Номинальный ток автомата это

Характеристики автоматических выключателей

Автоматический выключатель, или, говоря проще, автомат – это электротехническое устройство, знакомое практически всем. Все знают, что автомат отключает сеть при возникновении в ней каких-то проблем. Если не мудрить, то эти проблемы – слишком большой электрический ток. Чрезмерный электрический ток опасен выходом всех проводников и бытовой электротехники из строя, возможным перегревом, возгоранием и, соответственно, пожаром. Поэтому защита от высоких токов – это классика электрических схем, и существовала она еще на заре электрификации.

У любого аппарата максимально-токовой защиты есть две важных задачи:

1) вовремя и безошибочно распознать слишком высокий ток;

2) разорвать цепь до того, как этот ток сможет нанести какие-либо повреждения.

При этом высокие токи можно поделить на две категории:

1) большие токи, вызванные перегрузкой сети (например, включением большого количества бытовых электроприборов, или неисправностью некоторых из них);

2) сверхтоки короткого замыкания, когда нулевой и фазный проводник напрямую замыкаются между собой, минуя нагрузку.

Кому-то, может быть, это покажется странным, но именно со сверхтоками короткого замыкания все обстоит предельно просто. Современные электромагнитные расцепители без труда и совершенно безошибочно определяют КЗ и отключают нагрузку за доли секунды, не допуская даже малейшего повреждения проводников и аппаратуры.

С токами перегрузки все сложнее. Такой ток ненамного отличается от номинального, в течение какого-то времени он может протекать по цепи совершенно без последствий. Поэтому нет необходимости отключать такой ток мгновенно, тем более что он мог и возникнуть очень кратковременно. Ситуация отягощается тем, что каждая сеть имеет свой предельный ток перегрузки. И даже не один.

Устройство автоматического выключателя

Есть целый ряд токов, для каждого из которых теоретически можно определить свое максимальное время отключения сети, составляющее от нескольких секунд до десятков минут. Но и ложные срабатывания тоже необходимо исключить: если ток для сети безвреден, то отключение не должно происходить ни через минуту, ни через час – вообще никогда.

Получается, что уставку срабатывания защиты от перегрузок необходимо регулировать под конкретную нагрузку, изменять ее диапазоны. И, разумеется, перед установкой аппарата защиты от перегрузок его необходимо прогружать и проверять.

Итак, в современных «автоматах» есть три вида расцепителей: механический – для ручного включения и выключения, электромагнитный (соленоидный) – для отключения токов короткого замыкания, ну и самый сложный – тепловой для защиты от перегрузок. Именно характеристика теплового и электромагнитного расцепителей и является характеристикой автоматического выключателя, которая обозначается латинской буквой на корпусе перед числом, обозначающим токовый номинал аппарата.

Эта характеристика означает:

а) диапазон срабатывания защиты от перегрузок, обусловленный параметрами встроенной биметаллической пластины, изгибающейся и разрывающей цепь при протекающем через нее большом электрическом токе. Точная настройка достигается за счет регулировочного винта, поджимающего эту самую пластину;

б) диапазон срабатывания максимально-токовой защиты, обусловленный параметрами встроенного соленоида.

Время-токовая характеристика автоматичсекого выключателя

Ниже перечислим характеристики модульных автоматических выключателей, расскажем о том, чем они отличаются друг от друга и для чего предназначены автоматы, имеющие их. Все характеристики представляют собой зависимости между током нагрузки и временем отключения на этом токе.

1) Характеристика MA – отсутствие теплового расцепителя. На самом деле, он действительно не всегда бывает нужен. Например, защиту электродвигателей часто осуществляют при помощи максимально-токовых реле, а автомат в подобном случае нужен лишь для защиты от токов короткого замыкания.

2) Характеристика А. Тепловой расцепитель автомата этой характеристики может сработать уже при токе, составляющем 1,3 от номинального. При этом время отключения составит около часа. При токе, превышающем номинальный в два раза, в действие может вступить электромагнитный расцепитель, срабатывающий примерно за 0,05 секунды. Но если при двукратном превышении тока соленоид еще не сработает, то тепловой расцепитель по-прежнему остается «в игре», отключая нагрузку примерно через 20-30 секунд. При токе, превышающем номинальный в три раза, гарантированно срабатывает электромагнитный расцепитель за сотые доли секунды.

Автоматические выключатели характеристики А устанавливаются в тех цепях, где кратковременные перегрузки не могут возникнуть в нормальном рабочем режиме. Примером могут служить цепи, содержащие устройства с полупроводниковыми элементами, способными выйти из строя при небольшом превышении тока.

3) Характеристика В. Характеристика этих автоматов отличается от характеристики А тем, что электромагнитный расцепитель может сработать только при токе, превышающем номинальный не в два, а в три и более раз. Время срабатывания соленоида составляет всего 0,015 секунды. Тепловой расцепитель при трехкратной перегрузке автомата В сработает через 4-5 секунд. Гарантированное срабатывание автомата происходит при пятикратной перегрузке для переменного тока и при нагрузке, превышающей номинальную в 7,5 раз в цепях постоянного тока.

Автоматические выключатели характеристики В применяются в осветительных сетях, а также прочих сетях, в которых пусковое повышение тока либо невелико, либо отсутствует вовсе.

4) Характеристика С. Это самая известная характеристика для большинства электриков. Автоматы С отличаются еще большей перегрузочной способностью по сравнению с автоматами В и А. Так, минимальный ток срабатывания электромагнитного расцепителя автомата характеристики С составляет пятикратный номинальный ток. При этом же токе тепловой расцепитель срабатывает через 1,5 секунд, а гарантированное срабатывание электромагнитного расцепителя наступает при десятикратной перегрузке для переменного тока и при 15-тикратной перегрузке для цепей тока постоянного.

Автоматические выключатели С рекомендуются к установке в сетях со смешанной нагрузкой, предполагающей умеренные пусковые токи, благодаря чему бытовые электрощиты содержат в своем составе именно автоматы этого типа.

Характеристики автоматических выключателей B, C и D

5) Характеристика D – отличается очень большой перегрузочной способностью. Минимальный ток срабатывания электромагнитного соленоида этого автомата составляет десять номинальных токов, а тепловой расцепитель при этом может сработать за 0,4 секунды. Гарантированное срабатывание обеспечено при двадцатикратной перегрузке по току.

Автоматические выключатели характеристики D предназначены, прежде всего, для подключения электродвигателей, имеющих большие пусковые токи.

6) Характеристика K отличается большим разбросом между максимальным током срабатывания соленоида в цепях переменного и постоянного тока. Минимальный ток перегрузки, при котором может сработать электромагнитный расцепитель, для этих автоматов составляет восемь номинальных токов, а гарантированный ток срабатывания той же защиты составляет 12 номинальных токов в цепи переменного тока и 18 номинальных токов в цепи постоянного тока. Время срабатывания электромагнитного расцепителя составляет до 0,02 секунды. Тепловой расцепитель автомата К может сработать при токе, превышающем номинальный всего в 1,05 раз.

Из-за таких особенностей характеристики K эти автоматы применяют для подключения чисто индуктивной нагрузки.

7) Характеристика Z также имеет различия в токах гарантированного срабатывания электромагнитного расцепителя в цепях переменного и постоянного тока. Минимальный возможный ток срабатывания соленоида для этих автоматов составляет два номинальных, а гарантированный ток срабатывания электромагнитного расцепителя составляет три номинальных тока для цепей переменного тока и 4,5 номинальных тока для цепи постоянного тока. Тепловой расцепитель автоматов Z, как и у автоматов K, может срабатывать при токе в 1,05 от номинального.

Применяются автоматы Z только для подключения электронных устройств.

Как выбрать автоматический выключатель

Модульный автоматический выключатель — это аппарат, предназначенный для защиты электрических цепей от коротких замыканий, перегрузки, а также для нечастых коммутаций, устанавливаемый на DIN рейку.

Изображение 1 — модульные автоматы: а) на ток до 63А; б) на ток до 125А

Выясним какие функции защиты должен выполнять автомат:
1. Отключение участка цепи при недопустимой перегрузке
Если ток в защищаемой цепи будет больше допустимого значения, срок службы изоляции проводов существенно снизится, так же возможно возникновение пожара. Тепловой расцепитель (Т.Р.) работает с выдержкой времени, поэтому кратковременные перегрузки до 13% автоматом не отключаются. Расцепители модульных аппаратов выпускают с определенным шагом по току: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 А.
Узнать какой номинальный ток имеет Т.Р. можно по маркировке автоматического выключателя. На изображении 1а автомат имеет номинальный ток ТР Iтр=16А, на рис.1б Iтр=100А.
Номинальный ток теплового расцепителя групповых автоматов для новой электропроводки может принимать нижеследующие значения:
10А для линий освещения (сечение провода 1,5 мм 2 по меди);
16А для розеточных линий жилых комнат (сечение 2,5 мм 2 по меди);
25А для розеточных линий кухни (сечение 4 мм 2 по меди);
40А для электроплиты (сечение 6 мм 2 по меди).
При этом номинальный ток вводного автомата должен быть на ступень выше самого большого номинала группового автомата. Например, для представленного случая, это 50А. Не стоит забывать, что сетевая организация в технических условиях на подключение к электросети устанавливает максимальный ток автомата, который может быть установлен на вводе.
Если вы укладываете новую проводку, можно узнать сечение по маркировке на проводе. Если же провода давно заложены в стены, то узнать сечение можно, измерив диаметр жилы провода:
1,5 мм 2 — 1,38 мм
2,5 мм 2 — 1,78 мм
4 мм 2 — 2,25 мм
6 мм 2 — 2,76 мм
10 мм 2 — 3,56 мм
16 мм 2 — 4,51 мм
Алюминиевые провода хуже проводят ток, поэтому номинал автомата должен быть на одну ступень ниже, чем для меди такого же сечения.
Количество линий в доме определяется, исходя из нагрузки. Например, если в доме 4 жилых комнаты, и мощность электроприборов в них превышает 3500 Вт, то одной линии на 16А будет недостаточно, необходима прокладка двух линий. Узнать какую мощность можно подключить к линии легко узнать из формулы
P = I*U, Вт
где I – ток теплового расцепителя автомата;
U – напряжение в сети 220В
Например, для линии с медной проводкой под защитой автомата на 20А допустимая мощность подключаемых приборов не более 20*220 = 4400 Вт.
Очень важно понимать, что провода электропроводки должны иметь соответствующее сечение, иначе автомат не будет эффективно защищать их!
2. Отключение цепи при коротком замыкании
КЗ — самое разрушительное из всех повреждений, поэтому оно должно быть отключено за максимально короткое время, которое устанавливается ПУЭ п.1.7.79. Например, для напряжения 220В время отключения КЗ не должно превышать 0,4с. Указанное время обеспечивается, если при КЗ автомат отключается ЭмР — электромагнитным расцепителем, то есть без выдержки времени.
Номинал ЭмР указан на маркировке автомата в виде буквенного обозначения характеристики срабатывания:
В — (3-5)*Iтр, С — (5-10)*Iтр, D – (10-20)*Iтр.
Например, для автомата на изобр. 2 гарантированное срабатывание ЭмР произойдет при токе свыше 10*16=160А, гарантирование несрабатывание при токе менее 5*16=80А.

Изображение 2 — однополюсные автоматические выключатели с характеристикой «В», «С» и «D»
а) Уставка ЭмР 40-80А,
б) Уставка ЭмР 80-160А
с) Уставка ЭмР 160-320А

Выбор характеристики произведем в зависимости от типа подключенных электроприборов.

• Линии бытового освещения — характеристика «В»
• Розеточные линии жилых помещений без возможности подключения ручного электроинструмента — «В»
• Розеточные линии жилых помещений с возможностью подключения ручного электроинструмента — «С»
• Розеточные линии гаражей, мастерских без мощного электроинструмента — «С»
• Розеточные линии гаражей, мастерских с мощным электроинструментом — «D»
• Вводные автоматические выключатели — «D»

3. Многоразовое использование
Хороший автомат способен многократно отключать токи КЗ и перегрузки.

Изображение 3 — момент отключения тока КЗ двухполюсным автоматом С20

В рамочке на автомате указано число 4500, 6000 или 10000.

Изображение 4 — автоматы с ПКС 4500, 6000 и 10000 ампер

Это максимальный ток КЗ, который способен отключить автомат без разрушения три раза.

• 4500А — для групповых автоматов в старых сетях, выполненных алюминиевым проводом
• 6000А — для групповых и вводных автоматов в распределительных щитках квартир и подъездов жилых домов с медной проводкой
• 10000А — для вводных щитов в здание

Указанных значений будет вполне достаточно для надежного разрыва цепи при аварии, так как ток короткого замыкания в жилых зданиях редко превышает 3000А.
Помните, что только правильно подобранный автоматический выключатель стоит на страже вашего имущества!

Выбор автоматического выключателя. Характеристики автоматических выключателей.

Характеристика выключателя.

Автоматический выключатель — это устройство, которое предназначено для защиты электрических сетей и потребителей подключённых в данную сеть от токов перегрузки и токов короткого замыкания(КЗ). Чтобы кабельные сети оставались в исправном состоянии, важно правильно произвести выбор автоматического выключателя. В сегодняшней статье мы расскажем, как выбрать автоматический выключатель и на что следует обратить своё внимание.

Как выбрать автоматический выключатель?

Прежде всего, при выборе автоматического выключателя следует обратить внимание на следующие важные критерии:

1. Номинальный ток автоматического выключателя;
2. Максимальная отключающая способность автомата;
3. Тип характеристики автоматического выключателя;
4. Селективность;
5. Количество полюсов;
6. Марка производителя.

Выбор автоматического выключателя. Автомат по мощности. Автомат напряжения.

Как известно, большинство людей полагает, что автоматический выключатель в первую очередь должен защищать устройства подключенные в сеть. Отсюда возникает популярный запрос, — «Выбор автоматического выключателя по мощности». На самом деле, всё обстоит несколько иначе. Первым делом автомат защищает электрический кабель, а затем уже потребителей. Отсюда появляется первый вывод:

Как правило, в идеальном варианте, номинальный ток автомата, должен быть на 45% ниже допустимого тока на который рассчитан кабель. Потому что тепловая защита автомата способна выдерживать токовые перегрузки от 13% до 45% в интервале времени до 1 часа. Таким образом, чтобы защитить кабель от возможного перегрева, следует использовать автомат с немного заниженным значением номинального тока.

Например: Кабель ВВГнг-LS 3×1,5 в зависимости от условий монтажа может выдерживать в нормальном состоянии ток до 21 А. Следовательно, номинальный ток автоматического выключателя к которому подключается данный кабель не должен превышать 16А.

Как видите, расчёты показывают, что в режиме максимальной перегрузки в сети, при использовании автоматического выключателя на 16 А, всё-таки возможен незначительный нагрев кабеля в течении короткого периода времени. Современные линейки автоматических выключателей предлагают автоматы с номинальным током 13 А. В частности, выбор автомата с данным номиналом, будет оптимальным решением для защиты кабеля ВВГнг-LS 3×1,5:

Таким образом, приходим к выводу, что номинальный ток автомата, должен быть минимум на 45% ниже, максимально допустимого тока на который рассчитан кабель:
Iном.автомата = Iном.кабеля /1,45

Выбор автоматического выключателя. Автомат отключения.

Итак, максимальная отключающая способность автомата — это характеристика, которая отражает уровень максимального тока, при котором автомат способен выполнять свои функции и не выходить из строя. Как правило, обозначается в кА и характеризует величину тока КЗ, которую автоматический выключатель должен выдержать и произвести отключение.

К примеру, в современных линейках автоматических выключателей наиболее часто встречаются автоматы со следующими параметрами максимальной отключающей способности:

• 4,5 кА;
• 6,0 кА;
• 10 кА.

Выбор автоматического выключателя по максимальной отключающей способности.

Чем выше значение максимальной отключающей способности, тем надёжней и дороже автоматический выключатель. Чтобы выбрать оптимальную величину максимальной отключающей способности автомата, необходимо проанализировать, насколько далеко он установлен от источника питания (ТЭЦ, электростанции и т.п.). Величина тока короткого замыкания, будет снижаться по мере удалённости от источника электроэнергии. Чем ближе к источнику электроэнергии, тем больше величина тока КЗ, чем дальше от источника электроэнергии, тем ниже величина тока КЗ.

Как известно, на трансформаторных подстанциях, рекомендуют установку устройств на 10 кА. В общих распределительных щитах на 6 кА. В квартирных щитах автоматические выключатели на 4,5 кА. Однако, Вам никто не запрещает устанавливать в квартирных и домовых щитах устройства на 6 кА и 10 кА. Используя такие устройства, Вы повышаете надёжность системы и уровень своей защиты.

Выбор автоматического выключателя. ВТХ.

Прежде всего существуют различные время-токовые характеристики (ВТХ) автоматических выключателей. Подробно мы их разобрали в одной из наших прошлых статей, кому интересно, советуем обязательно ознакомиться, — тут.

Если рассмотреть вопрос более обобщённо, то можно выделить, несколько основных характеристик: B, С, D. В свою очередь, данные характеристики определяют при какой величине тока, автомат отключится мгновенно. Параметры отключения для характеристик B, С, D:

1. B — от 3 до 5 ×In;
2. C — от 5 до 10 ×In;
3. D — от 10 до 20 ×In.

In — это номинальный ток автоматического выключателя. То есть мы берём номинальный ток автомата, например 16А и получаем следующие данные:

1. Автоматический выключатель с характеристикой B16 отключится мгновенно при величине тока от 48 до 80 А;
2. Автомат с характеристикой С16 отключится мгновенно при токе от 80 до 160 А;
3. Автомат с характеристикой D16 отключится мгновенно при токе от 160 до 320 А.

Стоит отметить, что автоматические устройства с характеристикой D используются в основном в промышленности. Например, в бытовых сетях используются в основном устройства с характеристикой B и С.

Автоматы с характеристикой С используются для обеспечения защиты групповых линий и отдельных устройств с большим пусковым током. Автоматы с характеристикой B в основном используются для реализации защиты линий освещения и устройств с низким пусковым током.

Селективность автоматических выключателей.

Несомненно, при выборе устройства автоматического отключения важно уделить внимание такому параметру, как селективность. Под селективностью подразумевается такое техническое решение, при котором в случае неисправности отключается непосредственно неисправная линия, а не к примеру групповая линия. Как правило, селективность реализуется двумя способами:

1. Выбор номинального тока автоматического выключателя;
2. выбор характеристики автоматического выключателя;

Характеристики автоматических выключателей.

Для групповых линий следует выбирать автоматы с характеристикой С и с большим номинальным током (расчётным током в групповой линии). Для питающей линии одной нагрузки следует выбирать автоматы с характеристиками B и С, при этом если нагрузка имеет низкий пусковой ток, то следует выбрать устройство с характеристикой B.

Выбор автоматического выключателя. Полюсы автоматов.

Как известно, в зависимости от напряжения в сети, для защиты устройств и питающих кабелей могут использоваться следующие автоматические выключатели:

1. Однополюсные;
2. двухполюсные.

Для сети 400 В (380В):

1. Трёхполюсные;
2. четырёхполюсные.

Выбор автоматических выключателей по количеству полюсов.

С одной стороны, однополюсные и трёхполюсные автоматы коммутируют фазные проводники. С другой стороны, двухполюсные и четырёхполюсные автоматические выключатели помимо фазных проводников, коммутируют также и нулевые проводники.

Важно! Нельзя отключать нулевой проводник без отключения фазного! Запрещено подключение нулевого проводника к однополюсному автоматическому выключателю.

Выбор автоматического выключателя. Производители автоматов.

Бесспорно, многие задаются вопросом, какой марки автоматический выключатель выбрать? Во-первых, следует определится с сегментном и имеющимся бюджетом. К примеру, ведущими игроками в премиум сегменте являются следующие производители:

1. ABB — устройства шведско-швейцарской компании. Как известно, на текущий момент являются лидером по качеству, надёжности и соответственно по дороговизне автоматических устройств;
2. Legrand (Франция) — устройства во многом схожи с ABB по качеству и цене, — надёжные автоматические выключатели;
3. Schneider Electric (Франция) — отличные устройства, которые хорошо себя зарекомендовали на рынке стран СНГ.

А вот автоматические выключатели среднего ценового сегмента:

1. Moeller (Eaton) — немецкий бренд. Безусловно, качественные автоматические выключатели по приемлемой стоимости;
2. Siemens — немецкий бренд. Выпускает также качественную автоматику, которая немногим уступает ABB, Legrand и Schneider Electric.

В частности, автоматы бюджетного сегмента представлены в большом количестве, в эту категорию попадает много устройств от китайских производителей. Одним словом, можно выделить несколько «более или менее» вменяемых брендов: КЭАЗ, DEKraft , IEK. Однако, мы бы Вам рекомендовали использовать автоматические выключатели из премиум сегмента или среднего ценового сегмента.

Наши ресурсы в социальных сетях, присоединяйтесь:

Автоматические выключатели — как выбрать, характеристики, графики защиты

Автоматические выключатели (АВ) предназначены для включения и отключения асинхронных электродвигателей и других приемников электроэнергии, а также для защиты их от токов перегрузки и короткого замыкания.

Автоматы обеспечивают одновременное отключение всех трех фаз в случае возникновения аварийных ситуаций. В рабочем режиме включение и отключение производится вручную, в аварийном режиме они отключаются автоматически электромагнитным, тепловым или электронным расцепителем.

1. Конструкция автоматических выключателей
2. Выбор автоматических выключателей
3. Номинальный ток и напряжение
4. Времятоковые защитные характеристики
5. Защитные характеристики автоматических выключателей
6. Времятоковые характеристики автоматических выключателей
7. Нагрузочная характеристика автоматических выключателей

Конструкция автоматических выключателей

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 КЗ);
2. тепловые (для защиты от перегрузок);
3. комбинированные, в том числе и электронные.

Электромагнитный расцепитель состоит из катушки с подвижным сердечником и возвратной пружины. При протекании по катушке тока КЗ 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.

Интересное видео об устройстве автоматических выключателей смотрите ниже:

Различают нетокоограничивающие и токоограничивающие автоматические выключатели.

1. Нетокоограничивающие выключатели не ограничивают токКЗ в цепи, и он достигает максимального ожидаемого значения.
2. Токоограничивающие выключатели ограничивают токКЗ с помощью быстрого введения в цепь дополнительного сопротивления дуги (в первый же полупериод, до того, как токКЗ значительно возрастет) и последующего быстрого отключения КЗ. При этом токКЗ не достигает ожидаемого расчетного максимального значения. Токоограничение начинается с некоторого значения тока, определяемого характеристикой токоограничения (рис.6.1).

Например, выключатели серии Compact NS (Merlin Gerin) обладают исключительной токоограничивающей способностью благодаря технологии двойного размыкания (очень быстрое разъединение контактов под действием электродинамических сил и возникновение двух последовательных напряжений дугового pазpяда с крутым волновым фронтом).

Выбор автоматических выключателей

Выбор автоматических выключателей производится:

1. по номинальному току,
2. времятоковой характеристике срабатывания (ВТХ),
3. отключающей способности, условиям монтажа и эксплуатации.

Правильный выбор характеристики автоматического выключателя является залогом его своевременного срабатывания.

Как правильно выбрать автоматический выключатель смотрите в видео ниже:

Номинальный ток и напряжение

Номинальным током Iн и напряжением Uн автоматического выключателя называют значения тока и напряжения, которые способны выдержать главные токоведущие части выключателя в длительном режиме. Номинальный ток расцепителя Iн.расц может отличаться от номинального тока автомата, поскольку в автомат могут быть встроены расцепители с меньшим номинальным током.

Другой, не менее важной, характеристикой автоматического выключателя является его предельная коммутационная способность (ПКС). ПКС называют максимальное значение тока КЗ, которое выключатель способен включить и отключить несколько раз, оставаясь в исправном состоянии.

Времятоковые защитные характеристики

Автоматические выключатели могут иметь следующие времятоковые защитные характеристики (ВТХ) (рис.6.2) [11]:

1. зависимую от тока ВТХ. Такие выключатели имеют только тепловой расцепитель и применяются редко вследствие недостаточной ПКС и быстродействия;
2. независимую от тока ВТХ. Такие выключатели имеют только токовую отсечку, выполненную с помощью электромагнитного или полупроводникового расцепителя, действующего без выдержки или с выдержкой времени;
3. ограниченно зависимую от тока двухступенчатую ВТХ. В зоне токов перегрузки выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой времени, в зоне токов КЗ выключатель отключается токовой отсечкой с независимой от тока заранее установленной выдержкой времени (для селективных выключателей) или без выдержки времени (для неселективных выключателей); выключатель имеет либо тепловой и электромагнитный расцепитель (комбинированный), либо двухступенчатый электромагнитный, либо полупроводниковый расцепитель;
4. трехступенчатую защитную ВТХ. В зоне токов перегрузки выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой времени, в зоне токов КЗ – с независимой, заранее установленной, выдержкой времени (зона селективной отсечки), а при близких КЗ – без выдержки времени (зона мгновенного срабатывания); зона мгновенного срабатывания предназначена для уменьшения длительности воздействия токов при близких КЗ. Такие выключатели имеют полупроводниковый расцепитель и применяются для защиты вводов в КТП и отходящих линий.

В соответствии со стандартами международной электротехнической комиссии (МЭК) по времятоковым характеристикам срабатывания выключатели бывают трех типов: B, C, D (рис.6.3).

Защитные характеристики автоматических выключателей

1. зависимая;
2. независимая;
3. ограниченно зависимая;
4. трехступенчатая;
   • с выдержкой времени при КЗ;
   • без выдержки времени при КЗ.

Времятоковые характеристики автоматических выключателей

t – время срабатывания электромагнитного расцепителя, k = I/Iн – кратность тока к номинальному значению.

Тип B – величина тока срабатывания электромагнитного расцепителя кратности k = 3 – 6. Для бытового применения, где ток нагрузки невысокий и ток КЗ может попасть в зону работы теплового, а не электромагнитного расцепителя.

Тип C – величина тока срабатывания электромагнитного расцепителя кратности k = 5 – 10. Для бытового и промышленного применения: для двигателей со временем пуска до 1 с, нагрузок с малыми индуктивными токами (холодильных машин и кондиционеров).

Тип D – величина тока срабатывания электромагнитного расцепителя кратности k > 10. Применяется для мощных двигателей с затяжным временем пуска.

Рисунок — Характеристики автоматических выключателей B, C, D, Z, K и S

Тепловые расцепители, используемые в автоматических выключателях, чувствительны к нагреву от посторонних источников. В практике нередко случается, что расцепитель промежуточного полюса при номинальном режиме отключается только из-за нагрева соседних полюсов. Это приводит к ограничению области его работы и к коррекции номинального тока с учетом графика рис.6.4.

Рис.6.4. Зависимость нагрузочной способности АВ при их близком расположении: Кн = I/Iн – коэффициент нагрузки, N – количество автоматических выключателей при их размещении рядом.

Нагрузочная характеристика автоматических выключателей

Нагрузочная характеристика большинства автоматических выключателей зависит от температуры окружающей среды: при ее снижении коэффициент нагрузки увеличивается, при повышении – падает (рис.6.5). Это ограничивает возможность их использования в условиях жесткого температурного режима эксплуатации, особенно в горячих цехах или на открытом воздухе.

Разнесение функций защитных устройств на несколько независимых устройств создает массу неудобств при монтаже и эксплуатации.

Каждое из них не обладает универсальностью и подходит только к конкретному автоматическому выключателю.

Поэтому перед разработчиками остро встала проблема создания универсального устройства.

Последние поколения автоматических выключателей снабжены так называемыми электронными расцепителями, осуществляющими комплексную защиту электродвигателя и объединяющими в одном устройстве функции всех вышеперечисленных расцепителей.

Они выполнены на базе микропроцессорной техники, гарантируют высокую точность срабатывания, надежность и устойчивость к температурным режимам.

Электропитание, необходимое для правильной работы, обеспечивается непосредственно трансформаторами тока расцепителя.

Защитные расцепители состоят из трех или четырех трансформаторов тока (в зависимости от типа сети), электронного блока и механизма расцепления, который воздействует непосредственно на механизм выключателя.

Кривая срабатывания выключателя, максимально приближенная к рабочей характеристике асинхронного электродвигателя (рис.6.6), определяет следующие виды защит [19]:

• защита от перегрузки с обратнозависимой выдержкой по времени;
• защита от заклинивания ротора электродвигателя с определенной выдержкой времени;
• защита от короткого замыкания с мгновенным срабатыванием.

Интересное видео о характеристиках автоматов смотрите в видео ниже:

Что такое номинальный ток: определение и правила расчета

Важнейшая характеристика любого электрического устройства — номинальный ток (Iн).

С учетом его величины подбирают сечение токоведущих жил и автоматы защиты. Ниже речь пойдет о способах определения Iн и о том, как эта величина в дальнейшем используется.

Что это такое?

Iн (по ПУЭ — допустимый длительный ток) — это максимальная сила тока, допускающая сколь угодно работу электроустройства, не ограниченную во времени, то есть не приводящая к перегреву его токоведущих частей.

При протекании Iн соблюдаются два условия:

1. уравновешиваются выделение тепла в проводниках и его отвод в окружающее пространство;
2. выделяемое тепло не вызывает нарушения механических и химических свойств материалов, необходимых для работы устройства.

При превышении номинальной величины наблюдается дисбаланс в пользу выделения тепла: возрастает температура токопроводящих частей с последующим расплавлением изоляции.

Это чревато возгоранием и коротким замыканием. Металлические элементы теряют прочность и деформируются. Все составляющие системы электроснабжения, от генератора или источника тока до потребителя — при проектировании рассчитываются на определенный Iн. Это относится не только к устройствам, но и к проводам, соединительным элементам и пр.

Величина Iн указана в паспорте оборудования. Также этот параметр наряду с другими наиболее важными, часто проставляют на корпусе или шильдике устройства. Наиболее предпочтительны: 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3 А и кратные им.

Помимо приведенных в нормативном документе значений, допускается использовать:

• для трансформаторов: 15, 30, 60, 75, 120 А и кратные им;
• для существующих устройств (по договоренности между заказчиком и изготовителем): 1400, 2240 А;
• для преобразователей и трансформаторов для них (также по договоренности между изготовителем и заказчиком): 37,5, 75 и 150 кА.

Принцип определения

Iн для жил проводов и кабелей определяют по таблицам “Правил устройства электроустановок”, справочников и прочей специализированной литературы, в них учитываются:

1. материал проводника (в основном указываются данные для меди и алюминия). Металлы и сплавы имеют разное сопротивление, а от него зависит баланс между выделением тепла (Q = I 2 * R, где I — сила тока, R — электросопротивление проводника) и его отводом;
2. площадь поперечного сечения жилы: от этого также зависит величина R;
3. способ прокладки (открыто или в канале), число жил в кабеле и материал изоляции.

Для вычисления площади поперечного сечения жилы, измеряют штангенциркулем ее диаметр D, затем производят расчет по формуле: S = (3.14 * D 2 ) / 4. Определив номинальный ток провода, сопоставляют его с номинальным током нагрузки.

Если последний окажется больше, берут провод с большей площадью сечения жил. Для определения номинального тока нагрузки, если таковая не указана на информационной табличке, необходимо знать формулы.

Формула расчета

Номинальный ток потребителей с активным сопротивлением (лампы накаливания, электрочайники, бойлеры и обогреватели) определяется из формулы расчета мощности: W = U * I, отсюда: I = W / U

Для однофазной сети U = 220 В, следовательно, номинальный ток 60-ваттной лампы составляет: I = 60 / 220 = 0,27 А Аналогично рассчитывают номинальный ток предохранителя — на его корпусе также указывается мощность.

Номинальный ток группы потребителей рассчитывают с учетом коэффициента неодновременности “к”. Такой подход обусловлен тем, что приборы никогда не работают одновременно в течение продолжительного периода.

К примеру, если на кухне имеются следующие электроприборы:

• плита: 2000 Вт;
• чайник: 1500 Вт;
• микроволновка: 800 Вт;
• кофеварка: 1000 Вт.

И коэффициент неодновременности принят равным к = 0,7 (устанавливается для разных ситуаций нормативными документами), то номинальный ток группы потребителей составит: I = (2000 + 1500 + 800 + 1000) * 0,7 / 220 = 3710 / 220 = 16,86 А.

Несколько сложнее определяется номинальный ток потребителей с индуктивным сопротивлением, основную часть которых составляют трансформаторы (блоки питания, стабилизаторы) и электродвигатели (холодильник, пылесос и пр.).

Полная потребляемая электрическая мощность Wпол в техдокументации на оборудование не указывается — только механическая на валу двигателя (ГОСТ Р 52776-2007, п. 5.5.3.).

Чтобы определить Wпол, следует обратить внимание на два параметра, приводимые на шильдике:

• коэффициент полезного действия (КПД). Параметр, характеризующий величину потерь на трение в подшипниках, перемагничивание магнитопровода и прочее. Представляет собой отношение выходной мощности Wвых (именно ее указывают в паспорте) к активной мощности Wа: n = Wвых / Wа;
• cosϕ определяет долю активной мощности Wа в полной потребляемой мощности Wпол. В потребителях со всевозможными катушками (обмотки двигателей, трансформаторов и т.д.) часть мощности (реактивная) тратится на преодоление индуктивного сопротивления. Суть этого явления состоит в возникновении ЭДС самоиндукции, направленной против тока. Поскольку cosϕ = Wа / Wпол, то Wпол = Wа / cosϕ.

Таким образом, полная потребляемая мощность Wпол при известной выходной мощности Wвых определяется по формуле: Wпол = Wвых / (КПД * cosϕ). Выходную мощность Wвых принято измерять в привычных ваттах (Вт), а полную Wпол, чтобы не было путаницы, — в вольт-амперах (ВА).

К примеру, на шильдике компрессора холодильника указаны такие характеристики:

• мощность: 2 кВт;
• КПД: 0,85;
• cosϕ: 0,8.

Значит, полная потребляемая мощность составит: Wпол = 2 000 / (0,85 * 0,8) = 2941 ВА. Тогда потребляемый холодильником номинальный ток составит: I = Wпол / 220 = 2941 / 220 = 13,4 А. В случае с 3-фазным двигателем Iн определяют так: I = Wпол / (1,73 * U).

Трёхфазная система электроснабжения

Wпол рассчитывается так же, как для однофазного, напряжение U принимается равным:

• при подключении к 3-фазной сети: U = 380 В;
• к 1-фазной – U = 220 В.

Выбор автоматов защиты

Поскольку возрастание силы тока свыше номинального значения (перегрузка) влечет за собой нарушения в работе устройств, на этот случай требуется предусмотреть обесточивание цепи.

Задачу выполняют такие аппараты защиты:

• предохранители: содержат легкоплавкую вставку — при перегреве она расплавляется и цепь размыкается;
• выключатели автоматические (ВА).

ВА состоит из двух частей:

1. тепловой расцепитель. Биметаллическая пластина, размыкающая контакты при нагреве. Время срабатывания может составлять десятки минут;
2. электромагнитный расцепитель (катушка с соленоидом). Срабатывает практически мгновенно (0,02 с) при достижении силой тока определенного значения.

Порог срабатывания электромагнитного расцепителя для разных потребителей также требуется индивидуальный. Некоторые выходят из строя даже при самой незначительной перегрузке, другие выдерживают 14-кратное превышение Iн. Потому выпускают 4 класса ВА, отличающиеся настройкой электромагнитного приспособления размыкания цепи (уставка тока отсечки): A, B, C и D.

Класс подбирается соответственно виду потребителей:

1. полупроводниковые элементы. Класс А, наиболее чувствительный: ток отсечки — в 2 раза выше номинального;
2. розетки, осветительные цепи и прочие, где пусковые токи отсутствуют или невелики. Класс В: ток отсечки — в 3 раза больше номинального;
3. вводные устройства бытовых электросетей. Класс С: ток отсечки — в 5 раз выше номинального. Такие ВА в одиночку не применяются: они обеспечивают безопасность сети в целом, тогда как каждая группа (розетки, освещение) дополнительно защищается ВА класса В. То есть ВА класса С страхует автоматы класса В, но при этом в случае перегрузки в одной из групп вся сеть не обесточивается (селективность);
4. вводные устройства сетей зданий и сооружений, цепи с большими пусковыми токами (в качестве потребителей выступают электродвигатели). Класс D: ток отсечки — в 10 раз выше номинального. На вводе в здание такой ВА также играет роль селективного — страхует автоматы защиты на этажах и в отдельных помещениях.

При перегрузке менее уставки тока отсечки по цепи какое-то время протекает ток свыше номинального (до срабатывания теплового расцепителя).

Это учитывают, например, при выборе УЗО, официально именуемого «выключателем дифференциального тока». Это еще один аппарат защиты, обесточивающий цепь при обнаружении утечки тока и предотвращающий тем самым электротравму пользователя.

Номинальные токи разных устройств

Вот какой ток потребляют некоторые приборы:

1. электроплита: мощность — от 1,2 до 6 кВт, cosϕ = Номинальный ток: от 1200 / 220 = 5,45 А до 6000 / 220 = 27,25 А;
2. обогреватель: 0,5 – 2 кВт, cosϕ = 1. Ток — от 2,3 А до 9,2 А;
3. пылесос: 0,5 – 2 кВт, cosϕ = 0,9. Ток: от 500 / (220 * 0,9) = 2,52 А до 2000 / (220 * 0,9) = 10,1 А;
4. утюг: 1–2 кВт, cosϕ = 1. Ток: 4,6–9,2 А;
5. фен для волос: 0,6–2 кВт, cosϕ = 1. Ток: 2,76–9,2 А;
6. телевизор: 0,1–0,4 кВт, cosϕ = 1. Ток: 0,46–1,84 А.

Видео по теме

О расчете номинального тока автоматических выключателей в видео:

Без понимания значения номинального тока невозможно правильно не только проектировать, но и эксплуатировать электросеть.

Важно помнить, что превышение силы тока в проводах сверх номинальной при отсутствии или ошибочном выборе автоматов защиты, может повлечь за собой пожар или выход из строя оборудования. Пример — импортные котлы и газовые колонки, в которых при скачках напряжения перегорают платы.