Как правильно выбрать защиту кабели и коммутационную аппаратуру?

Как правильно выбрать защиту кабели и коммутационную аппаратуру?

Для пуска, реверсирования, принудительной остановки противотоком асинхронных электродвигателей электрики используются контакторы и магнитные пускатели. От правильности выбора коммутационной аппаратуры зависит, как и безотказность системы в целом, так и электробезопасность обслуживающего персонала.

Выбор пускателя и избыточным коммутируемым током ведет к большим финансовым затратам, при его коммутации слышны шлепки большей громкости, чем те что издают маленькие пускатели. Недостаточные по коммутируемой мощности пускатели долго не прослужат, будут греться, и подгорать клеммники и контакты. В результате переходное сопротивление контакта будет расти до тех пор, пока контакт не исчезнет полностью, что приведет к преждевременной замене аппарата.

Автоматические выключатели также должны быть правильно подобраны, особенно при тяжелом пуске двигателя. Слишком чувствительный автомат будет выбивать при пуске, а если он наоборот взят с излишним запасом по току, то в аварийной ситуации может и не отреагировать, что приведет к повреждению кабеля, обмотки двигателя вплоть до возгорания.

Пуск для электродвигателя сопровождается повышенным током в период разгона его до номинальных оборотов, в случае перегрузки и нехватки мощности двигателя для вращения исполнительных механизмов возможно пониженное число оборотов с повышенными токами, в плоть до того, что он вообще не начнет раскручиваться. И наоборот если мощность двигателя избыточна, то потребляемый им ток будет ниже номинального.

Из-за вышеперечисленных причин и появляется необходимость правильного подбора пусковой и защитной аппаратуры в виде магнитных пускателей, контакторов, тепловых реле и автоматических выключателей.

Автоматические выключатели устанавливаются до магнитного пускателя, чтобы в случае необходимости полностью обесточить систему, как силовую цепь, так и цепь управления (питания катушки).

Вместо автоматических выключателей могут использоваться плавкие вставки или предохранители, но в последнее время такие решения встречаются реже, чем раньше. Это усложняет обслуживание и вызывает необходимость иметь в запасе хотя бы комплект предохранителей.

Выбор магнитного пускателя

Магнитные пускатели выпускаются на определенный номинальный ток, из ряда: 6.3 – 10 – 25 – 40 – 63 – 100 – 160 – 250

Часто их разделяют не по токам, а по величинам от 0 до 7, чем больше ток (или величина пускателя) тем больше его габариты и площадь контактов. Опытный электромонтер может отличить по размеру корпуса, конструкции дугогасителя и габаритам контактных площадок примерный коммутируемые ток и напряжение.

Однако если номинальный ток пускателя соответствует току двигателя, это еще не значит, что их можно использовать в паре. Если такое понятие как категория применения, она характеризует режим работы коммутируемой аппаратуры, частоту и условия коммутации. Иначе говоря – это способность переносить пусковые токи. Пусковые токи асинхронного двигателя могут превышать номинальные и в 10 раз, это зависит от условий пуска, напряжения в сети и прочих факторов.

Категории применения обозначаются: «АС-номеркатегории». Сводная таблица величин и категорий применения для магнитных пускателей расположена ниже.

Из неё нас интересует строка «АС-3 – управления двигателями с короткозамкнутым ротором (пуск, отключение без предварительной остановки)». Из этого очевидно, что коммутационные аппараты с такой категорией созданы для того, что бы включать и отключать электродвигателя. Они выдерживают прямой пуск.

Далее нужно определиться с номинальным током пускателя. Для этого нам нужно знать технические характеристики коммутируемого двигателя, а именно:

• η – КПД %,
• cos Ф – коэффициент мощности,
• P – мощность двигателя номинальная;
• U – рабочее напряжение (коммутируемое);

Тогда номинальный ток пускателя равен:

Для быстрых расчетов иногда применяют другую методику, когда мощность двигателя умножают на 2 и получают номинальный ток (приблизительно).

Далее нужно определить пусковой ток, в справочниках это указывается либо как «k» либо как «Iп/Iн». Это кратность или соотношение пускового тока к номинальному. Показывает, насколько ток в момент пуска превышает номинальную величину.

Пускатель с категорией применения АС-3 может коммутировать ток в 5-7 раз больше чем номинальный, для чего это сказано я покажу при расчетах ниже.

Выбираем пускатель

Допустим, у нас есть асинхронный двигатель с мощностью 2.2 кВт типа 4АМ100L6У3. На его шильдике написано, что кпд 81.0%, коэффициент мощности – 0.73, в интернете я нашел его технические данные, чтобы узнать кратность пускового тока, она оказалась – 5.5

1. Быстрый способ: IН=2.2*2 = 4.4А

2. Сложный способ: IНОМ=2200/(380*0.81*0.73*1.73)=5.6А

Результаты такого расчета дали больший ток.

Теперь считаем пусковой ток: IП=5.6*5.5=30.8А

Подбираем пускатель, с номинальным током более чем 5.6 А, с категорией применения АС-3. В результате обзора рынка, нам подходит пускатель ПМЕ 111 на 10А с тепловым реле.

Выбор автоматического выключателя

Автомат может сработать при пуске или затяжном пуске электродвигателя, когда потребляемый ток значительно превышает максимальный. В автоматическом выключателе за защиту отвечают два узла:

1. Электромагнитный расцепитель. Срабатывает при пиковом токе перегрузке. Этот ток зависит от типа автомата.

2. Тепловой расцепитель. Срабатывает при незначительном но длительном превышении номинального тока.

Номинальный ток двигателя у нас 5.6 А, значит нам нужен автомат не меньше этого значения. Типы автоматов куказывают на доустипое превышение по току в пике:

• тип B – 3-5 раз;
• тип C –5-10 раз;
• тип D – 10-50 раз.

Так как у нас пусковой ток в 5.5 раз больше чем номинальный, это значит что нам подходит автомат типа С и D. Например, автоматический разъединитель EZ9F34306 Schneider Easy9, рассчитан на 6 А и его тип C, позволит выдержать пусковые токи до 60 А.

Но такой автомат будет работать на пределе да и реальная уставка по току может быть ниже 5.5, т.к. тип С находится в пределах 5-10, нужен запас по току хотя бы в 20%.

Поэтому лучше установить автоматический выключатель на тот же ток или немного больший, но типа D, например ИЭК 6-8А ВА47-29

Или на ток 10А с типом C, например PL4-C10/3 Moeller / Eaton

Требования к автомату заключаются в том, чтобы он стабильно выдерживал номинальный ток, и его не выбило при пуске. Если планируется режим работы двигателя с частыми включения и выключениями лучше использовать автомат типа D, он менее чувствителен к всплескам тока.

Заключение

Автоматический выключатель нужен для защиты питающего кабеля и дополнительной защиты двигателя, в случае затяжного пуска или заклинивания вала, дополнительно лучше использовать тепловую защиту. Магнитный пускатель должен выдерживать как напряжение, так и ток, который он будет коммутировать.

Электродвигатель должен быть исправен, отсутствовать витковые замыкания, а его вал должен свободно вращаться. В случае пуска двигателя под нагрузкой лучше брать коммутационную аппаратуру с запасом до 2-х раз для уменьшения вероятности преждевременного подгорания контактов и ложных срабатываний автоматического выключателя.

Питающий кабель должен соответствовать номинальному току, с учетом пусковых токов, как и способ соединения кабеля (использование гильз, наконечников, клеммников и прочего). Состояние всех соединений должно быть в норме – отсутствовать окислы, нагар и прочие механические дефекты, которые могут уменьшить площадь прилягания контакта.

Ранее ЭлектроВести писали, что т урецкая компания Karsan презентовала электрическую версию своего 8-метрового автобуса Atak.

Защита кабелей от токов короткого замыкания

Пожары, вызванные короткими замыканиями в электропроводке, случаются настолько часто, что при проектировании электроснабжения зданий и сооружений этому просто недопустимо не уделять пристальное внимание. В настоящее время выход из ситуации ищут путем разработки новых типов кабелей, не распространяющих горение, с низким дымо- и газовыделением, не выделяющих коррозионно-активных газообразующих продуктов при горении и тлении и с низкой токсичностью продуктов горения.

Конечно, можно закатать все жилы кабеля в слюдосодержащие термостойкие ленты, но количество коротких замыканий от этого почти не уменьшится. И количество воспламенений в клеммных коробках и внутри электрощитов останется таким же.

Причины воспламенения изоляции кабелей и прилегающих к ним строительных конструкций, коробок, электрощитов и оборудования чаще всего заключаются в неспособности аппаратов защиты обесточить защищаемую электрическую цепь за короткий промежуток времени. Это происходит либо вследствие ошибок в проекте, либо из-за неправильной эксплуатации электроустановки.

Сейчас при проектировании электроустановок для защиты электрических сетей в основном используют автоматические выключатели. Основными причинами их неспособности защитить кабель являются:

— выход из строя в процессе работы;

— использование выключателя с более высоким номинальным током, чем предусмотрено проектом, либо неверно выполненные расчеты в проекте, либо выполнение электромонтажных работ без проекта электрической сети;

— замена типа автоматического выключателя на такой, у которого электромагнитный расцепитель рассчитан на большее значение тока;

— отсутствие защиты от сверхтока, когда вместо дифференциального автоматического выключателя в электрошкаф устанавливают обычное УЗО. Такое, к сожалению, тоже бывает, особенно когда электромонтажные работы выполняют мастера широкого профиля: штукатур-маляр-каменщик-сантехник и он же электрик. А про необходимость проектирования электрической сети и авторского надзора проектировщиков за выполнением работ заказчики забывают;

— использование переносок и удлинителей (как например, описано в статьях Сопротивление цепи фаза — ноль и Нагрев кабелей при коротком замыкании (часть 1)), увеличивающих длину групповой линии, вследствие чего ток короткого замыкания становится меньше порога срабатывания электромагнитного расцепителя;

— использование контрафактных автоматических выключателей, произведенных в неустановленных местах из некачественных комплектующих. В конце 20 и в первые годы 21 века ими были переполнены строительные рынки, и сейчас они встречаются довольно часто.

С учетом вышеперечисленных причин автоматические выключатели уступают по надежности предохранителям с плавкой вставкой. Плавкая вставка слишком проста в изготовлении (по сравнению с автоматическим выключателем), что бы при ее производстве допустить такой брак, от которого вставка не расплавилась бы от тока короткого замыкания, а стоимость плавких вставок слишком мала, что бы их начали подделывать на каком нибудь доморощенном производстве. Но, вследствие необходимости замены предохранителя после каждой перегрузки или замыкания сети, их использование неустанно сокращается. Кроме того автоматический выключатель одновременно является и аппаратом управления, позволяя отключать электрическую цепь.

Существенно повысить надежность электропроводки можно за счет последовательного включения предохранителя с плавкой вставкой и автоматического выключателя. Основную защиту должен обеспечивать автоматический выключатель. Плавкую вставку надо подбирать так, что бы она разрывала электрическую цепь при возникновении короткого замыкания только в случае отказа автоматического выключателя. Во взрывоопасных помещениях и там, где используются строительные конструкции из легкосгораемых материалов, такое включение обеспечивает повышенную защиту от пожара.

Использование подобной совмещенной защиты кабелей показано на Рис. 1, на котором отображены время – токовые характеристики автоматического выключателя с номинальным током 16 Ампер с характеристикой отключения «С» по стандарту IEC-EN60898 (кривые 1 и 2) и предохранителя ППН с плавкой вставкой gG-gL на 20 А (кривые 3 и 4, по данным из каталога «Предохранители плавкие низковольтные» Кореневского завода низковольтной аппаратуры). Время отключения автоматического выключателя находится в зоне, ограниченной кривыми 1 и 2. Время отключения предохранителя находится в зоне, ограниченной кривыми 3 и 4.

Показанная совмещенная защита кабельной линии автоматическим выключателем и предохранителем с плавкой вставкой рассчитана на защиту кабеля с медными жилами сечением 2,5 мм 2 . Как видно из приведенных графиков, плавкая вставка будет перегорать при токах более 30 А и менее порога срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя. При проектировании электропроводки проектировщик всегда выбирает сечение кабеля так, что бы ток короткого замыкания был значительно больше порога срабатывания электромагнитного расцепителя. Но часто после стихийной модернизации электрической сети возникают рассмотренные здесь ситуации. Хотя по нормам эксплуатации электроустановок все изменения в электрической сети должны быть согласованы с проектировщиком и отражены в проекте электропроводки.

В первую очередь нас интересуют кривые 1 и 3, отображающие максимальное время срабатывания аппаратов защиты в пределах их технологического разброса. При защите кабеля только автоматическим выключателем при токе короткого замыкания 150 А температура медных жил сечением 2,5 мм 2 превысит температуру 140 градусов (Таблица 4 в работе Нагрев кабелей при коротком замыкании (часть 2)). В случае защиты кабеля с сечением жил 1,5 мм 2 температура жил достигнет 300 — 400 градусов (Таблицы 1 и 2 в работе Нагрев кабелей при коротком замыкании (часть 1)). На практике столь длительные короткие замыкания обычно прерываются выгоранием соединений в клеммных коробках и розетках и сопровождаются яркой искрящейся вспышкой, которая и является источником пожара. Но, при наличии предохранителя, плавкая вставка сгорит менее чем за 0,3 секунды, не допустив перегрев кабеля и выгорания контактных соединений.

Рассматриваемый случай, когда ток короткого замыкания равен 150 А при использовании автоматического выключателя С16, является аварийным и может быть вызван либо допущением ошибок в проекте электропроводки при расчете линии, либо удлинением кабельной линии в процессе модернизации электроустановки без предварительных расчетов. В результате чего величина тока короткого замыкания оказалась ниже порога срабатывания электромагнитного расцепителя.

Кабель для розеток. Выбор и прокладка

Подписка на рассылку

• ВКонтакте
• Facebook
• ok
• Twitter
• YouTube
• Instagram
• Яндекс.Дзен
• TikTok

Розеточные группы — основная часть организации энергоснабжения любого дома. Многообразие подключаемых к сети бытовых приборов привело к тому, что розеток нужно много, и быть они должны буквально во всех помещениях. А для того чтобы все функционировало в нормальном режиме необходимо правильно подобраться сечение кабеля, а так же защитно-коммутационную аппаратуру.

Выбор кабеля для подключения розеток

Нужно учитывать, что какой кабель для розеток будет выбран, такой получится и надежность системы. Бытовые электроприборы серьезно различаются по мощности, поэтому при выборе сечения кабеля стоит руководствоваться следующими рекомендациями:

Определить мощные энергопотребители мощностью от 1кВт и выше, которые могут работать продолжительное время (стиральная машина, кондиционеры, духового шкафа варочная панель и пр.). Такие электроприборы должны иметь индивидуальную розетку, которая подключается напрямую из распределительного щита. Сечение кабелей для таких устройств подбирается индивидуально исходя из их мощности. Так для питания стиральной машины или духового шкафа мощностью до 3,5 кВт (

16A) подойдет медный кабель с сечением жил 2,5 мм² (например, можно использовать ВВГ-Пнг 3х2,5), а для варочной панели, мощность которой составляет 7-8 кВт (

32-37A) рекомендуется использовать такой же кабель, но уже сечением 6 мм² (например ВВГ-Пнг 3×6).

• Остальные потребители в квартире или доме будут подключаться к общим розеточным группам. Для таких групп рекомендуется использовать кабели с медными токопроводящими жилами сечением 2,5 мм².

Как видно, выбор сечения жил кабеля напрямую зависит от мощности электроприборов, которые в дальнейшем будут подключаться.

Способы прокладки кабеля

Прокладка кабеля может выполняться, как скрыто (в полах, в специальных каналах и пустотах строительных конструкций, бороздах, штрабах), так и открыто (в электротехнических плинтусах, коробах и т.п.). Оба способа имеют свои плюсы и минусы:

Скрытый монтаж. Монтаж кабеля в штробе стен или в слое подготовки пола является оптимальным вариантом для жилых помещений, строительные конструкции которых выполнены из негорючих материалов. При таком способе прокладки кабель для розеток будет скрыт и не станет портить интерьер. Стоит отметить, что прокладка кабеля за подвесными потолками, так же является скрытой и в зависимости от группы горючести материалов, применяемых при изготовлении потолков, прокладку кабеля следующим производить следующим образом:

• подвесные потолки группы горючести Г1 — в неметаллических трубах и коробах;
• подвесные потолки группы горючести Г2 — в неметаллических трубах и коробах со степенью защиты IP4X;
• подвесные потолки группы горючести Г3 и Г4 — в металлических трубах и коробах, обладающих локализационной способностью (должны выдерживать короткое замыкание в электропроводке, проложенной в ней, без прогорания стенок). Рекомендуемая толщина стенок выбирается из таблицы.

Скрытая прокладка электропроводки в деревянных домах так же допускается при условии размещения кабелей и проводов в металлических трубах, обладающих локализационной способностью.

Открытый монтаж кабеля.Не всегда есть смысл прятать кабель. Например, если нужно пустить небольшой участок трассы в квартире со свежим ремонтом или произвести разводку в срубе. Оптимальным вариантом в таком случае является прокладка кабеля (провода) в пластиковом коробе или же на специальных изоляторах. Стоит отметить, что по сгораемым конструкциям допускается открытая прокладка не распространяющим горение одиночным кабелем сечением не более 6 мм².

Важно отметить, что какой бы вариант вы не выбрали для прокладки электропроводки для розеток необходимо помнить, что должны использовать кабели, не распространяющие горение при групповой прокладке, например ВВГнг, ВВГнг-LS.

Защита кабеля от перегрузок



Одновременное использование нескольких мощных бытовых электроприбор подключенных в одной комнате могут вызвать перегрузку вашей электрической сети. Это может привести к перегреву мест соединений и последующему пожару. Чтобы этого не произошло, следует применять автоматические выключатели (АВ), которые и обеспечиваю защиту кабеля от перегрузок. Номинал АВ выбирается наименьшим по расчетным или номинальным токам электроприемников, но таким образом, чтобы он не отключался при кратковременных перегрузках (пусковые токи, токи при самозапуске и т. п.). Так для общих розеточных групп рекомендуется использовать автоматический выключатель номиналом 16А (максимально-допустимый ток, подключаемый к одной розетке группы), варочной панели мощностью 7 кВт – 32А и т.д.

Кроме того, для защиты от перегрузки могу использоваться дифференциальные автоматические выключатели, которые так же обеспечивают защиту от поражения электрическим током вследствие повреждения электропроводки или неисправности электроприбора.

Устройства защиты от перенапряжений (УЗИП)

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) Easy9 являются одним из продуктов в новой линейки защитной и коммутационной аппаратуры Easy9 от признанного лидера на мировом рынке электротехники — компании Schneider-Electric. Наряду с устройствами защиты от импульсных перенапряжений в новую линейку Easy9 входят:

УЗИП Easy9 предназначены для защиты от повреждения грозовым разрядом любых чувствительных к перенапряжению устройств, в частности электронного и IT оборудования: телевизоров, компьютеров, мониторов, принтеров, модемов, бытовых электроприборов с электронными контроллерами, телефонов, факсов, систем охранной сигнализации и т. д.

Устройства защиты от импульсных помех срабатывают за миллиардную долю секунды и надежно защищают оборудование от бросков напряжения, дифференциальных перенапряжений и высокочастотных помех, вызванных ударом молнии или коммутационным перенапряжением. УЗИП применяются во вводно-распределительных устройствах, главных распределительных щитах, местных распределительных щитках, распределительных коробках или непосредственно в оборудовании.

Основные особенности устройств защиты от импульсных перенапряжений Easy9:

Окошко-индикатор состояния работоспособности УЗИП позволяет легко убедиться в полной работоспособности аппарата;

Удобная двухпозиционная защелка делает монтаж/демонтаж УЗИП Easy9 гораздо проще, удобнее и быстрее;

Высокое быстродействие. УЗИП срабатывает за миллиардную секунду.

Функции устройств защиты от импульсных перенапряжений Easy9:

Грозовой разряд вблизи от дома или рядом с воздушной линией электропитания вызывает резкое повышение напряжения питающей сети до 10 или 50 кВ вместо 230 В.

Импульс перенапряжения, длящийся несколько микросекунд, может вывести из строя различные электронные компоненты: запоминающие устройства, процессоры, конденсаторы, дисплеи, телевизоры, компьютеры, мониторы, принтеры, модемы, бытовые электроприборы с электронными контроллерами, телефоны, факсы, системы охранной сигнализации и т. д.



УЗИП ослабляет скачок напряжения до значения, выдерживаемого подключёнными приборами (макс.: 1,3 или 1,5 кВ, см. значения уровня защиты от перенапряжений (Up)).

Читать еще:  Табличный расчет квадратной и прямоугольной профильной трубы

Длительность этого импульса остающегося напряжения естественным образом ограничено несколькими микросекундами (значение типичной волны, указанное в электротехнических стандартах, составляет 1,2/50 мкс).

Устройство защиты от импульсных помех, установленное в распределительном щите, обеспечивает эффективную защиту всех устройств, расположенных в радиусе до 30 метров.

Технические характеристики устройств защиты от импульсных перенапряжений Easy9:

Наименование параметра		Значение параметра
Основные характеристики
Максимальное напряжение сети	L1/N	230 VAC
	L1/L2	400 VAC
Номинальная частота		50 Гц
Степень защиты	Открытый аппарат	IP20
	В модульном шкафу	IP40
Температура эксплуатации		От -5 до +70 °C
Температура хранения		От -5 до +60 °C
Подключение
Жесткие медные кабели		5…35 мм 2
Гибкие медные кабели		5…35 мм 2
Длина снятия изоляции с кабеля		16 мм

Выбор устройств защиты от импульсных перенапряжений Easy9:

По количеству полюсов:

Для однофазной сети с системой заземления TT (1) или TN-S (2) необходимо выбрать УЗИП 1 полюс + нейтраль.

Для трехфазной сети с системой заземления TT или TN-S (2) необходимо выбрать УЗИП 3 полюса + нейтраль.

Для трехфазной сети с системой заземления TN-C (3) необходимо выбрать 3-х полюсное УЗИП.

УЗИП устанавливается на вводе распределительного щита и подключается ко всем токоведущим проводникам (все фазы + нейтраль) и к защитному проводу заземления.

По максимальнму току разряда (Iмакс.)

20 кА обеспечивает хорошую защиту при длительном сроке службы для подавляющего большинства видов применения.

УЗИП с максимальным током разряда 40 кА рекомендуется использовать при повышенном уровне риска и в районах с высокой грозовой активностью:

Местность, где бывает более 40 грозовых разрядов на квадратный километр в год (см. карту);

Горная или влажная местность;

Здания и/или линии электропитания, расположенные на плоской безлесной местности.

(1) — TT это система заземления при, которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые токопроводящие части оборудования присоединены к заземлителю, электрически независимому от заземлителя нейтрали источника питания.
(2) — TN-S это система заземления при, которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые токопроводящие части оборудования присоединены к нейтрали источника питания. Нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) проводники работают раздельно по всей системе.
(3) — TN-C это система заземления при, которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые токопроводящие части оборудования присоединены к нейтрали источника питания. Нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) проводники объединены в одном проводе по всей системе.

Таблица выбора устройств защиты от импульсных перенапряжений Easy9:

Параметр	Значение параметра
Фото
Артикул	EZ9L33620	EZ9L33345	EZ9L33720	EZ9L33745
Число полюсов	1 полюс + нейтраль	3 полюса	3 полюса + нейтраль
Максимальный ток разряда (Iмакс.)	20 кА	20 кА	20 кА	45 кА
Номинальный ток разряда (In)	10 кА	10 кА	10 кА	20 кА
Уровень защиты от перенапряжений (Up)	1,3 кВ	1,3 кВ	1,3 кВ	1,5 кВ
Кол-во модулей Ш=18 мм	2	3	4

Стандарт о защите электроустановок от грозовых и коммутационных перенапряжений ГОСТ Р 50571.20—2000

Установка УЗИП обязательна:

Во всех зданиях с молниеотводами;

Во всех зданиях, электроснабжение которых полностью или частично осуществляется по воздушным линиям и которые расположены в местности, где бывает более 20 часов с грозой в год на квадратный километр. (см. карту).

Схемы подключения устройств защиты от импульсных перенапряжений Easy9:

Сеть: одна фаза
Система заземления: TT или TN-S

Сеть: три фазы
Система заземления: TT или TN-S

Сеть: три фазы
Система заземления: TN-C

Как правильно выбрать защиту кабели и коммутационную аппаратуру?

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

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.

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.

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.

Читать еще:  Как рассчитать угол уклона самотечной канализации в частном доме

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:

• Главная
• Новости
  • Энергосбережение
  • Альтернативная энергетика
• Статьи
• Наука
  • Своими руками
• Зарубежом
  • Вести из Беларуси
  • Вести из Украины
• Отдел кадров
• О портале

Для электромонтёра коммутационная аппаратура является одним из основных устройств, с которыми приходится работать. Автоматические выключатели несут как коммутационную, так и защитную роль. Ни один современный электрощит не обходится без автоматов. В этой статье мы рассмотрим, как устроен и работает автоматический выключатель.

Определение

А втоматический выключатель — это коммутационный прибор, предназначенный для защиты кабелей от критических значений токов. Это нужно для того, чтобы избежать повреждений токопроводящих жил проводов и кабелей в случае межфазных замыканий и замыканий на землю.

Важно: Основная задача автоматического выключателя — защитить кабельную линию от последствий протекания токов короткого замыкания.

Основными характеристиками автоматических выключателей являются:

• Номинальный ток (1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000, 6300);
• Напряжение коммутации;
• Время токовая характеристика.

Наибольшее распространение автоматы получили в бытовых и промышленных электросетях с напряжением 220/380 вольт. Напряжения приведены для отечественных электросетей. За рубежом они могут отличаться. В высоковольтных линиях используются релейные схемы и трансформаторы тока. Время-токовая характеристика отражает, через какой промежуток времени и при какой величине тока относительно номинального произойдет размыкание его контактов. Пример её изображен на рисунке ниже:



Принцип работы

Автоматический выключатель (АВ) — это коммутационный аппарат, который содержит два вида защиты:

• Электромагнитный расцепитель.
• Тепловой расцепитель.

Каждый из них выполняет одну и ту же работу — размыкание силовых контактов, но при разных условиях. Рассмотрим их подробнее.



При протекании токов через автомат ниже номинального его контакты будут замкнуты бесконечно долго. Но при незначительном превышении тока тепловой расцепитель, представленный биметаллической пластиной, разомкнет их.

Чем больше ток, протекающий через контакты автоматичсекого выключателя, тем быстрее произойдет нагрев биметаллической пластины — это описывается во время токовой характеристике и обозначается быстродействием автомата (буква около номинального тока в маркировке). В зависимости от того насколько перегружен по току автомат зависит время его отключения, это могут быть и десятки минут, а могут быть и единицы секунд.

Электромагнитный расцепитель срабатывает при быстром росте тока. Величина тока его срабатывания на порядки превышает номинальный ток.

Отсюда возникает вопрос: «Так зачем же автомату две защиты, если можно просто сконструировать его так, чтобы он выключался сразу при превышении номинального тока?»

Ответа на этот вопрос два:

1. Наличие двух защит увеличивает надежность системы в целом.

2. При подключении к автоматическому выключателю устройств ток, у которых изменяется в процессе пуска и работы, чтобы не происходило ложных срабатываний. Например, у электродвигателей пусковой ток может в десятки раз превышать номинальный, а также при их работе могут возникать кратковременные перегрузки на валу (допустим, токарный станок). Тогда при затяжном пуске будет также выбивать автомат.

Устройство

Автоматический выключатель состоит из:

• Корпуса (на рисунке – 6).
• Клемм для подключения токопроводящих жил (на рисунке – 2).
• Силовых контактов (на рисунке – 3, 4).
• Дугогасительной камеры (на рисунке – 8).
• Рычагов соединенных с кнопками или флажками для его включения и отключения (замыкания и размыкания контактов) (на рисунке – 1 и то, с чем он соединен).
• Теплового разъединителя (на рисунке – 5).
• Электромагнитного разъединителя (на рисунке – 7).



Цифрой 9 обозначена защелка для крепления на дин-рейку.

К клеммам (обычно верхним, на практике не имеет особого значения) подключается питания, к клеммам на противоположной стороне подключается нагрузка. Ток проходит через силовые контакты, катушку электромагнитного разъединителя, тепловой разъединитель.

Электромагнитная защита выполнена в виде катушки из медного провода, она намотана на каркасе, внутри которого расположен подвижный сердечник. Катушке содержит от нескольких единиц до пары десятков витков, в зависимости от её номинального тока. При этом, чем меньше номинальный ток, тем больше витков и меньше сечение провода катушки.

При протекании тока через катушку вокруг неё образуется магнитное поле, которое воздействует на подвижный сердечник внутри. В результате чего он выдвигается и толкает рычаг, в результате чего силовые контакты размыкаются. Если смотреть на рисунке – то рычаг находится ниже катушки, и когда её сердечник опускается – механизм приводится в действие.

Тепловая защита нужна для длительных превышений тока. Она представляет собой биметаллическую пластину, которая при нагреве изгибается в одну из сторон. При достижении критического состояния она толкает рычаг, и контакты разъединяются. Дугогасительная камера нужна для гашения дуги, которая возникает вследствие размыкания цепи под нагрузкой.

Процесс дугообразования зависит от характера нагрузки и её величины. При этом при отключении индуктивной нагрузки (электродвигатель) возникают более сильные дуги, чем при коммутации активной нагрузки. Газы, образовавшиеся в результате её горения, отводятся через специальный канал. Это в разы повышает срок службы силовых контактов.



Дугогасительная камера состоит из набора металлических пластин и диэлектрических крышек. Заключение Раньше автоматические выключатели ремонтировали, и можно было собрать из нескольких один нормально функционирующий. Была возможность отрегулировать и заменить силовые контакты и другие его узлы.

В настоящее время автоматы заключены в неразборный литой или собранный с помощью заклепок корпус. Их ремонт нецелесообразен, сложен и займет много времени. Поэтому автоматы просто заменяют новыми.

Модульные автоматические выключатели

Защита электрооборудования от повреждений

Количество электропотребителей продолжает расти – а вместе с ним и нагрузка на электрические системы. В случае перегрузки или короткого замыкания модульные автоматические выключатели безопасно отключают подключенную цепь, надежно защищая тем самым электрические системы и электроприборы от повреждений. Модульные автоматические выключатели в линейке SENTRON легко собирать и монтировать. Устройства обладают унифицированной конструкцией, и их можно расширять для включения гораздо большего количества функций, благодаря наличию обширного набора принадлежностей. Для отраслей промышленности, зданий или инженерных сетей – в нашем обширном ассортименте имеется нужный выключатель для каждого вида применения.



Модульные автоматические выключатели для зданий и коммуникаций



Универсальные модульные автоматические выключатели



Модульные автоматические выключатели для промышленности и машиностроения

Пожарная опасность: перегрузка и короткие замыкания

Скачать руководство по быстрому выбору (англ. язык)

Новые требования к электрическим системам

Токи перегрузки могут возникать, к примеру, при одновременном использовании нескольких электропотребителей в одной цепи и превышении максимально допустимого уровня тока. Короткие замыкания, с другой стороны, являются проводящими соединениями, вызванными ошибками, например, между фазой и нулевым проводником. Короткие замыкания и токи перегрузки могут возникать совершенно внезапно в результате неправильной работы во время коммутации, ошибок при сборке или случаев сильного воздействия как-то удары молнии, стихийные бедствия в виде землетрясений или наводнений. Однако более обычным для них является постепенное возникновение в результате неполадок в кабельной изоляции, связанных с возрастом, неполадок во вставных подключениях или разрыва кабелей.

Риск возникновения перегрузки и короткого замыкания в особенности велик в жилых и общественных зданиях, в которых установленные электрические системы и оборудование не проходит регулярного осмотра. Растущее количество электроприборов также участвует в создании проблемы: в среднем домохозяйстве на сегодняшний день используется более 50 электроприборов по сравнению с менее, чем восьмью в более раннее время.

Децентрализованные производители электроэнергии, такие как фотоэлектрические системы или устройства зарядки электромобилей, ставят совершенно новые требования к электрическим системам, которые могли быть смонтированы десятки лет назад в соответствии с уровнем развития техники того времени, но теперь требуют принятия мер расширенной защиты. То же применимо к промышленным условиям: всего несколько секунд без электропитания достаточно для создания простоя производственных линий, дезорганизации систем автоматизации или порчи качества целых партий производства. Предупредительная защита промышленных систем от электрических аварий и простоев поэтому является крайне важной, в особенности с растущим использованием автоматизированных процессов управления.

Модульные автоматические выключатели из линейки SENTRON

Модульные автоматические выключатели из линейки SENTRON соответствуют повышенным требованиям к автоматизированным системам электроснабжения зданий и промышленных объектов, напр., автомобильной или полупроводниковой отрасли или в центрах обработки данных. По сравнению с жилыми и функциональными зданиями такие системы обычно более обширные и сложные как плане сетевой топологии, так и эксплуатации. В таких случаях периоды отсутствия электричества и производства необходимо обдуманно предотвращать, используя согласованные комбинации устройств, если нужно избегать экономических убытков. Наши выключатели защищают провода и кабели при возникновении коротких замыканий и перегрузок, а также обеспечивают резервную защиту коммутационных устройств, а также защиту полупроводниковых приборов. Поэтому они являются фундаментальным компонентом в концепциях всеохватывающей защиты в промышленности и на коммуникациях.

голоса
Рейтинг статьи