Время-токовые характеристики автоматических выключателей AM, A, B, C, D, K, Z

Категории высоких токов:

1) сверх токи короткого замыкания, когда нулевой и фазный проводник напрямую замыкаются между собой, минуя нагрузку.

Современные электромагнитные расцепители без труда и совершенно безошибочно определяют КЗ и отключают нагрузку за доли секунды, не допуская даже малейшего повреждения проводников и аппаратуры.

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

Ток перегрузки 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.

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.

Устройство автоматических выключателей. Виды расцепителей.

1) механический – для ручного включения и выключения,

2) электромагнитный (соленоидный) – для отключения токов короткого замыкания,

3) тепловой для защиты от перегрузок.

Характеристика теплового и электромагнитного расцепителей и является характеристикой автоматического выключателя, которая обозначается латинской буквой на корпусе перед числом, обозначающим токовый номинал аппарата.

Характеристика автоматических выключателей 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.

Отличия АВ категорий B, C и D

Защитный автомат с характеристикой D в отличие от категорий автоматических приборов A B C хорошо приспособлен к повышенным перегрузкам и поэтому устанавливается в цепях с большими пусковыми токами. Его традиционно используют в цепях защиты мощных электродвигателей. При сравнении автоматов С и В важно помнить о том, что первая категория приборов больше подходит для защиты бытовых сетей – для установки в частном доме, например.

Знакомство с техническими характеристиками автоматов и особенностями каждого из них поможет пользователю выбрать нужный прибор, подходящий для электросети с заданной нагрузкой по току.

Характеристики модульных автоматических выключателей

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.

1) 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 работает, отключая нагрузку примерно через 20-30 секунд. При токе, превышающем номинальный в 3 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 в 3 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 5 кратной 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 5 кратный номинальный ток. При этом же токе тепловой расцепитель срабатывает через 1,5 секунд, а гарантированное срабатывание электромагнитного расцепителя наступает при 10 кратной 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 10 раз номинальных токов, а тепловой расцепитель при этом может сработать за 0,4 секунды. Гарантированное срабатывание обеспечено при 20 кратной 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 8 раз номинальных токов, а гарантированный ток срабатывания той же защиты составляет 12 кратном 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 2 раза номинальных, а гарантированный ток срабатывания электромагнитного расцепителя составляет 3 раза 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.

04.04.21

Рабочие характеристики

• номинальный ток (штатный режим);
• предельную отключающая способность прибора (ПКС);
• характеристики по токоограничению;
• параметры срабатывания электромагнитной защиты по току.

Отдельно рассматриваются температурные характеристики, под которыми понимаются условия отключения теплового расцепителя.

Ток штатного режима – это величина, при которой автомат может работать сколько угодно долго без отклонений параметров от заданной нормы. Это значение отображается на корпусе прибора сразу вслед за буквой, определяющей его время-токовые характеристики. Предельная отключающая способность автомата – это максимальное значение тока, при котором он может срабатывать без потери функциональности. Величина ПКС указывается на корпусе АВ сразу под время-токовой характеристикой и номиналом.

Категория по ограничению тока характеризует способность отключать аварийную линию до момента достижения током предела по перегрузу. Для различных приборов этот параметр принимает следующие значения:

• первая категория – 10 миллисекунд (мс) и более;
• вторая категория – от 6-ти до 10-ти мс;
• третья категория – 2,5-6 мс.

Чем выше категория по токоограничению у данной модели, тем меньше риск перегрева проводов и возникновения аварийного возгорания. На лицевой панели параметр указывается под значком ПКС.

Расцепители и их разновидности

Расцепитель – это ключевой элемент любого автоматического выключателя. Несет в себе функцию блокировки электропитания, если величина тока превышает допустимое значение. При этом существует две разновидности таких устройств, которыми может быть оснащен автомат-выключатель – тепловые или электромагнитные.

Последние отличаются тем, что с их помощью достигается почти мгновенное срабатывание защитной системы, и участок сразу обесточивается, как только фиксируется возникновение короткого замыкания. В конструкцию входит катушка с сердечником, который под воздействием сильного тока втягивается внутрь, из-за чего постоянно срабатывает отключающий элемент.

Встречаются приборы дистанционного типа, которые не только блокируют, но и возвращают подачу энергии без необходимости самостоятельно подходить к электрощиту. Однако эти опции существенно увеличивают общую цену оборудования.

Для чего необходима маркировка

Для квалифицированного электрика лицевая панель автомата как открытая книга – за пару минут он может узнать о приборе все, от производителя до значения номинального тока. Опытный монтажник легко различает устройства, абсолютно одинаковые с точки зрения обывателя.

Владелец жилья, незнакомый с тонкостями электромонтажного ремесла, также может разобраться в информации, представленной изготовителем.

С помощью специальных обозначений, расположенных на передней панели, можно отличить автомат от УЗО, узнать его основные технические характеристики и выяснить, в какой последовательности подключаются провода.

Информация об отдельном автоматическом выключателе может потребоваться, если:

• необходимо произвести замену устройства;
• следует подобрать новый автомат в связи с появлением дополнительного контура;
• требуется сравнить номинальную токовую нагрузку линии и выключателя;
• нужно найти причину аварийного отключения и др.

Некоторые символы становятся понятны интуитивно, для расшифровки других необходимы определенные знания. Если вы задумали самостоятельно произвести замену проводки или подключить автоматический выключатель, информацию о приборах лучше изучить заранее.

Выбираем автомат правильно

Как же понять, автомат 16 ампер сколько киловатт выдерживает на практике?

Наиболее распространенный правильный способ выбора автоматического выключателя таков:

• определить сечение провода
• по правилам устройства электроустановок найти ток, который допустим для такого сечения провода
• выбрать подходящий по этим параметрам автомат

Например, имеется медный провод сечением 1,5 кв.мм. Ток для него допустим максимум 18-19 ампер. Соответственно, согласно правилам, выбирать нужно подходящий автомат, но со смещением в меньшую сторону по таблице. И это получается 16 ампер. То есть можно ставить автомат 16 ампер.

Если же провод медный, а его сечение 2,5 кв.мм., то допустим только ток до 26-27 ампер. Поэтому максимально можно применить автомат на 25 ампер. Хотя из соображений надежности лучше установить автомат на 20 ампер.

Таким образом рассчитываются параметры необходимого автомата для остальных сечений проводов.

Автоматы с нерегулируемыми и регулируемыми расцепителями.

Токовая уставка расцепителя автомата 0,4 кВ обозначается как Ir и для некоторых устройств может изменяться в достаточно широких пределах по отношению к номинальному току автомата. Например, для термомагнитных расцепителей этот диапазон обычно равен (0,7-1)*In, для современных электронных — (0,4-1)*In. Это и есть автоматы с “расцепителем с регулируемой характеристикой”

На Рис. 1 представлена времятоковая характеристика такого автомата — Compact NSX с расцепителем TM-D.

Рис.1 Характеристика срабатывания расцепителя TM-D и его контрольные токи. (из каталога Compact NSX 100-630 А, Schneider Electric)

Весь график на Рис.1 построен в относительных единицах тока Ir, о чем свидетельствует надпись внизу. То есть сначала вы выбираете Ir в долях от In и после уже смотрите характеристику отключения расцепителя на Рис.1 в долях Ir.

На Рис.1 есть три характерных точки для теплового расцепителя (это наша защита от перегрузки кабеля согласно ПУЭ 3.1.11):

• Это сам номинальный ток расцепителя Ir;
• Ток гарантированного нерасцепления Int, равный 1,05*Ir;
• Ток гарантированного расцепления It (он же ток трогания расцепителя), равный 1,2*Ir.

Искомый проверочный ток для защиты от перегрузки кабеля согласно ПУЭ 3.1.11 — это ток трогания It

, т.е. ток при котором расцепитель гарантированно отключит выключатель в течении контрольного времени. Запомним это результат.

Теперь приведем пример автомата с “расцепителем с нерегулируемой характеристикой”. Для этого подойдет обычный модульный автомат iC60 и его времятоковая характеристика при контрольной температуре (30 гр.С). Характеристика отключения (B,C,D) может быть любая — она нас сейчас не интересует.

У такого автомата ток номинальный ток расцепителя равен номинальному току автомата, Ir=In.Тогда согласно характеристики на Рис.2 получим те же три точки, характерные для любого расцепителя:

• Номинальный ток расцепителя Ir;
• Ток гарантированного нерасцепления Int, равный 1,13*Ir;
• Ток гарантированного расцепления It (он же ток трогания расцепителя), равный 1,45*Ir.

Но в этом случае, согласно тому же пункту ПУЭ, проверочным током будем именно номинальный ток расцепителя Ir

, а не It. То есть ток, который отличается на 45% от того, что использовался бы при регулируемом расцепителе! Можете еще раз прочитать определение в п.3.1.11. и убедиться самостоятельно.

Внимание вопрос: если физический смысл характеристик обоих типов расцепителей абсолютно одинаковый, то почему есть разница в методиках их проверки по условиям защиты от перегрузки? Как возможность регулирования Ir может влиять на контрольный ток проверки? И вообще, какого черта?

Первый раз, когда я это увидел, я подумал, что у меня поехала крыша и мне пора заканчивать с расчетами уставок. Потому, что согласно этому пункту получалось, что я ничего не понимаю в этом деле. Потом я решил докопаться до сути вопроса и узнать, кто же разлучил этих братьев-расцепителей. Я начал рыть в этих ваших интернетах всю доступную информацию. Шли годы… И вот наконец я обнаружил первоисточник. Устраивайтесь поудобнее, сейчас будет развязка

Номинальный ток (In)

Это – максимальная величина тока, который автоматический выключатель, снабженный специальным отключающим реле максимального тока, может проводить бесконечно долго при температуре окружающей среды, оговоренной изготовителем, без превышения установленных значений максимальной температуры токоведущих частей.

Пример

Автоматический выключатель с номинальным током In = 125 А при температуре окружающей среды 40 °C, оснащенный отключающим реле максимального тока, откалиброванного соответствующим образом (настроенным на ток 125 А). Этот же автоматический выключатель может использоваться при более высоких температурах окружающей среды, но за счет занижения номинальных параметров. Например, при окружающей температуре 50 °C этот выключатель сможет проводить бесконечно долго 117 А, а при 60 °C – лишь 109 А при соблюдении установленных требований по допустимой температуре.

Уменьшение номинального тока автоматического выключателя производится путем уменьшения уставки его теплового реле. Использование электронного расцепителя, который может работать при высоких температурах, обеспечивают возможность эксплуатации автоматических выключателей (с пониженными уставками по току) при окружающей температуре 60 °С или даже 70 °С.

Примечание:

в автоматических выключателях, соответствующих стандарту МЭК 60947-2, ток In равен обычно Iu для всего распределительного устройства, где Iu обозначает номинальный длительный ток.