Автоматический выключатель характеристики срабатывания электромагнитного

Основные технические характеристики автоматических выключателей

Для защиты электрических цепей от длительных токовых перегрузок I> In и короткого замыкания Iкз применяются автоматические выключатели (модульные автоматы). Конструктивно они состоят из смонтированных в негорючем пластиковом корпусе клемм, контактов, гасителя дуги, ручного устройства включения, электромагнитного и теплового расщепителей.

Устройство АВ (рис. 1 )

Пояснения работы АВ

Индуктивная катушка, включённая последовательно между клеммами автомата, при прохождении через неё большого тока, работает как магнит, воздействуя на защёлку, освобождающую пружинный механизм контактной группы, тем самым размыкая электрическую цепь, предохраняя линию от токов перегрузки и токов короткого замыкания.

Казалось бы, всё просто: превышена нагрузка – сработала защита. Но в момент включения электроприборов, их пусковой ток может превышать номинальное значение в несколько раз. Напрашивается решение – поставить электромагнитный выключатель, выдерживающий наибольшие стартовые нагрузки.

Но проводники в сетях рассчитаны на номинальный рабочий ток. Они способны выдерживать кратковременные перегрузки без какого-либо вреда, что неверно при продолжительных перегрузках, в этом случае провод разогреется до температуры возгорания изоляции, а выключатель так и не выключит напряжение, пока жилы не замкнутся между собой.

Тепловой расцепитель

Дорогостоящим решением может стать увеличение поперечного сечения кабеля до значений пусковых токов.

Тепловой расцепитель автоматического выключателя (рис.2)

Но есть более дешёвый способ уберечь линии от возгораний, давая им работать в режиме импульсных перегрузок. Этот принцип реализован в тепловом расцепителе – биметаллической пластине, дугообразной формы, способной выдерживать большие токи, по мере нагревания менять свои геометрические параметры распрямляясь, тем самим, надавливая на спусковой механизм отключающего устройства.

Поскольку на нагревание нужно время, то выключение происходит не сразу, а по истечении некоторого периода времени, которого должно хватить на возвращение силы тока от стартового до рабочего значения, при котором количества теплоты выделяется меньше и его недостаточно для выпрямления биметаллической пластины, – отключение не происходит.

Время-токовые характеристики

При коротком замыкании, из-за большего, чем у обычных проводников сопротивления, данная пластина моментально разогреется до температуры плавления, и не успеет сработать. Поэтому, последовательно устанавливают электромагнитный выключатель, который реагируя на КЗ, практически моментально обрывает цепь, защищая линии, электроприборы и биметаллическую пластину.

Ток его срабатывания (отсечки) I всегда выше номинального, указанного на устройстве. Отношение I к номинальному, коэффициент k= I/ In называют время-токовой характеристикой, в зависимости от предназначения автомата, обозначаемой на корпусе перед номинальный током, в виде латинских букв (см. рис. 3):

• А, k= 1,3. Используется для протяжённых линий, питания электронных устройств, пусковые перегрузки почти отсутствуют.
• В, k=5. Предназначен для питания электроосветительных сетей, не имеющих больших стартовых токов.
• С, k=10. Самый распространённый в быту подвид автоматических выключателей. Первоначальные нагрузки умеренные.
• D, k=25. Выдерживает большие импульсы тока, предназначен для обслуживания электродвигателей с тяжёлым запуском.

Применение в одной сети, последовательно включённых автоматов с разными характеристиками позволяет создать селективную защиту, при которой нештатная ситуация на линии не будет вызывать отключения главного вводного автомата.

График срабатывания автоматического выключателя с разными типами время токовых характеристик (рис.3)

Указанные коэффициенты означают, что при I= k* In автомат сработает практически моментально, благодаря электромагнитному выключателю. Если ток в диапазоне: In Время-токовая характеристика при 5-ти кратной перегрузке (рис.4)

Прямая линия графика, уходящая вправо, показывает быстродействие электромеханической защиты при большей ступени перегрузки. Кривая, уходящая влево и вверх, показывает, какое время нужно на нагревание биметаллической пластины, чтобы она сработала при k Время-токовая характеристика при 2-х кратной перегрузке (рис.5)

Из графика понятно, что при k=1,13 автомат не сработает практически никогда (рис .6). Этот нюанс называют условным током не отключения, его нужно учитывать при практических расчётах.

Время-токовая характеристика при 1,13 кратной перегрузке (рис.6)

Для холодного устройства алгоритм определения тот же. Заметно, что время выключения больше, для той же пятикратной нагрузки будет уже около тридцати секунд. Чтобы устройство сработало в том же периоде, что и в горячем состоянии, нужна уже десятикратная перегрузка.

Это крайние значения, для температуры среды в +30° С. На практике реальное время будет в этих пределах, в зависимости от температурного коэффициента kt окружающего воздуха и коэффициента kn, учитывающего тепловыделение других работающих рядом автоматов.

На графиках видно, как они изменяются в зависимости от температуры и количества устройств на дин рейке.

Маркировка автомата

Исходя из этого, для расчетов нужно использовать скорректированный, по температурным показателям номинальный ток In°t = In* kn* kt.

Маркировка автоматического выключателя

На корпусе указывается номинальное напряжение, тип, ток, серия, логотип производителя. Важно не спутать: указанный ток КЗ (например: 4,5кА), – это не значение отсечки, а кратковременная перегрузка, которую может выдержать автомат. Наиболее надёжной и износостойкой является продукция от АВВ, Legrand, Siemens, Schneider.

Характеристики автоматических выключателей

Основной характеристикой автоматических выключателей является защитная или

время-токовая ( рис. 4.21 ).

Защитной называется зависимость времени отключения выключателя от тока, т.е.

Защитные характеристики выключателей зависят от типа расцепителя или, если их несколько, расцепителей выключателя.

Рассмотрим 3 вида характеристик выключателя:

1. с электромагнитным ( максимальным ) расцепителем ( рис. 4.21, а );

2. с тепловым расцепителем ( рис. 4.21, б );

3. с комбинированным расцепителем ( рис. 4.21, в ).

Рис. 4.21. Защитная характеристика автоматического выключателя с разными видами расцепителей: а – электромагнитным; б – тепловым; в — комбинированным

Если автомат снабжен только максимальным расцепителем, то он не отключается

до тех пор, пока ток контролируемой цепи не возрастет до значения I ≥ 1,5 I( рис. 4.21, а ). Например, если кратность тока I / I= 1, т.е. ток цепи – номинальный, время срабатывания выключателя t = ∞ ( т.е выключатель не сработает ).

При токе I ≥ 1,5 Iвыключатель отключается, причем время срабатывания t= = 0,03 с. Это время в зоне токов короткого замыкания ( т.е. при I > 1,5 I) не зависит от величины тока к.з., т.е. оно одинаково при I = 2, 3, 4 I, и т.д.

Малое время срабатывания является весьма ценным свойством автоматических выключателей, т.к. сводит к минимуму последствия протекания тока к.з. , например, на-

грев обмотки статора асинхронного двигателя при межвитковом замыкании в ней и т.п.

Это время определяется механической инерционностью всех движущихся частей выключа

Если автомат снабжен только тепловым расцепителем, то он не отключается при

токах, меньших или равных номинальному ( рис. 4.21, б ), но в зоне перегрузок, т.е. при токе I > I, отключается с выдержкой времени, обратно пропорциональной квадрату тока. Например, при кратности тока I / I= 2, время срабатывания выключателя t= = 200 с, а при кратности I / I= 4 это время составляет t= 50 с. Иначе говоря, ток увеличился в 2 раза, а время срабатывания уменьшилось в 4 раза.

Примечание: промышленность не выпускает автоматические выключатели с одним только тепловым расцепителем, поэтому предыдущий абзац имеет условный характер

Если автомат снабжен комбинированным расцепителем, то его защитная характери

стика ( рис. 4.21, в ) представляет собой сочетание рассмотренных выше двух характери-

стик на рис. 4.21, а и 4.21, б.

Работе теплового расцепителя соответствует кривая abc, электромагнитного – a’b’c’, комбинированного – abb’c’.

При токах нагрузки, меньших 1,5 I, работает только тепловой расцепитель, т.к. уставка электромагнитного расцепителя больше уставки теплового расцепителя. При то-

ках нагрузки, превышающих уставку электромагшнитного расцепителя, работает только электромагнитный расцепитель, т.к. тепловой расцепитель имеет при этих токах большее время срабатывания.номинальный.

Автоматические выключатели АП-50

Автоматические выключатели серии АП-50 предназначены для защиты электрических установок, в том числе асинхронных электродвигателей, от перегрузок и коротких замыканий, а также для нечастых (до 6 в час) включений и отключений электрических цепей или пусков и остановок электродвигателей.

Автоматические выключатели АП-50 рассчитаны для работы в следующих условиях:

при температуре окружающей среды от -40° (без выпадения росы и инея) до +40°;

при относительной влажности окружающего воздуха не более 90% (температура 20°) и не более 30% (температура +40°);

при высоте над уровнем моря до 1000 м;

при вибрации мест крепления автомата частотой до 25 Гц при ускорении не более 0,7.

Автоматы этой серии не рассчитаны для работы в следующих условиях: во взрывоопасной среде, в среде, содержащей активные газы и пары, разрушающие металл и изоляцию, в среде, насыщенной токопроводящей пылью и в местах, не защищенных от брызг воды, солнечных лучен и лучистой энергии отопительных приборов.

Автоматические выключатели АП-50 изготавливают:

двухполюсные на поминальное напряжение переменного тока до 500 В при частоте 50 и 60 Гц и постоянного тока до 220 В и трехполюсные — на номинальное напряжение переменного тока до 500 В;

на номинальные токи фазных расцепителей максимального тока: 1,6; 2,5; 4; 6.4 ; 10; 16; 25; 40; 50 А; 63А.

по наличию фазных расцепителей максимального тока: с тепловыми и электромагнитными расцепителями, только с тепловыми расцепителями, только с электромагнитными расцепителями, без расцепителей — неавтоматические выключатели на номинальный ток 50 А;

с токами отсечки электромагнитных расцепителей- 3,5 I н, 8 I н, 11 I н.

по наличию расцепителя максимального тока в нулевом проводе: без расцепителя — к нулевом проводе, с расцепителем в нулевом проводе. Автоматы с расцепителем максимального тока в нулевом проводе изготавливают, начиная с поминального тока фазных расцепителей 16 А. Ток продолжительного режима расцепителя в нулевом проводе не должен превышать 60% от номинального тока фазы;

по наличию расцепителей минимального напряжения 110; 127; 220; 380; 400 и 415 В переменного тока при частоте 50 Гц с возможностью включения катушки расцепителя для питания от постороннего источника ;

без расцепителя минимального напряжения, с расцепителем минимального напряжения;

по наличию и роду блок-контактов: без блок-контактов, с одним переключающим, с двумя переключающими; открытого исполнения в пластмассовом корпусе и пыленепроницаемого исполнения в дополнительной металлической оболочке.

Структура условного обозначения АП50 — 3МТХХХХ:

АП50 — серия выключателя; 3 — количество максимальных расцепителей тока: 3;

МТ — максимальные расцепители тока: МТ — электромагнитные и тепловые; X — дополнительные расцепители: Н — минимальный расцепитель напряжения; Д — независимый расцепитель напряжения; О — максимальный расцепитель тока в нулевом проводе;

ХХ — климатическое исполнение и категория размещения: выключателей в пластмассовой оболочке — УЗ, ТЗ, ХЛ5; выключателей в металлической оболочке со степенью защиты IP54 по ГОСТ-У2, Т2, ХЛ5;

Х — номинальный ток максимальных расцепителей тока: 1 — 1,6; 2,5; 4,0А; 2 — 6,3; 10,0; 16,0А; 3 — 25,0; 40,0; 50,0; 63,0А.

Устройство автоматического выключателя серии АП-50

Автоматический выключатель АП-50 состоит из следующих основных узлов: механизма управления. контактной системы, дугогасительного устройства, расцепителей максимального тока.

Автоматический выключатель АП — 50: а — общий вид; б — продольный разрез 1 — основание; 2 — пластмассовый корпус; 3 — неподвижный контакт; 4 — подвижный контакт; 5 — пластины дугогасительные; 6 — электромагнитный расцепитель; 7 — тепловой расцепитель

Узлы автоматического выключателя размещены на пластмассовом цоколе. Сверху цоколь закрыт крышкой, снизу — дном. Механизм управления, построенный на принципе свободного расцепления, обеспечивает мгновенное размыкание контактов.

Отключение автомата при токах перегрузки и токах короткого замыкания происходит автоматически и не зависит от того, удерживается или не удерживается кнопка во включенном положении.

Блок-контакты являются самостоятельным узлом, кинематически связанным с траверсой подвижных главных контактов.

Тепловой расцепитель обеспечивает обратно зависимую от тока выдержку времени срабатывания в зоне перегрузок, а электромагнитный расцепитель — мгновенное срабатывание (отсечку) в зоне токов короткого замыкания.

Характеристики автоматических выключателей серии АП-50

Тепловые расцепители автоматического выключателя АП-50 при температуре окружающего воздуха 25° с холодного состояния при прохождении переменного однофазного тока частоты 50 Гц одновременно во всех полюсах допускают, не отключаясь в течение 1 ч, работу автомата при токе 1,1 I н и отключают автомат при токе 1,35 I н в течение не более 30 мин, а при токе 6 I н — за время от 1,5 до 10 с.

Автомат обеспечивает повторное включение через 2 мин после отключения его тепловым расцепителем.

Электромагнитные расцепители при токе отсечки отключают автомат практически мгновенно.

Допускаемое отклонение нормальной уставки тока мгновенного срабатывания (отсечка) электромагнитных расцепителей:

для номинальной уставки 3,5 Iн — отклонение ±15%;

для номинальной уставки 8Iн — отклонение ±20%;

для номинальной уставки 11Iн — +15% — -30%.

Предельная коммутационная способность (ПКС) и износостойкость автоматических выключателей АП-50

* – при номинальном токе и напряжении 380 В переменного тока или 220 В постоянного тока

Время-токовые характеристики автоматических выключателей АП-50 приведены на рисунках.

Защитные характеристики автоматических выключателей АП-50: а — 50А, б — 40А, в — 25А, г — 16А, д — 10А, е — 6,4 А

Расцепитель максимального тока в нулевом проводе обеспечивает отклонение автомата при токе, равном 100% от поминального тока фазных расцепителей. Допускаемое отклонение по току +40 и -20%.

Расцепители автомата калибруют заводы-изготовители при температуре окружающей среды +35°.

Расцепитель минимального напряжения не препятствует включению автомата при снижении напряжения до 80% от номинального и отключает автомат при снижении напряжения до 35% от поминального и менее.

Блок-контакты автоматического выключателя АП-50 допускают продолжительную нагрузку 1А, предельный ток включения — 10 А.

Механическая износоустойчивость автоматов — 50 000 включений и отключений.

При монтаже конструкцию, на которой крепят автомат, выравнивают так, чтобы во время затяжки винтов пластмассовый корпус автомата не подвергался напряжениям изгиба.

Автомат устанавливают в вертикальном положении надписью «Вкл.» вверх и крепят к конструкции двумя винтами. Винты, крепящие автомат, затягивают до отказа. При этом пользуются отверткой соответствующего размера, чтобы не произошло сколов в пластмассовых деталях и срыва шлицев у винтов.

Зажимы главных контактов автомата предусматривают присоединение к ним как медных, так и алюминиевых проводов сечением от 6 до 10 мм2, а в случае применения специального наконечника — до 25 мм2.

При присоединении внешних проводников проявляют осторожность, по допуская, чтобы внешними проводниками создавались усилия, стремящиеся отогнуть выводные зажимы. Провод изолируют на длину 150 мм от автомата.

Все присоединяемые наконечники плотно прижимают к выводным зажимам. Места соединении зачищают и удаляют заусенцы.

Зажимы винтовые блок-контактов допускают присоединение к ним внешних проводов сечением до 1,5 мм2.

Перед постановкой крышки на автомат проверяют наличие дугогасительных камер в отсеках крышки и уже затем, надев крышку, притягивают ее к цоколю двумя винтами.

По окончании монтажа проверяют в обесточенном состоянии ручное включение и отключение автомата, при которых не должно быть заеданий кнопок, а также соприкосновения подвижных контактов с пластинами дугогасительных камер.

Автоматический выключатель АП-50 рассчитан для работы без ремонта и смены каких либо частей. Шлифованные поверхности якоря и магнитопровода расцепителя минимального напряжения покрывают тонким слоем смазки для предохранения от коррозии. Износившийся автомат заменяют новым.

При нормальных условиях эксплуатации осмотр автоматического выключателя АП-50 производят раз в год и независимо от этого после каждого отключения от тока короткого замыкания.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Выбор автоматического выключателя

Старая версия статьи здесь

Автоматические выключатели одновременно выполняют функции защиты и управления: защищают кабели, провода, электрические сети и потребителей от перегрузки и короткого замыкания (сверхтоков короткого замыкания), а также обеспечивают нормальный режим протекания электротока в цепи и осуществляют управление участками электроцепей.

Автоматические выключатели выполняют одновременно функции защиты и управления, бывают однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные.

Автоматы имеют защитные (спусковые) устройства двух типов: тепловое реле с выдержкой времени для защиты от перегрузки и электромагнитное реле для защиты от короткого замыкания.

Основные конструктивные узлы автоматических выключателей : главная контактная система, дугогасительная система, привод, расцепляющее устройство, расцепители и вспомогательные контакты. Расцепители представляют собой реле прямого действия, служащее для отключения автоматического выключателя (без выдержки времени или с выдержкой) через механизм свободного расцепления, который в свою очередь состоит из рычагов, защелок, коромысел и отключающих пружин.

Автоматический выключатель Hager с самозажимными клеммами в разрезе

Только правильно выбранный автоматический выключатель сможет защитить Вас и сработает в случае аварии или при опасной нагрузке на вашу электропроводку. Неверный выбор может привести к пожару или поражению электрическим током.

Не рекомендуется применять «автомат» с видимыми повреждениями корпуса, а также устанавливать автоматические выключатели с завышенным номинальным током срабатывания. Нужно выбирать автоматический выключатель строго под параметры вашей электропроводки и потребителей, только известных производителей и желательно в специализированных магазинах.

Выбираются автоматические выключатели по номинальному току, напряжению и по условиям эксплуатации (исходя из типа исполнения). Если необходимо выбрать автомат для подключения известных нагрузок необходимо рассчитать ток. Автоматический выключатель также должен отключить напряжение при коротком замыкании.

Характеристики срабатывания (отключения) и эксплуатации установлены в европейских стандартах на автоматические выключатели: DIN VDE 0641 часть 11/8.92, EN 60 898, IEC 898 (DIN – Немецкий промышленный стандарт, VDE – Технические правила Общества немецких электриков, EN – Европейский стандарт, IEC – Международная электротехническая комиссия) и в российском стандарте ГОСТ Р 50345-99.

Согласно данным стандартам защитные устройства могут быть трех характеристик срабатывания:

• Автоматический выключатель с характеристикой срабатывания B рекомендуется применять преимущественно для защиты оборудования, кабелей и цепей в жилых домах (как правило, цепи освещения и розеток)

• Автоматический выключатель с характеристикой срабатывания C рекомендуется применять для защиты оборудования, кабелей и цепей в жилых домах (цепи освещения и розеток), а также для защиты цепей с потребителями, обладающими большим пусковым током (группы ламп, электродвигатели и т.д.)

• Автоматические выключатели с характеристикой срабатывания D преимущественно применяются для защиты кабелей и цепей с потребителями с очень большим пусковым током (сварочные трансформаторы, электродвигатели и т.д.)

Стоит отметить, что подавляющее большинство автоматов на российском рынке предлагается с характеристикой С, с характеристикой B продаются как правило автоматы на малые токи, остальные поставляются в основном под заказ.

Линейка автоматических выключателей Sassin серии 3SB1-63

Согласно стандарту DIN VDE 0100 часть 430/11.91 и его приложений (для устройств защиты кабелей и электрических цепей от перегрузки), защита от чрезмерного нагрева (тепловая защита) в случае перегрузки обеспечивается, если выполняются следующие условия:

• Потребляемый ток цепи должен быть меньше или равным номинальному току автоматического выключателя, который в свою очередь должен быть не больше, чем максимально допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля (Ib

• Номинальный ток срабатывания автоматического выключателя (для защиты от перегрузки по току) должен быть примерно в 1,5 раза меньше, чем максимально допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля (In

где Ib – потребляемый ток цепи, нагрузка
Iz – допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля
In – номинальный или заданный ток устройств защиты от чрезмерного тока

Определить максимальный ток, который выдерживает проводка можно с помощью программы по выбору сечения провода по нагреву и потерям напряжения или по таблицам ПУЭ (Правил устройства электроустановок).

Характеристики срабатывания автоматических выключателей B и C согласно DIN VDE 0641 и D согласно IEC 947-2

Параметры срабатывания линейных защитных автоматов согласно DIN VDE 0641 и IEC 60 898

То есть при перегрузке до 13% номинального тока, автоматический выключатель должен отключиться не ранее, чем через час (т.е. выдерживать перегрузку 13% минимум в течение часа), а при перегрузке до 45%, тепловое реле должно отключить «автомат» в течение часа.

Трехкратную перегрузку автоматический выключатель с характеристикой B должен как минимум выдерживать 0,1 секунду, а при пятикратной перегрузке встроенное электромагнитное реле должно отключить автоматический выключатель менее чем за 0,1 секунду.

Из всего этого видно, что номинальный ток выбранного Вами автоматического выключателя, как минимум, не должен превышать допустимых токовых нагрузок для Вашей электропроводки, поэтому, приобретая автоматические выключатели, будьте внимательны с выбором тока. Если Вам продавец советует выбрать автоматический выключатель с током не менее 25А, чтобы при включенном холодильнике, обогревателе, стиральной машине и т.п. его не выбивало, то помните, что в большинстве квартир проводка выполнена из алюминия сечением 2.5 мм 2 , а такой провод выдерживает максимум 24А. В этом случае единственным разумным решением будет не включать одновременно, например, микроволновую печь и электрочайник или стиральную машину, а не заменять автомат 16А на 25А. Не забывайте, что автоматический выключатель должен выполнять свое основное предназначение — защищать Вашу сеть от перегрузок.

Аналогичным образом подбирается и номинальный ток для дифференциального автомата (так как он объединяет в себе УЗО и автоматический выключатель) — выбор дифференциального автоматического выключателя .

При использовании в цепи постоянного тока характеристики срабатывания теплового расцепителя остаются теми же, что и в сетях переменного напряжения. А характеристики максимального испытательного тока электромагнитного расцепителя изменятся.

Значения максимального испытательного тока электромагнитного расцепителя.