Класс защиты автоматического выключателя

Содержание

Автоматический выключатель на своем корпусе несет массу полезной информации, о которой многие даже и не догадываются.

Основной упор при выборе и покупке, почему то делается только на величину номинального тока. А между тем, чтобы правильно выбрать автомат защиты, нужно учитывать множество факторов и технических характеристик подобных коммутационных устройств.

Зная их расшифровку и обозначение, вам больше не придется лезть в интернет или в специализированные каталоги. Достаточно внимательно осмотреть модульный автомат со всех сторон.

Давайте пройдемся по всем этим данным, взяв за основу наиболее популярные марки от ABB, Schneider Electric, IEK и другие.

Первое, что выделяется на лицевой стороне корпуса — это логотип и название производителя. Большинство останавливает свой взгляд именно на этом.

Перед походом в магазин, у нас уже как правило сформировано представление о том, какая марка будет приобретаться. Выбор делается на основе предыдущего опыта (положительного или отрицательного), либо подробного изучения всей имеющейся информации в сети.

И только после этого идет подробное изучение технических особенностей.

После названия фирмы производителя, указывается серия данного выключателя или так называемая линейка.

В ней бывает зашифровано несколько параметров и конструктивных особенностей. Причем каждая линейка может подразделяться на отдельные кластеры, со своими нюансами и отличиями.

Вот например, расшифровка автоматов ABB серии S200.

Далее следует одна из главных надписей — номинальный ток автомата. Например С25 или С16.

Первая буква обозначает времятоковую характеристику «С». Цифра после буквы — значение номинального тока.

Самые распространенные характеристики — «B, C, D, Z, K». Они определяют время отключения, в зависимости от тока короткого замыкания, проходящего через автомат. Если коротко, то:

В основном их ставят в цепях освещения.

Универсальное применение в сетях со смешанной нагрузкой.

Используются для подключения электродвигателей.

Актуально в схемах с электронными устройствами.

Подходит только для оборудования с индуктивной нагрузкой.

Все подобные устройства имеют тепловую и электромагнитную защиту. Хотя тепловая иногда может и не ставится. Но об это чуть позже.

Электромагнитная — в диапазоне вышеприведенных параметров в зависимости от типа характеристики.

Обратите внимание, что при значении С25, автомат не отключит нагрузку в 26 Ампер. Это случится только при величине тока в 1,13 раз большую от 25А. Да и то, через довольно длительный промежуток времени (более 1 часа).

Есть такое понятие как:

    ток срабатывания – 1,45*Iном

Автомат гарантировано сработает в течение часа.

    ток не срабатывания – 1,13*Iном

Автомат не должен сработать в течение часа, а только по истечении этого времени.

Еще не забывайте, что значение номинального тока на корпусе указано для окружающей температуры в +30С. Если вы поставите аппарат в бане или на фасаде дома, прямо под лучами солнца, то 16 Амперный автомат, знойным летним деньком может сработать при токе, даже меньше номинального!

230/400V – надписи номинального напряжения, где может применяться данный автомат.

Если там стоит значок 230V (без 400V), эти аппараты нужно использовать только в однофазных сетях. Вы не сможете поставить в ряд два или три однофазных выключателя и подать таким образом 380В на двигательную нагрузку или трехфазный насос, либо вентилятор.

Еще внимательно изучайте двухполюсные модели. Если у них на одном из полюсов написана буква "N" (не только дифавтоматы), то именно сюда подключается нулевая жила, а не фазная.

Они и называются несколько иначе. Например ВА63 1П+N.

Значок волны означает – для работы в сетях переменного напряжения.

На постоянное напряжение и ток, такие аппараты лучше не ставить. Характеристики его отключения и результат работы при КЗ, будут не предсказуемы.

Выключатели на постоянный ток и напряжение, помимо значка в виде прямой линии, могут иметь на своих клеммах характерные надписи "+" (плюс) и "-" (минус).

Причем правильное подключение полюсов здесь критично. Это связано с тем, что условия гашения дуги на постоянном токе несколько тяжелее.

Если на переменке происходит естественное гашение дуги при переходе синусоиды через ноль, то на постоянке, синусоида как таковая отсутствует. Для устойчивого гашения дуги в них применяется магнит, устанавливаемый вблизи дугогасительной камеры.

Что приведет к неминуемому разрушению корпуса.

4500А или 6000А – номинальная отключающая способность тока в амперах при номинальном напряжении.

Это означает, что если на нагрузке или на кабеле по которому она питается, случится короткое замыкание с силой тока 6000А, то данный аппарат сможет успешно выполнить свою задачу и отключит потребителя.

Если же ток будет больше 6000А, то контакты автомата могут свариться между собой, "прикипеть", либо разрушатся (выгорят) стенки корпуса.

С какой именно величиной тока (4,5кА или 6кА) выбирать автоматы для щитовой в многоэтажках, а какие устанавливать при проживани в частном доме за городом, читайте в отдельной статье.

Читайте также:  Капельная печь на отработке из газового баллона

Бывают аппараты рассчитанные и на бОльшие токи КЗ. Причем при Iном=0,5-25А это будет ток КЗ в 25кА, а при Iном=32-63А всего лишь 15кА.

Это объясняется невозможностью рассеять большую мощность дуги при таких компактных габаритах. Хотите токи еще больше? Тогда ищите экземпляры чуть пошире.

Причем речь здесь не идет о промышленных габаритных выключателях. Это те же самые модульные автоматы, правда с одним исключением.

Они занимают на дин-рейке, в отличие от стандартных не один модуль, а полтора. Вот пример от ABB на токи КЗ до 50кА!

Цифра после тока КЗ (3 или 2) – класс токоограничения.

Выключатель с такой функцией не позволяет току короткого замыкания принимать его самое максимальное значение и производит отключение на как можно ранней стадии.

То есть, эта цифра показывает, насколько быстро внутри устройства гасится электрическая дуга, не позволяя отдельным элементам и деталям, нагреваться до предельных температур и способствовать пожару.

Грубо говоря, автомат с "троечкой", справится с последствиями тока КЗ быстрее, чем с "двоечкой". По времени это можно отразить следующей таблицей.

Устройства с "первым" классом, вообще никоим образом и никакими цифрами не маркируются.

Все вышеприведенные маркировки располагаются на лицевой стороне. Теперь переходим к боковой грани. Там тоже есть масса полезной информации.

Например, соответствие стандарту. Вот модель от Шнайдер Электрик, которая одновременно отвечает двум международным стандартам.

Эти стандарты имеют отечественные аналоги. Для российского рынка чаще всего указывается ГОСТ Р50345.


Эта надпись означает, что выключатель можно применять только в бытовых условиях.

Обслуживать его могут рядовые потребители и лица, без прохождения какого-либо обучения и инструктажа.

Есть и другой ГОСТ Р500030.2

Эти модели уже предназначены для эксплуатации в промышленных условиях. Работать с такими аппаратами разрешается только квалифицированному персоналу.

Далее некоторые надписи могут дублировать информацию на передней панели.

Автомати́ческий выключа́тель — контактный коммутационный аппарат (механический или электронный), способный включать токи, проводить их и отключать при нормальных условиях в цепи, а также включать, проводить в течение нормированного (заданного) времени и автоматически отключать токи при нормированных ненормальных условиях в цепи, таких как токи короткого замыкания [1] [2] .

Содержание

История изобретения [ править | править код ]

Автомат защиты линии был изобретён американским учёным Чарлзом Графтоном Пэйджем в 1836 году. Первую конструкцию автоматического выключателя описал Эдисон в 1879 году, в то время как его коммерческая система электроснабжения использовала плавкие предохранители. Конструкция современных автоматических выключателей была запатентована швейцарской компанией Brown, Boveri & Cie в 1924 году.

Роль в электрической цепи [ править | править код ]

Автоматический выключатель предназначен для защиты электрической цепи от перегрузки и токов короткого замыкания. Главным отличием от плавкой вставки является возможность многократного использования и стабильность уставки срабатывания.

Классификация [ править | править код ]

ГОСТ [ править | править код ]

ГОСТ 9098-78 устанавливает следующую классификацию автоматических выключателей:

    По роду тока главной цепи: постоянного тока; переменного тока; постоянного и переменного тока.

Селективный автоматический выключатель [ править | править код ]

В стандартах СССР и России селективные автоматические выключатели — это автоматические выключатели с выдержкой времени (0,25—0,6 сек.) при отсечке (см. статью «Токовая отсечка») [3] . Такие выключатели, в сочетании с выключателями с мгновенной отсечкой на нижней ступени, позволяют строить селективное срабатывание при коротком замыкании.

Селективные автоматические выключатели (англ. Selective Main Circuit Breaker) в соответствии с немецким стандартом DIN VDE 0641-21 также имеют функцию селективности, но осуществляют её другим способом.

Устройство [ править | править код ]

Автоматические выключатели бывают одно-, двух-, трёх- или четырёхполюсными и имеют следующие конструктивные узлы: главную контактную систему, дугогасительную систему, привод расцепляющего устройства, расцепитель (расцепители), вспомогательные контакты (необязательно).

Контактная система может быть трёхступенчатой (с главными, промежуточными и дугогасительными контактами), двухступенчатой (с главными и дугогасительными контактами) и одноступенчатой (при использовании металлокерамики).

Дугогасительная система может состоять из камер с узкими щелями или из камер с дугогасительными решётками. Комбинированные дугогасительные устройства — щелевые камеры в сочетании с дугогасительной решеткой — применяют для гашения дуги при больших токах.

Для каждого исполнения автоматического выключателя существует предельный ток короткого замыкания, который гарантированно не приводит к выходу из строя автомата. Превышение этого тока может вызвать подгорание или сваривание контактов. Например, у популярных серий бытовых автоматов при токе срабатывания 6-50 А предельный ток обычно составляет 1000—10 000 А.

Автоматические выключатели изготовляют с ручным и двигательным приводом, в стационарном или выдвижном исполнении.

Привод автоматического выключателя служит для включения, автоматического отключения и может быть ручным непосредственного действия и дистанционным (электромагнитным, пневматическим и тому подобным).

Автоматические выключатели имеют реле прямого действия, называемые расцепителями.

Расцепители [ править | править код ]

Расцепители — это электромагнитные, электронные, микропроцессорные или термобиметаллические элементы, служащие для отключения автоматического выключателя через механизм свободного расцепления при коротком замыкании, перегрузках и исчезновении напряжения в первичной цепи (непосредственно: электромагнитные и термобиметаллические элементы; либо косвенно через отдельный независимый электромагнитный расцепитель: электронные и микропроцессорные).

Механизм свободного расцепления состоит из рычагов, защелок, коромысел и отключающих пружин и предназначен для мгновенного отключения автоматического выключателя (вне зависимости от положения органа включения: невозможность удержания автоматического выключателя во включённом положении при срабатывании расцепителя), а также для устранения повторного включения автоматического выключателя на короткое замыкание при длительно существующей команде на включение.

Электромагнитный расцепитель (отсечка) [ править | править код ]

Расцепитель мгновенного действия, представляет собой соленоид (7), подвижный сердечник которого также может приводить в действие механизм расцепления. Ток, проходящий через выключатель, течет по обмотке соленоида и вызывает втягивание сердечника при превышении заданного порога тока. Мгновенный расцепитель, в отличие от теплового, срабатывает очень быстро (доли секунды), но при значительно большем превышении тока: в 2÷10 раз от номинала, в зависимости от типа (автоматические выключатели делятся на типы (классы) A, B, C и D в зависимости от чувствительности мгновенного расцепителя). В автоматических выключателях на большие токи начиная с 1970-х годов стали применять электронные расцепители (например отечественные автоматические выключатели серии «Электрон», некоторые типы автоматов серий А-37, ВА), а в последнее время и микропроцессорные расцепители (микропроцессорные блоки защиты) [3] [4] .

Читайте также:  Цилиндр с двухсторонним штоком

Тепловой расцепитель [ править | править код ]

Представляет собой биметаллическую пластину (5), нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления. Время срабатывания зависит от тока (время-токовая характеристика) и может изменяться от секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатывать [5] тепловой расцепитель, составляет 1,45 от тока уставки теплового расцепителя. Настройка тока срабатывания производится в процессе изготовления регулировочным винтом (6). В отличие от плавкого предохранителя, автоматический выключатель готов к следующему использованию после остывания пластины. Роль теплового расцепителя может выполнять электромагнитный (мгновенный) расцепитель, оснащённый гидравлическим замедлителем срабатывания. Такие автоматические выключатели отличаются пожаробезопасностью, так как не имеют нагреваемого элемента (биметаллической пластины).

Биметаллическая пластина представляет собой ленту из двух металлических полос с разными коэффициентами теплового расширения. В автоматическом выключателе она выполняет роль теплового расцепителя. Две полосы не сплавлены между собой и обычно скреплены с одного конца пайкой или сваркой. Другие концы закреплены неподвижно. Биметаллическая пластина включена в цепь последовательно с нагрузкой. В результате её нагревания электрическим током пластина изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения. В случае перегрузки изгиб пластины обеспечивает отключение автоматического выключателя [6] .

Отключение [ править | править код ]

Отключение может происходить без выдержки времени или с выдержкой. По собственному времени отключения tс, о (промежуток от момента, когда контролируемый параметр превзошёл установленное для него значение, до момента начала расхождения контактов) различают нормальные выключатели (tс, о = 0,02-1 с), выключатели с выдержкой времени (селективные) и быстродействующие выключатели (tс, о Характеристики [ править | править код ]

Ток мгновенного расцепления [ править | править код ]

Согласно ГОСТ Р 50345-2010 (п.5.3.5), бытовые автоматические выключатели переменного тока делятся на следующие типы (классы) по току мгновенного расцепления:

  • тип B: свыше 3·In до 5·In включительно (где In — номинальный ток) (применяется для защиты линий освещения или линий имеющих большую протяженность)
  • тип C: свыше 5·In до 10·In включительно (применяется для защиты розеточных групп или линий с потребителями с умеренными пусковыми токами)
  • тип D: свыше 10·In до 20·In включительно (применяется для защиты трансформаторов или линий с потребителями с большими пусковыми токами)

Промышленные автоматические выключатели могут быть следующих типов:

У европейских производителей классификация может несколько отличаться. В частности, имеется дополнительный тип A (свыше 2·In до 3·In).

У АВВ имеются автоматические выключатели с кривыми K (8 — 14·In) и Z (2 — 4·In), соответствующие стандарту МЭК 60947-2.

Испытание автоматических выключателей [ править | править код ]

Характеристики выключателей проверяют в ходе типовых испытаний (стойкость маркировки; надежность винтов, токопроводящих частей и соединений; надежность выводов для внешних проводников; защита от электрических ударов; электроизоляционные устройства; превышение температуры (28-суточное испытание); характеристика расцепления; механическая и коммутационная износостойкость; короткое замыкание; стойкость против механических толчков и ударов; термостойкость; стойкость против аномального нагрева и огня; коррозиеустойчивость).

Варианты исполнения [ править | править код ]

Автоматический выключатель в корпусе пробочного предохранителя

3-полюсный автомат защиты для непосредственного монтажа

Автоматические выключатели используемые в США

Автоматические выключатели советского производства

Модульный автоматический выключатель [ править | править код ]

Автоматический выключатель, рассчитанный на небольшие токи, в настоящее время, чаще всего имеет модульную конструкцию, которая предназначена для крепления на DIN-рейку. Внутреннее устройство модульного автоматического выключателя показано на рисунке справа. Включение-выключение производится рычажком (1), провода подсоединяются к винтовым клеммам (2). Защелка (9) фиксирует корпус выключателя на DIN-рейке и позволяет при необходимости легко его снять (для этого нужно оттянуть защелку, вставив плоскую отвёртку в петлю защелки). Коммутацию цепи осуществляют подвижный (3) и неподвижный (4) контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие нажатия контактов во включённом состоянии и быстрое их отключение при срыве собачки механизма расцепления посредством одного из двух расцепителей: теплового (5) или электромагнитного (7). Во время расцепления контактов может возникнуть электрическая дуга, поэтому контакты имеют особую форму и находятся рядом с дугогасительной решёткой (8).

С самого начала возникновения электричества инженеры стали думать над безопасностью электрических сетей и устройств от токовых перегрузок. Вследствие этого было сконструировано много разных устройств, которые отличаются надежной и качественной защитой. Одними из последних разработок стали электрические автоматы.

Этот прибор называется автоматическим по причине того, что он оснащен функцией отключения питания в автоматическом режиме, при возникновении коротких замыканий, перегрузок. Обычные предохранители после срабатывания подлежат замене на новые, а автоматы после устранения причин аварии можно снова включить.

Такое защитное устройство необходимо в любой схеме электрической сети. Защитный автомат защитит здание или помещение от разных аварийных ситуаций:
  • Пожаров.
  • Ударов человека током.
  • Неисправностей электропроводки.

Виды и конструктивные особенности

Необходимо знать информацию о существующих видах автоматических выключателей, чтобы во время приобретения правильно выбрать подходящее устройство. Имеется классификация электрических автоматов по нескольким параметрам.

Отключающая способность
Это свойство определяет ток короткого замыкания, при котором автомат разомкнет цепь, тем самым отключит сеть и приборы, которые были подключены к сети. По этому свойству автоматы подразделяются:
  • Автоматы на 4500 ампер, применяются для предотвращения неисправностей силовых линий жилых домов старой постройки.
  • На 6000 ампер, используются для предотвращения аварий при замыканиях в сети домов в новостройках.
  • На 10000 ампер, применяются в промышленности для защиты электрических установок. Ток такой величины может образоваться в непосредственной близости от подстанции.

Срабатывание автоматического выключателя возникает при замыканиях, сопровождающихся возникновением определенной величины тока.

Автомат защищает электропроводку от повреждения изоляции большим током.

Число полюсов

Это свойство говорит нам о наибольшем количестве проводов, которые возможно подключить к автомату для обеспечения защиты. При аварии, напряжение на этих полюсах отключаются.

Особенности автоматов с одним полюсом

Такие электрические автоматы наиболее простые по своей конструкции, и служат для защиты отдельных участков сети. К такому автоматическому выключателю можно подсоединить два провода: вход и выход.

Читайте также:  Как разобрать бетономешалку видео

Задачей таких устройств является защита электрической проводки от перегрузок и КЗ проводов. Нейтральный провод подключается к нулевой шине, в обход автомата. Заземление подключается отдельно.

Электрические автоматы с одним полюсом не являются вводными, так как при его отключении разрывается фаза, а нулевой провод по-прежнему остается соединенным с питанием. Это не обеспечивает защиту на 100%.

Свойства автоматов с двумя полюсами

В случаях, когда при аварии требуется полное отсоединение от электрической сети, используют автоматические выключатели с двумя полюсами. Они используются как вводные. В аварийных случаях, либо при коротком замыкании вся электрическая проводка отключается в одно время. Это дает возможность осуществлять работы по ремонту и обслуживанию, а также проведения работ по подключению оборудования, так как гарантирована полная безопасность.

Двухполюсные электрические автоматы используют, когда необходимо наличие отдельного выключателя для устройства, работающего от сети 220 вольт.

Автомат с двумя полюсами подключают к устройству с помощью четырех проводов. Из них два приходят от сети питания, а другие два выходят из него.

Трехполюсные электрические автоматы

В электрической сети, имеющей три фазы, применяются 3-полюсные автоматы. Заземление оставляют незащищенным, а проводники фаз соединяют с полюсами.

Трехполюсный автомат служит вводным устройством для любых трехфазных потребителей нагрузки. Чаще всего такой вариант исполнения автомата применяют в промышленных условиях для питания электричеством электродвигателей.

К автомату можно подключить 6 проводников, три из которых – фазы электрической сети, а остальные три выходящие от автомата, и обеспеченные защитой.

Использование четырехполюсного автомата

Чтобы обеспечить защитой трехфазную сеть с четырехпроводной системой проводников (например, электродвигатель, включенных по схеме «звезды»), применяют 4-полюсный автоматический выключатель. Он играет роль вводного устройства четырехпроводной сети.

Имеется возможность подключения к устройству восьми проводников. С одной стороны – три фазы и ноль, с другой стороны – выход трех фаз с нолем.

Время-токовая характеристика

Когда устройства, потребляющие электроэнергию, и электрическая сеть работают в нормальном режиме, то происходит обычное протекание тока. Это явление касается и электрического автомата. Но, в случае повышения силы тока по разным причинам выше номинального значения, происходит срабатывание расцепителя автомата, и цепь разрывается.

Параметр этого срабатывания называется время-токовой характеристикой электрического автомата. Она является зависимостью времени сработки автомата и соотношения между реальной силой тока, проходящей через автомат, и номинальным значением тока.

Важность этой характеристики заключается в том, что обеспечивается наименьшее число ложных срабатываний с одной стороны, и осуществляется защита по току, с другой стороны.

В энергетической промышленности бывают ситуации, когда кратковременное повышение тока не связано с аварией, и защита не должна срабатывать. Также происходит и с электрическими автоматами.

Время-токовые характеристики определяют, через какое время сработает защита, и какие параметры силы тока при этом возникнут.

Электрические автоматы с маркировкой «В»

Автоматические выключатели со свойством, обозначенным буквой «В», способны отключаться за 5 – 20 с. При этом значение тока составляет до 5 номинальных значений тока. Такие модели автоматов используются для защиты бытовых устройств, а также всей электропроводки квартир и домов.

Свойства автоматов с маркировкой «С»

Электрические автоматы с этой маркировкой могут выключиться за время в интервале 1 – 10 с, при 10 кратной токовой нагрузке. Такие модели применяют во многих областях, наиболее популярны для домов, квартир и других помещений.

Значение маркировки «D» на автомате

С таким классом автоматы используются в промышленности и выполнены в виде 3-полюсных и 4-полюсных исполнений. Их применяют для того, чтобы защитить мощные электрические моторы и разные трехфазные устройства. Время их сработки составляет до 10 секунд, при этом ток срабатывания может превышать номинальное значение в 14 раз. Это дает возможность с необходимым эффектом использовать его для защиты различных схем.

Электродвигатели со значительной мощностью чаще всего подключают через электрические автоматы с характеристикой «D».

Номинальный ток

Имеется 12 вариантов исполнения автоматов, которые различаются по характеристике номинального тока работы, от 1 до 63 ампер. Этот параметр определяет скорость выключения автомата при достижении предельного значения тока.

Автомат по этому свойству выбирают с учетом поперечного сечения жил проводов, допускаемому току.

Принцип действия электрических автоматов

Обычный режим

При обычной работе автомата управляющий рычаг взведен, ток поступает через провод питания на верхней клемме. Далее ток идет на неподвижный контакт, через него на подвижный контакт и по гибкому проводу на катушку соленоида. После него по проводу ток идет на биметаллическую пластину расцепителя. От него ток проходит на нижнюю клемму и дальше на нагрузку.

Режим перегрузки

Этот режим возникает при превышении номинального тока автомата. Биметаллическая пластина нагревается большим током, изгибается и размыкает цепь. Для действия пластины требуется время, которое зависит от значения проходящего тока.

Автоматический выключатель является аналоговым устройством. При его настройке есть определенные сложности. Ток срабатывания расцепителя настраивается на заводе специальным регулировочным винтом. После остывания пластины автомат снова может функционировать. Температура биметаллической пластины зависит от окружающей среды.

Расцепитель действует не сразу, давая возможность току к возврату номинального значения. Если ток не снижается, то расцепитель срабатывает. Перегрузка может возникнуть из-за мощных устройств на линии, либо подключении сразу нескольких устройств.

Режим короткого замыкания

При этом режиме ток возрастает очень быстро. Магнитное поле в катушке соленоида движет сердечник, приводящий в действие расцепитель, и отключает контакты сети питания, тем самым снимает аварийную нагрузку цепи и защищает сеть от возможного пожара и разрушения.

Электромагнитный расцепитель действует мгновенно, чем отличается от теплового расцепителя. При размыкании контактов рабочей цепи появляется электрическая дуга, величина которой зависит от тока в цепи. Она вызывает разрушение контактов. Чтобы предотвратить это отрицательное действие, сделана дугогасительная камера, которая состоит из параллельных пластин. В ней дуга затухает и исчезает. Возникающие газы отводятся в специальное отверстие.