Unitas.ru

Сантехника водопровод
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Автоматический выключатель; назначение и характеристики

Автоматический выключатель — назначение и характеристики

Автоматический выключатель — это один из видов автоматических защитных устройств . Он устанавливается в электрические сети для ручного включения и отключения тока в цепи при нормальных условиях эксплуатации, а также для автоматического отключения при возникновении ненормальных условий. Для правильной и надежной работы необходимо использовать автомат, учитывая его характеристики в соответствии с назначением.

Типы характеристик

Времятоковая характеристика определяет взаимосвязь между нарастанием силы тока и моментом аварийного отключения посредством защитного автомата. Поскольку различные условия потребления тока в бытовых и промышленных условиях требуют различного напряжения сети, автоматы для защиты также обладают различной мощностью и характеристиками срабатывания. Автоматические выключатели выпускают с номиналами силы тока от 6 до 125 ампер. В быту же наиболее часто применяются защитные автоматы на 16 или 20 ампер. Для большого частного дома подойдет устройство в 25А. Что касается времятоковой характеристики, ее обозначают латинскими буквами на маркировке выключателя. Наиболее распространены три типа: B, C, D. Данная маркировка обозначает чувствительность электромагнитного расцепителя или же скорость мгновенного срабатывания при граничном повышении силы тока.

Диапазон срабатывания для этих трех типов следующий:

Расшифровка параметров разных типов автоматов выглядит так: если автомат рассчитан на силу тока в 20 ампер, то этот показатель умножается на данные диапазона срабатывания, и получается характеристика чувствительности автоматического выключателя.

Таким образом, автомат типа В на 20 ампер выключится мгновенно при силе тока свыше 100 ампер. Граничным показателем для его срабатывания является 60А, а при силе тока от 60 до 100А скорость выключения будет зависеть от скорости нагревания биметаллической пластины теплового датчика.

При выборе электрического защитного автомата для дома или промышленных целей следует не только рассчитывать его мощность, исходя из потребляемого тока в помещении, но и обращать внимание на тип времятоковой характеристики.

Автоматы идентичной мощности, но разного типа времятоковой характеристики ведут себя по-разному. В ситуации, когда автомат типа В сработает с доли секунды, такой же предохранитель типа С отреагирует только через 5-7 секунд, что может негативно сказаться на приборах и электросети в целом. В жилой квартире, где много высокочувствительных приборов с малым потреблением тока, необходимо устанавливать выключатели типа В. Для больших коммерческих, полупромышленных или офисных помещений, где есть мощные приборы, можно применить автомат типа С. Тип D используется исключительно на промышленных объектах, где есть моторы с мощными пусковыми характеристиками.

Скорость срабатывания автоматического выключателя

На замену плавким предохранителям еще два столетия назад пришли автоматические выключатели. С 1924 года патент на это изобретение принадлежит швейцарской компании Brown , Boveri & Cie .

Читайте так же:
Устройство для прогрузки автоматических выключателей сатурн

Преимущества АВ над плавкими вставками:

— плавкий предохранитель выходит из строя после первого своего срабатывания, то есть многократное его использование невозможно, необходима замена сгоревшей плавкой части;

— при использовании в трехфазной цепи, короткое замыкание в одной фазе вызовет перегорание одного предохранителя, в то время как две другие фазы будут продолжать работать. Аварийный режим работы (обрыв фазы) исключается АВ, так как к.з. в одной фазе трехполюсного выключателя приводит к разрыву всей цепи.

Автоматический выключатель (АВ) – это электромеханический коммутационный аппарат, который позволяет включать и отключать питание потребителя при нормальном режиме работы. А так же обеспечивает защиту электрооборудования от токов короткого замыкания и перегрузки (перегревания). Частое отключения в ручном режиме нежелательно, так как АВ имеют заявленное число коммутаций (для этого лучше использовать более дешевые рубильники).

Для того чтобы правильно выбрать автоматический выключатель, необходимо понимать его основные параметры и характеристики:

Номинальный ток автомата ( I н ) – величина тока, на которую АВ рассчитан для длительной нормальной работы. Иногда показатель I н имеет определенный диапазон и регулятор для точной настройки. Например, I н =3 ÷ 5А, это означает, что данный автоматический выключатель можно подстроить на рабочие токи от 3 до 5 А. При превышении указанного значения происходит срабатывание защиты и электрическая цепь разрывается. По нормам, срабатывание должно произойти при силе тока в 1,45 I н .

Тип автоматического выключателя определяет кратковременное значение силы тока, при котором произойдет разрыв цепи. Тип или класс, в основном, определяется для момента включения. При запуске электрооборудования имеют место пусковые токи, которые могут быть огромными. Например, при прямом пуске электродвигателя, начальный ток равен 10-ти номинальным. Основные типы:

— B (кратковременное увеличение тока в 3-5 раз от номинального);
— C (5-10 раз);
— D (10-50 раз).

Время срабатывания (от момента, когда контролируемый параметр стал больше предельного значения, до момента размыкания контактов). АВ по времени срабатывания делятся на:

— нормальные (t=0,02-0,1с);
— быстродействующие (0,005с);
— селективные (предел регулирования времени срабатывания до 1с)

Последние имеют контакты с задержкой на размыкание. Применяются в сложных цепях, селективный АВ устанавливают на входе потребителя большой мощности. После него на разветвлениях цепи стоят автоматы меньшей мощности. Таким образом, при создании аварийной ситуации на участке цепи – выключится лишь отдельное оборудование, а селективность позволит остальной системе остаться работоспособной.

Читайте так же:
Штекер прикуривателя с выключателем схема подключения

Отключающая способность – это максимальный ток, который может присутствовать кратковременно в цепи, чтобы автоматический выключатель не потерял свою работоспособность (возможно сваривание контактов при превышающих норму токах). Это значение обычно в сотню раз больше рабочего тока. А возникает такой огромный ток при коротком замыкании.

Механизмы расцепления

Тепловая отсечка (длительное влияние тока, превышающего норму) выполняется благодаря пластине, которая состоит из двух разных металлов. У используемых металлов разная тепловая проводимость. Пластина подсоединена последовательно, то есть через нее протекает ток цепи. Когда значение тока номинальное или меньше – автомат остается в замкнутом состоянии. Если же ток превысит нормированное значение, пусть даже на 10% в течении длительного времени, пластина нагреется и изогнется, тем самым, разорвет контакт питающей цепи.

Электромагнитное расцепление обеспечивает защиту от больших, резких скачков тока. Эта отсечка выполняется встроенным соленоидом. К примеру, автоматический выключатель рассчитан на ток в 2 А, его тип В, следовательно сработать он должен при токе 10 А. Для этого и служит соленоид. При токах до 10А, он будет неподвижным, а при достижении 10А, соленоид втянется и разомкнет контакт – произойдет выключение автомата.

Строение

На рисунке ниже показаны основные элементы, из которых состоит автоматический выключатель.

1 – соленоид выполняет функцию расцепления при коротком замыкании;
2 – зажимной винтовой контакт для подсоединения провода;
3 – дугогасительная камера рассеивает дугу, которая возникает в следствии коммутации (соединение/разъединение) контактов;
4 – подвижный контакт;
5 – биметаллическая пластина для защиты от перегрузки (длительного повышенного тока).

Функции независимого расцепления (НР), расцепление по нулевому напряжению (НРН) и по минимальному напряжению (МРН) выступают дополнительными, и не включаются в стандартные комплекты поставки (необходимо заказывать сборочные единицы).

Выше показано одно из многочисленных исполнений АВ. Существует широкое их разнообразие. Например, по роду тока, количеству подключаемых фаз, расположению клемм. Но это все конструктив, а мы описываем как это работает.

Обозначение автоматического выключателя на электрической схеме:

Онлайн расчет автоматического выключателя

Выбор по току . Если Вы хотите в квартире, гараже, на даче поставить АВ. Следовательно, проводка уже проложена и ее сечение Вам известно, тогда нужно обратиться к таблице, где указаны сечения проводов и соответствующие для них максимальные токи. Прочесть подробнее о выборе сечения проводника будет полезным для установки автомата.

Например, у меня дома в стенах проложен алюминиевый провод сечением 2,5 мм 2 .

Для открыто проложенного алюминиевого кабеля сечением 2,5мм 2 максимальный ток – 24А. Но, так как он проложен скрытно, его охлаждение будет хуже, чем на открытом воздухе. Для этого выбранное значение умножаем на поправочный коэффициент для скрытой прокладки 0,8.

Читайте так же:
Aqua in выключатель кнопка

Максимальный ток, который выдержит проводка:

Автомат предназначен, чтоб обеспечить защиту не только электроприборов, но и для сохранения целостности проводника. Ведь, согласитесь, искать внутри стен, где перегорела проводка – не самое веселое занятие. Потому нужно выбрать автоматический выключатель с номинальным током, ниже, чем у провода. Из стандартного ряда, автомат на 16А будет подходящим и сохранит целостность проводов и приборов.

Выбор по мощности . Если нам необходимо подключить несколько потребителей электроэнергии, и мы знаем лишь их мощность. Две лампочки накаливания на 100Вт и один асинхронный электродвигатель на 2кВт. Напряжение сети – переменное 220В.

Для лампочек накаливания подсчет будет прост, из формулы активной мощности Р= UI , выразим и найдем значение тока:

А вот с электродвигателем существует нюанс. Так как он является не только активной, но и реактивной нагрузкой, косинус фи вносит изменение в наш расчет. Коэффициент мощности указывается на шилдике (табличке) двигателя, но если такой отсутствует, смело принимайте значение 0,7. Итак, ток через двигатель будет равен:

Выбор автоматического выключателя будет по сумме этих токов (14А), но с небольшим запасом. Выбираем , снова таки, 16 амперный автомат.

Для трехфазной сети, выбор автоматического выключателя по мощности осуществляется по формуле:

Типы автоматов:

Что означает тип АВ?

Автоматические выключатели содержат внутри себя два вида размыкателей – тепловой и магнитный.

Магнитный быстродействующий размыкатель предназначен для защиты при коротком замыкании. Срабатывание размыкателя может происходить за время от 0,005 до нескольких секунд.

Тепловой размыкатель значительно медленнее, предназначен для защиты от перегрузки. Работает с помощью биметаллической пластины, нагревающейся при перегрузке цепи. Время срабатывания от нескольких секунд до минут.

Совместная характеристика срабатывания зависит от вида подключаемой нагрузки.

автоматический выключатель

Существует несколько типов отключения АВ. Их еще называют — типы время-токовых характеристик отключения.

Достоинства автоматических выключателей

Среди плюсов автоматов стоит отметить:

Быстрая скорость срабатывания – высокая эффективность

Долговечность, поскольку рассчитаны на неоднократное выключение

Изготавливаются из надежных, прочных материалов

Корпус изготовлен из негорючего, непроводящего ток пластика

Просты в монтаже – достаточно закрепить на DIN-рейке

При внутреннем возгорании пламя не распространится на соседние приборы

Но есть у автоматических выключателей и ряд недостатков, о которых все же стоит знать перед покупкой и учитывать при эксплуатации:

  • Достаточно высокая стоимость, особенно на мощные модели. Если потребуется полностью оформить щиток несколькими устройствами, это обойдется в большую сумму. Но при этом дом или производство будут под более надежной защитой, чем при керамических пробках.
  • При установке изделия типа АВ обязательно прогружаются – это могут сделать только специалисты, поэтому самостоятельно смонтировать все изделия вряд ли получится.
  • Автоматы нуждаются в обслуживании и уходе, а именно в регулярной проверке зажимов и оценке работоспособности. Особенно это актуально для предприятий и производств, где есть высокие нагрузки на сеть. Своевременный контроль убережет от поломки устройства.
Читайте так же:
Схема проводки при проходных выключателях

Но эти минусы с успехом покрываются плюсами приборов. Все же они лучше защищают сеть от всех возможных аварий, предотвращают воспламенение в щитках и позволяют меньше думать о безопасности оборудования.

Установленные в щите автоматические выключатели

Особенности расчета тока электрического автомата

Для однофазной сети в процессе расчета тока защитного устройства необходимо использовать формулу: I=P/U. Р – это мощность, а U – напряжение. Для более простого расчета часто пользуются таким вариантом: 1кВт приблизительно равен 4,5-5А.

Что касается расчета тока трехфазного устройства, то здесь необходимо использовать более сложную формулу. Но проще всего придерживаться такого варианта: 1кВт приблизительно равен 2А.

Последовательность расчета

В качестве примера возьмем расчет ампер для пары электрических конвекторов, суммарная мощность которых составляет 2,5 кВт. По формуле, указанной выше, определяем общую силу тока электроприборов: 2500/220=11,4А. Если пользоваться упрощенным вариантом, то получим 5*2,5=12,5А. Здесь важно понимать, что в случае с упрощенным расчетом мы автоматически принимаем в учет необходимый запас по току, поэтому именно такой вариант расчета является предпочтительным.

Теперь необходимо выбрать кабель. В России и странах СНГ рекомендовано использовать кабель ВВГнг, если речь идет об эксплуатации обычной бытовой сети. Сечение токопроводящей жилы необходимо выбирать по таблице, указанной в ПУЭ п.1.3.10. Но также эту таблицу могут размещать и компании-производители кабельной продукции. Для нашего случая подходит кабель, сечение которого составляет 1 кв. мм., а значение предельно допустимого тока составляет 15А.

Теперь осталось выбрать сам автомат, который необходим для того, чтобы защитить выбранный кабель от перегрева. На основе имеющихся характеристик выбираем автомат на 16А. Но мы помним о том, что автомат предназначен для защиты кабеля, сечение которого 1 кв. мм. Для него достаточно устройства на 10А, то это меньше рассчитанного нами значения общего тока конвекторов – 11,4А. Исходя из этого, выбираем кабель сечением 1,5 кв. мм., допустимый ток которого составляет 19А.

Особенности выбора автомата по номинальному току и напряжению:

для кабеля сечением 0,5 кв. мм необходимо автомат с номинальным током 10А. Допустимая мощность для двухфазной сети составляет 2,4 кВт.

Читайте так же:
Что такое дистанционный выключатель массы автомобиля

для проводника, сечение которого 1 кв. мм потребуется защитное устройство на 17А (мощность 3,7 кВт);

в случае если кабель имеет сечение 1,5 кв. мм, номинальный ток будет 23А, а мощность – 5 кВт;

для проводника сечением 2,5 кв. мм номинальный ток составит 30А, а мощность – 6,6кВт;

для кабеля сечением 4 кв. мм номинальный ток составит 41А, мощность 9 кВт.

Пример расчета

К примеру, максимально возможная одновременная нагрузка не сеть в быту составляет 2,4 кВт. Для расчета силы тока используем известную из уроков физики формулу: 2400Вт/220В=10,9А. Здесь ближайшее значение номинального тока по таблице составляет 10А. Можно ли взять его или все же будет выбивать? Выбивать не будет, так как для того чтобы расцепитель нагрелся, необходимо определенное время. При 11А нагревание займет около 20 минут и только после этого контакты будут разорваны. Но если за это время уменьшить общую мощность электроприборов (например, электрочайник выключится), то контакты разорваны не будут.

Довольно часто в сетях бытового назначения устанавливают на вводе 25А или 32А, на освещение 6А, а на розетки 10А и 16А. Что касается трехфазного ввода, то здесь расчет будет более сложным.

Что будет, если номинальный ток подобран неверно

Если взять номинал, который будет слишком большим или слишком маленьким, то ни к чему хорошему это не приведет. Например, если номинальный ток чересчур мал, то в случае наличия пиковой нагрузки будет просто пропадать электричество в сети. Брать номинал с запасом также не рекомендуется, так как в случае превышения порогового значения мощности электропроводка будет сильно нагреваться, пока расцепитель не сработает. А для его срабатывания необходимо время. Из-за этого и возникает большое количество пожаров.

Выбирая автоматические выключатели, пользователи допускают ряд ошибок.

  1. Ориентируются на суммарную мощность потребления вместо защиты проводки от перегрузки. Установка мощного автомата на слабой проводке приводит к ее перегреву. Важно подбирать аппарат по сечению провода.
  2. Часто устанавливаются одинаковые автоматы на всех линиях, из-за чего некоторые из них оказываются перегруженными. Для розеток нужна защита на 25 А, а для освещения — 16 А. Линия, ведущая в гараж, может быть сильно загружена мощными электроинструментами. Здесь целесообразно установить автомат на 32 А.
  3. Не стоит выбирать автоматы по цене. Лучше приобретать изделия известных брендов, где гарантируется качество.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector