (первоисточник), в котором есть все, как модно сейчас говорить, пруфы:

• ГОСТ Р 50345-2010 / ГОСТ Р 50345-2010 (МЭК 60898-1:2003) Аппаратура малогабаритная электрическая. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения. Часть 1. Автоматические выключатели для переменного тока. Настоящий стандарт распространяется на воздушные автоматические выключатели (далее — выключатели) для переменного тока для работы при частоте 50 или 60 Гц на номинальное напряжение (между фазами) не более 440 В, номинальный ток не более 125 А и номинальную отключающую способность не более 25000 А., pdf, 1.89 MB, скачан: 759 раз./

• Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Автоматические выключатели модульного исполнения / Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Автоматические выключатели модульного исполнения: Справочное пособие. В справочном пособии изложены требования ГОСТ Р 50345-99 (МЭК 60898-95) к автоматическим выключателям бытового назначения, предназначенным для защиты от сверхтока, рассмотрена конструкция автоматических выключателей, даны характеристики и приведена их классификация. Разбираются ошибки, которые частично исправлены в новой версии ГОСТ Р 50345-2010, pdf, 7.17 MB, скачан: 679 раз./

Обновление по ГОСТ на автоматические выключатели от 1 марта 2021 г.

ГОСТ Р 50345-2010 (МЭК 60898-1:2003) теперь не действует, вместо него – вступил в действие ГОСТ IEC 60898-1-2020 с тем же названием. Кроме того, есть ГОСТ IEC 60898-2-2011, в котором более точно приведены контрольные точки ВТХ в таблице 7 и п.9.

Ну а если кто-то сомневается и хочет проверить правильность моих расчетов, выкладываю файл Excel, в котором сделаны таблицы:

• Файл для расчета / Файл для расчета токов характерных точек на ВТХ АВ, xlsx, 21.99 kB, скачан: 532 раз./

Видео

Пока готовил статью, нашёл хорошее видео по поводу выбора автоматов для защиты кабеля. Убедительно доказывается, что на 2,5 мм2 нужно ставить АВ 16А, и что автомат нужен для защиты кабеля, а розетки и нагрузка – “по остаточному принципу”.

Всем хорошей осени, жду отзывов и вопросов в комментариях!

Может, я что-то упустил, и таблицы нужно скорректировать и дополнить?

Время-токовые характеристики (ВТХ) автоматических выключателей

Введение

Как известно автоматические выключатели могут иметь следующие виды расцепителей обеспечивающих защиту электрической цепи от сверхтоков: электромагнитный — защищающий сеть от коротких замыканий, тепловой — обеспечивающий защиту от токов перегрузки и комбинированный представляющий собой совокупность электромагнитного и теплового расцепителя (подробнее читайте статью «автоматические выключатели«).

Примечание: Современные автоматические выключатели предназначенные для защиты электрических сетей до 1000 Вольт имеют, как правило, комбинированные расцепители.

Расцепители автоматических выключателей — это исполнительные механизмы которые обеспечивают отключение (расцепление) электрической цепи при возникновении в ней тока выше допустимого, причем чем больше это превышение тем быстрее должно произойти расцепление.

Зависимость времени расцепления автоматического выключателя от величины проходящего через него тока и называется время-токовой характеристикой или сокращенно — ВТХ.

Условия и значения ВТХ

ВТХ автоматов определяются следующими значениями:

1) Ток мгновенного расцепления — минимальное значение тока, вызывающее автоматическое срабатывание выключателя без преднамеренной выдержки времени. (ГОСТ Р 50345-2010, п. 3.5.17)

Примечание: срабатывание без преднамеренной выдержки времени обеспечивается электромагнитным расцепителем автомата.

Ток мгновенного расцепления определяется так называемой «характеристикой расцепления» или как ее еще называют — характеристика срабатывания.

Согласно ГОСТ Р 50345-2010 существуют следующие типы характеристик срабатывания автоматических выключателей:

Примечание: существуют так же и другие, нестандартные типы характеристик, о них мы говорили в статье «автоматические выключатели«.

Как видно из таблицы выше ток мгновенного расцепления указывается в виде диапазона значений, например характеристика «B» предполагает, что автомат обеспечит мгновенное расцепление при протекании через него тока в 3 — 5 раз превышающего его номинальный ток, т.е. если автоматический выключатель с данной характеристикой имеет номинальный ток 16 Ампер, то он обеспечит мгновенное расцепление при токе от 48 до 80 Ампер.

Определить характеристику срабатывания автоматического выключателя, как правило, можно по маркировке нанесенной на его корпусе:

2) Условный ток нерасцепления — установленное значение тока, который автоматический выключатель способен проводить, не срабатывая, в течение заданного (условного) времени*. (ГОСТ Р 50345-2010, п. 3.5.15) Согласно пункту 8.6.2.2 ГОСТ Р 50345-2010 условный ток нерасцепления равен 1,13 номинального тока автомата.
3) Условный ток расцепления — установленное значение тока, которое вызывает срабатывание автоматического выключателя в течение заданного (условного) времени*. (ГОСТ Р 50345-2010, п. 3.5.16) Согласно пункту 8.6.2.3 ГОСТ Р 50345-2010 условный ток расцепления равен 1,45 номинального тока автомата.

* Условное время равно 1 ч для выключателей с номинальным током до 63 А включительно и 2 ч с номинальным током свыше 63 А. (ГОСТ Р 50345-2010, п.8.6.2.1)

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

Примечание: Таблица действительна для автоматов, смонтированных в соответствии с условиями испытаний приведенными ниже работающих при температуре 30 +5 °С

Графики ВТХ

Для удобства производителями в паспортах на автоматические выключатели время-токовые характеристики указываются в виде графика где по оси X откладывается кратность тока электрической цепи к номинальному току автомата (I/In), а по оси Y время срабатывания расцепителя.

Для подробного рассмотрения в качестве примера возьмем график ВТХ для автоматического выключателя с характеристикой «B»

ПРИМЕЧАНИЕ: Все приведенные ниже графики предоставлены в качестве примера. У различных производителей графики ВТХ могут отличаться (смотрите в паспорте автомата), однако они в любом случае должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 50345-2010 и в частности значениям указанным в таблице 7 приведенной выше.

Как видно график ВТХ представлен двумя кривыми: первая кривая (красная) — это характеристика автомата в так называемом «горячем» состоянии, т.е. автомата находящегося в работе, вторая (синяя) — характеристика автомата в «холодном» состоянии, т.е. автомата через который только начал протекать электрический ток.

При этом синяя кривая имеет дополнительно штриховую линию, эта линия показывает характеристику автомата (его теплового расцепителя) с номинальным током до 32 Ампер, это различие в характеристиках автоматов с номиналами до и выше 32 Ампер обусловлено тем, что в автоматах с большим номинальным током биметаллическая пластина теплового расцепителя имеет большее сечение и соответственно ей необходимо больше времени что бы разогреться.

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

Как видно, на графике ВТХ отмечены основные значения характеристик автомата согласно ГОСТ Р 50345-2010 при 1.13In (Условный ток нерасцепления) автомат не сработает в течении 1-2 часов, а при токе в 1,45 In (Условный ток расцепления) автомат отключит цепь за время менее 50 секунд (из горячего состояния).

Как уже было сказано выше ток мгновенного расцепления определяется характеристикой срабатывания автомата, у автоматических выключателей с характеристикой «B» он составляет от 3In до 5In, при этом согласно вышеуказанному ГОСТу (таблице 7) при 3In автомат не должен сработать за время менее 0,1 секунды из холодного состояния, но должен отключиться за время менее 0,1 секунды из холодного состояния при токе в цепи 5In и как мы можем увидеть из графика выше данное условие выполняется.

Так же по время-токовой характеристике можно определить время срабатывания автомата при любых других значениях тока, например: в цепи установлен автомат с характеристикой «B» и номинальным током 16 Ампер, при работе в данной цепи произошла перегрузка и ток вырос до 32 ампер, определяем время срабатывания автомата следующим образом:

  1. Делим ток протекающий в цепи на номинальный ток автомата

32А/16А=2

Определив что ток в цепи в два раза больше номинала автомата, т.е. составляет 2In откладываем данное значение по оси X графика и поднимая от нее условную линию вверх смотрим где она пересекается с кривыми графика:

Как мы видим из графика при токе 32 Ампера автомат с номинальным током 16 Ампер разомкнет цепь за время менее 10 секунд — из горячего состояния и за время менее 5 минут — из холодного состояния.

Приведем примеры ВТХ автоматических выключателей всех стандартных характеристик срабатывания (B, C, D):

ПРИМЕЧАНИЕ: Время-токовые характеристики согласно ГОСТ Р 50345-2010 указываются для автоматов работающих при температуре +30 +5 о C смонтированных в соответствии с определенными условиями:

Условия испытания. Поправочные коэффициенты.

Согласно ГОСТ Р 50345-2010 При испытаниях выключатели устанавливают отдельно, вертикально, на открытом воздухе в месте, защищенном от чрезмерного внешнего нагрева или охлаждения.

испытания автоматических выключателей проводят при любой температуре воздуха, а результаты корректируют по температуре +30 °С на основании поправочных коэффициентов, предоставленных изготовителем.

При этом в любом случае отклонение испытательного тока от указанного в таблице 7 не должно превышать 1,2% на 1 °С изменения температуры калибровки.

Изготовитель должен подготовить данные по изменению характеристики расцепления для температур калибровки, отличных от контрольного значения.

Таким образом, что бы точно узнать время отключения автоматических выключателей, эксплуатируемых при условиях отличающихся от условий испытания необходимо воспользоваться поправочными коэффициентами которые должен предоставить изготовитель данных выключателей.

Приведем пример таких поправочных коэффициентов (обычно их всего 2):

  • Температурный коэффициент (Кt)

Температурный коэффициент учитывает отличие температуры окружающей среды при которой автоматический выключатель испытывался от фактической температуры окружающей среды при которой он эксплуатируется:

Как видно из графика, чем ниже температура окружающей среды тем выше данный коэффициент. Объясняется это просто — чем ниже температура окружающей среды, тем больший ток должен протекать через автоматический выключатель что бы нагреть расцепитель до температуры необходимой для его срабатывания.

  • Коэффициент, учитывающий количество установленных рядом автоматов (Кn)

Как было сказано выше, автоматические выключатели при их испытании устанавливаются отдельно, однако на практике они устанавливаются в электрических щитах в один ряд с другими автоматами, что соответственно ухудшает их охлаждение за счет ухудшения циркуляции воздуха и тепла от установленных рядом выключателей:

Соответственно, как и можно увидеть из графика, чем больше рядом установлено автоматов, тем меньше данный коэффициент.

Зная поправочные коэффициенты можно скорректировать номинальный ток автомата в зависимости от условий его эксплуатации.

Например: имеется автоматический выключатель с номинальным током 16 Ампер установленный в щитке с 5 другими автоматами при температуре окружающего воздуха +10 о C.

  1. По графикам выше найдем поправочные коэффициенты:
  • Кt=1,05
  • Кn=0,8
  1. Зная поправочные коэффициенты скорректируем номинальный ток автомата:

In / = In* Кt* Кn=16*1.05*0.8=13.44 Ампер

Соответственно при эксплуатации автоматического выключателя в вышеуказанных условиях для определения времени его срабатывания необходимо принимать ток не 16 Ампер, а 13,44 Ампера.

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

О чем говорит токовременная характеристика автоматического выключателя: классификация и рекомендации

Коротко о типах время-токовых характеристик автоматических выключателей и их назначении

  • A – для защиты линий большой протяженности, а также приборов на полупроводниках.
  • B – предназначены для использования в розеточных и осветительных цепях, где пусковые значения тока минимальны.
  • C – используются в роли защиты для общей цепи и электроаппаратов с умеренными пусковыми нагрузками.
  • D – технические характеристики этих автоматических выключателей позволяют им работать с высокими пусковыми токами электродвигателей, а также в цепях с активно-индуктивной нагрузкой.
  • K – только для линий с индуктивной нагрузкой.
  • Z – для защиты электронного оборудования.

Точно выяснить время токовые параметры автомата можно по графикам, в которых представлена зависимость времени срабатывания от величины тока. По ним определяют, через какой промежуток времени будут обесточены потребители при повышенном токе или его скачках. Если вы разбираетесь в графиках, то сразу же поймете, почему отключается автоматический выключатель и в чем причина.

Категории «B», «C» и «D»: в чем отличия?

Поскольку автоматы этих типов в основном используются в жилых зданиях, то и речь пойдет именно о них. Собственно, отличие только одно, и оно заключается в различных значениях величины отношения протекающего тока к номинальному току I/In.

Время-токовая характеристика (ВТХ)

Отношение протекающего тока к номинальному току I/In

Если еще не все прояснилось, будем разбираться дальше уже на практических примерах. Уверяю, так будет понятнее, чем «жевать» сухую теорию.

Пример использования токовременной характеристики автоматического выключателя класса «В»

Предположим, стоит у нас в распределительном щите автомат на 10А с параметрами класса «B». Мы не случайно выбрали 10А, во-первых, ими часто пользуются в домашних электрических сетях , а во-вторых, так проще производить расчеты.

Итак, случилось ЧП…

Решил как-то мой приятель Витька Штуцер повесить у себя дома книжные полки. Начал сверлить стену перфоратором и бац – вокруг темень и тишина. Здесь не нужно быть мастером экстра-класса, чтобы понять – сверло замкнуло жилы проводки и произошло КЗ. Думаю, у многих была похожая ситуация.

В этом случае, когда величина тока в сети превысит номинальное значение защиты в 3-5 раз, автомат с время-токовой характеристикой категории «B» сработает моментально. В нашем варианте величина тока будет находиться в пределах 30-50А. При КЗ ток увеличивается в сотни раз, но нашему электромагнитному расцепителю будет достаточно и 3-5 кратного превышения нормы, чтобы разорвать цепь.

Смотрим графики

… и что видим? При достижении величины тока в 50А автоматический выключатель сработает через 0,01 сек. Теперь смотрим, откуда это взялось:

  • Ток короткого замыкания разделим на рабочий ток автомата – 50А/10А = 5.
  • На горизонтальной оси от цифры «5» проведем вверх вертикальную линию (красного цвета) до пересечения с первой кривой.
  • От точки пересечения с кривой проведем горизонтальную линию до вертикальной оси времени. Получаем примерно 0,01 секунда.

Аналогичным образом можно определить, что при перегрузке в 15А отношение составит 1,5 и время до срабатывания автомата– 30 сек. Здесь уже цепь будет разорвана за счет работы теплового расцепителя. Когда сечение провода правильно подобрано, то изоляция за такой промежуток времени расплавиться не успеет.

Три кривых время-токовой характеристики автоматического выключателя: особенности графика

На графике представлены три кривые, со значением одной из них мы вкратце ознакомились выше. Настало время разобраться, зачем они вообще нужны:

  1. Верхняя кривая – для «холодного» состояния автомата.
  2. Пунктирная кривая – для расчета времени отключения автоматов с номиналом не выше 32А.
  3. Нижняя кривая – для «горячего» состояния.

Сам график составлен с учетом того, что окружающая температура находится в пределах +30℃. Для вышеприведенного примера автоматический выключатель категории «B» в холодном состоянии при токе 50А сделает задержку на срабатывание 0,04 секунды, а при токе 15А – 4000 секунд (около 67 минут). На графике эти ситуации обозначены синим цветом.

Что еще нужно учесть

Автоматы могут стоять и в квартире, и в подъезде, и на улице. Везде температура окружающей среды будет разной. Допустим, зимой в квартире будет +20℃, в парадной воздух нагреется до +15℃, а на улице мороз все -25℃. Температура деталей расцепителя во всех случаях различна, а это значит, что время срабатывания автомата на холоде и в тепле будет разным.

Нельзя упускать из вида и поправочный коэффициент. Его суть – чем выше окружающая температура, тем меньший ток пропускает автоматический выключатель и наоборот. Один и тот же автомат при одинаковых нагрузках, но установленный в холодном и теплом помещении сработает при разных значениях тока. Хоть разница и незначительна, но она становится актуальной, когда защита работает на пределе своего номинала или сильно перегружена.

Особо часто проблема встает в полный рост летом или в жарких помещениях. Как только температура вырастет, автомат может сразу же отключить линию.

Несколько слов о время-токовых характеристиках автоматических выключателей «C» и «D»

Графиковые кривые этих категорий сдвинуты вправо, другими словами, время срабатывания автоматов увеличено:

  • Защита с характеристикой «C» отключит нагрузку при КЗ, когда ток в сети будет больше номинала выключателя в 5-10 раз.
  • Автомат с характеристикой «D» сработает при КЗ в случае, когда ток в сети превысит его номинал в 10-20 раз.

Судя по графику, выключатель на 10А категории «C» при токе 50А сработает за 0,02 секунды, а при токе 15А – за 40 секунд. Это в «горячем» режиме, обозначенным красным цветом. В «холодном» режиме (синий цвет) при токе 50А получим около 27 секунд, а при 15А – 5000 секунд (около 83 минут).

Аналогичный график выключателя с характеристиками «D» показывает, что в «горячем» состоянии (красная линия) при токе 50А время срабатывания будет уже около 1,5 сек, а при 15А – 40 сек. В «холодном» режиме работы автомата имеем: при токе 50А нагрузка будет отключена через 30 секунд, а при 15А – 6000 секунд или около 100 мин. Все эти детали нужно принимать во внимание при покупке автоматических выключателей.

Токи условного нерасцепления или какой ток может пропустить автомат

Любой выключатель в состоянии пропускать ток больший от номинального в 1,13 раз (1,13•In). Если взглянуть на график, то это легко определить, проведя вертикальную линию от цифры 1,13. Она никогда не пересечется с кривой времени, т.е. автоматический выключатель при таком токе не сработает. А чтобы перестраховаться, нужно воспользоваться проводом большего сечения. Из таблицы можно определить какому автомату какой ток не отключения соответствует:

Номинальный ток автомата, А

Условный ток нерасцепления автоматического выключателя, А

Площадь сечения медных жил, мм².

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *