Автомат в цепях напряжения

Для защиты цепей трансформаторов напряжения используют устанавливаемые в непосредственной близости от них автоматы с расцепителями максимального тока. Защиту выбирают так, чтобы она действовала при коротком замыкании в любой точке защищаемой цепи как рядом с трансформатором напряжения, так и в самой удаленной точке при наименьшем токе короткого замыкания. Защищать трансформаторы напряжения от перегрузок не требуется, так как они работают в режиме, близком к холостому ходу. Для защиты широко используют простые по конструкции и надежные в работе автоматы серии АП-50, отключающая способность которых 2500 А при полном времени отключения короткого замыкания 0,017 с. Эти автоматы имеют электромагнитные расцепители на номинальные токи уставки 1,6; 2,5; 4; 6,4; 10; 16; 25; 40 и 50 А и кратность срабатывания 3,5; 9 и от номинального тока уставки. Уставка по номинальному току может регулироваться в сторону уменьшения до значения предыдущей ступени. Так, уставку автомата с номинальным током уставки расцепителя 10 А можно отрегулировать до 6,4 А.
Чтобы обеспечить необходимую чувствительность при защите цепей трансформаторов напряжения от коротких замыканий, автомат выбирают с номинальным током уставки расщепителя, начиная от 2,5 А и кратностью срабатывания 3,5 от номинального тока уставки. Номинальный ток расцепителя выбранного автомата должен быть равен току нагрузки трансформатора напряжения или несколько больше. За ток нагрузки обычно принимают номинальный ток трансформатора напряжения. Ток срабатывания расцепителей с кратностью 3,5 определяют, умножая номинальный ток уставки на эту кратность. Ток срабатывания расцепителя должен быть по крайней мере в два раза меньше минимального тока короткого замыкания в защищаемой автоматом цепи, который задается с учетом сопротивления проводов (до самой удаленной точки) и обмоток трансформатора напряжения.
Пример. Необходимо выбрать автомат для защиты цепей трансформатора напряжения номинальной мощностью 500В/А, если наименьший ток короткого замыкания /к э m;n равен 45 А.
Примем ток нагрузки равным номинальному току трансформатора
напряжения нагр. = 1/3 500/100 = 8,66 А. Выберем трехполюсный автомат АП = 50 = ЗМ с максимальным разделителем, номинальный ток уставки которого 10 А, а кратность тока срабатывания 3,5. Для повышения чувствительности необходимо отрегулировать ток до нижнего значения, равного 6,4 А. Тогда ток срабатывания автомата будет равен 6,4 • 3,5 = 22,4 А, что в два раза меньше минимального тока короткого замыкания, и обеспечивает достаточную чувствительность защиты. Проверку автомата на отключающую способность не производят, поскольку максимальный ток короткого замыкания во вторичных цепях трансформаторов напряжения всегда значительно меньше 2500 А — тока, который могут отключать автоматы серии АП-50.
Если при проверке на чувствительность окажется, что ток срабатывания автомата велик, а использовать автомат с меньшим номинальным током уставки нельзя, поскольку не будет выполнено требование, что этот ток должен соответствовать току нагрузки .или быть больше него, следует увеличить минимальный ток короткого замыкания во вторичной цепи трансформатора напряжения, например применив отходящий контрольный кабель с жилами большего сечения.
Для защиты цепей оперативного постоянного тока используют автоматы с электромагнитными, тепловыми и комбинированными рас цепи теля ми, или предохранители. На распределительных щитах, как правило, устанавливают автоматы, в приводах выключателей — предохранители ПР (без заполнителя) или НПР и НПН (с заполнителем — мелким кварцевым песком), а на панелях щитов управления — предохранители на сравнительно небольшой ток до 10 А при напряжении до 250 В (например, ППТ-10). Насос центробежный ЦНС 180-255 секционный, предназначен для жидкостей с t до + 45С, узнать цены.
Выбор плавких вставок предохранителей в цепях оперативного тока определяется условиями работы устройств РЗА. Цепи управления и сигнализации защищают только от коротких замыканий, поэтому плавкие вставки предохранителей не должны сгорать от толчков тока в нормальных условиях, но быстро и надежно сгорать при коротком замыкании на защищаемом участке. Номинальный ток таких плавких вставок должен быть не больше 0,1 тока короткого замыкания и обычно равен 6 или 10 А.
Так как включающие электромагниты приводов выключателей не рассчитаны на длительное нахождение под током, номинальный ток плавких вставок предохранителей выбирают равным 0,3 — 0,4 номинального тока электромагнитов. Например, для привода ПЭ-11, имеющего номинальный ток 95 А при напряжении 220 В, номинальный ток плавкой вставки должен быть 35 А. Это обеспечивает надежную работу привода. Если же включающий электромагнит по какой-либо причине будет длительно находиться под током (например, вследствие приваривания контактов магнитного контактора), плавкая вставка сгорит.
Для защиты цепей электродвигателей приводов коммутационных аппаратов и механизмов изменения частоты вращения турбин, а также других электродвигателей, входящих в устройства РЗА или управляемых ими, номинальный ток плавких вставок предохранителей должен быть больше номинального тока этих электродвигателей, но в 1,6—2 раза меньше их пускового тока. Номинальный ток плавкой вставки должен быть близким к расчетному. Номинальные токи выпускаемых плавких вставок равны 4, 6, 10, 15, 20, 25, 35, 45, 60, 80, 100, 125, 160, 200, 225, 300, 350, 430, 500, 600, 700, 850 и 1000 А. Для обеспечения селективности действия предохранитель, расположенный ближе к источнику питания, должен иметь плавкую вставку, номинальный ток которой на две ступени больше номинального тока плавкой вставки следующего в цепи предохранителя. Так, если номинальный ток плавкой вставки первого предохранителя 100 А, плавкая вставка второго предохранителя должна быть на 60 А.
Контрольные вопросы
1. Какие виды технического обслуживания устройств РЗА вы знаете?
2. Какие работы входят в состав межремонтных периодов?
3. Для чего и когда проводят первый профилактический контроль устройств РЗА?
4. Какие реле подлежат обязательному частичному восстановлению?
5. Какие работы выполняют при различных видах технического обслуживания реле РТ40?
6. Как проверяют состояние изоляции вторичных цепей под напряжением и при снятом напряжении?
7. Как контролируют целостность вторичных цепей, находящихся в работе?
8. Какой автомат следует использовать для защиты цепей трансформатора напряжения мощностью 500В/А, если минимальный ток короткого замыкания равен 78А?
9. Каким должен быть номинальный ток плавкой вставки предохранителей электромагнитного привода при номинальном токе включающего электромагнита, равным 240А?

Источник

Объявления

Если вы интересуетесь релейной защитой и реле, то подписывайтесь на мой канал

Выбор автоматов ТН

Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться

Сообщений 9

1 Тема от Notepad 2016-01-24 16:47:05

Notepad
Пользователь
Неактивен

Зарегистрирован: 2011-04-13
Сообщений: 74
Репутация : [ 0 | 0 ]

Тема: Выбор автоматов ТН

Добрый день!
В одном проекте заложены автоматы вторичных цепей ТН-500 кВ номиналом 10 А — для РЗ (звезда, треугольник) и 4 А для учета (типа автоматов — АП-50).
Бегло прикинул, что-то не сходится. Вроде должно быть элементарно, но закрались сомнения:
По «звезде» для РЗ — номинальная мощность обмотки ТН указана 50 ВА
Суммарное сопротивление кабеля от ТН до защит — 5 Ом.
Подставляю в формулу Zтн=Uk%*(Uном)^2/(100*Sном)=5*(100/√3)^2/(100*50)=3,33 Ом
Ток кз=100/(√3*√(3,33^2+(2*5)^2))=5,49 A
Так как ток отсечки АП-50=3,5 номинала, то номинал должен быть не больше 1,57 А, а такого для АП-50 даже и нет. Для оставшихся обмоток — токи получаются еще меньше.
Я все совсем неправильно «прикидываю»? А как правильно?

2 Ответ от RemezV 2016-01-24 20:27:54 (2016-01-24 20:36:21 отредактировано RemezV)

RemezV
Пользователь
Неактивен

Зарегистрирован: 2012-07-19
Сообщений: 325
Репутация : [ 1 | 0 ]

Re: Выбор автоматов ТН

Используйте РД.34.35.305
3.4.2. Особенности применения автоматических выключателей в цепи основных обмоток:

— при включении на линию электромагнитных ТН типа НКФ должна учитываться необходимость отстройки отсечки автоматического выключателя от бросков емкостного тока, возникающих при снятии напряжения с линии. Эти токи кратковременно проходят во вторичных цепях по автотрансформаторам, предназначенным для регулирования уставок дистанционных защит, и могут быть порядка 50 — 60 А.
Для предотвращения отключения автоматических выключателей при указанных бросках емкостного тока, ток срабатывания электромагнитного расцепителя следует принимать равным: Icp = Kн I2емк,
где I2емк — максимальное значение броска емкостного тока во вторичных цепях;
Kн — коэффициент надежности, равный 1,3.

При кратности срабатывания 3,5 номинальный ток расцепителя должен быть: Iном расц = Kн I2емк/ 3,5
Эффективность такой отстройки от бросков емкостного тока должна проверяться при наладке;

номинал должен быть не больше 1,57 А, а такого для АП-50 даже и нет.

Номинал 1,6 А для АП-50 есть, такие АП и сейчас используются на ПС в цепях питания слаботочных устройств.

3 Ответ от matu 2016-01-24 22:12:59

matu
Пользователь
Неактивен

Зарегистрирован: 2013-02-21
Сообщений: 716
Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор автоматов ТН

Notepad, вы принимаете мощность тр-ра 50 ВА, это некорректно. Uk приведено к номинальной мощности ТН, а 50 ВА это мощность по условию обеспечения метрологических характеристик. По-моему, Uk приводят к предельной мощности (2000 ВА), но могу ошибаться. Также не совсем удачно разделено сопротивление тр-ра. Опыт расчетов показывает, что активное и индуктивное сопротивление обмоток близки друг к другу, поэтому Zt не равно Xt.

4 Ответ от Notepad 2016-01-24 22:19:51 (2016-01-24 22:43:43 отредактировано Notepad)

Notepad
Пользователь
Неактивен

Зарегистрирован: 2011-04-13
Сообщений: 74
Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор автоматов ТН

RemezV, спасибо за ответ 🙂 Это относится ко всем индуктивным ТН ? Рассматриваемый — иностранный VEOS trench, информации по нему не нашел.
Может глупый вопрос, но емкостной ток рассчитывается или это паспортная величина?

matu, да, спасибо, действительно вместо 50 ВА нужно подставлять максимальную мощность. Для ориентировочных расчетов можно брать «табличные» значения из того же РД.34.35.305? Или характеристики импортного ТН могут в разы различаться? Так или иначе токи кз получаются того же «малого» порядка. Тяжко соображаю, но что значит не удачно разделено сопротивление трансформатора?

Источник

Как правильно выбрать автоматический выключатель?

Содержание

Устройство модульного автомата

Автоматический выключатель (на языке электриков «автомат») является основой защиты в силовых электрических цепях низкого (до 1000 Вольт) напряжения. Это комбинированный электроприбор, сочетающий в себе функции выключателя и защитного устройства. Практически вся система распределения и защиты бытовой электропроводки построена на автоматах. Хочу сразу заметить, что основное применение автомата — это защита того участка электропроводки, который находится между выходом из автомата и потребителем. Если далее по линии находится другой автомат, то наш автомат должен защищать участок между этими двумя автоматами. При возникновении перегрузки или короткого замыкания на каком-то участке цепи, должен сработать только один автомат, защищающий конкретно данный участок цепи.

На фото выше представлен классический модульный автомат со снятой крышкой. По центру видна мощная токовая катушка электромагнитнго расцепителя, защищающего электропроводку от токов короткого замыкания. Справа от него — дугогасительная камера, под ним — биметаллическая пластина теплового расцепителя, защищающего цепь от длительных перегрузок.

Если нужна более подробная информация, посмотрите короткий видеоролик:

Как подобрать автомат?

Возьмем классический пример. Делаем ремонт в квартире (или в частном доме), меняем электропроводку и хотим ее защитить от перегрузок и коротких замыканий. Обычная в наши дни практика — разделение проводки на несколько ветвей с защитой каждой из них отдельным автоматом. В квартирах часто разделяют на отдельные линии освещение и розетки. Помимо этого, отдельная линия может быть выделена под электроплиту, еще одна под кухонные розетки и розетки хозблока, в которые обычно включают самые мощные в квартире электроприборы: электрочайник, микроволновая печь, стиральная машина и т.д. Надо заметить, что стандартные электророзетки, применяемые в наших домах, обычно рассчитаны на максимальный ток 10 или 16А, и зачастую являются самым слабым звеном электропроводки. Поэтому и номинал автомата, защищающего линию с такими розетками, не может быть выше 16А, какой бы толстый провод ни был.

О материале и толщине провода — это отдельная тема, здесь лишь скажу кратко: медь и только медь, для квартир и частных домов берем сечение 1.5 кв.мм на освещение, 2.5 кв.мм — на стандартные розетки. Соответственно, номиналы автоматов для линий освещения 10А, для линий, питающих розетки, 16А (при условии, что розетки тоже 16-амперные). При этом возникает ряд вопросов. Получается, что каждая розетка может одна выдержать 16 Ампер, но при этом суммарный ток всей группы розеток также не должен превышать те же самые 16 Ампер.

Некоторым такой расклад не нравится, и они ставят автоматы на больший ток — 25А и даже выше. По некоторым соображениям, этого не стоит делать, даже если сечение провода будет позволять пропускать такой ток длительное время. Представим ситуацию, что в одну из розеток воткнули какой-то мощный электроинструмент, который потребляет ток до 25-30А. Понятно, что при таком токе в розетке могут пойти неприятные процессы, вплоть до возгорания, а 25-амперный автомат этой перегрузки не почувствует. Ну или почувствует, но тогда, когда все уже будет гореть синим пламенем. Кто-то может возразить, что нет стандартного электроинструмента с таким током потребления, но ведь инструмент может быть и нестандартным, и неисправным. А может случиться и такое, что через удлинитель к розетке подключат несколько мощных электроприборов одновременно, с таким же результатом.

Поэтому, если предполагается, что суммарный ток оборудования, одновременно включенного в розетки, будет больше 16А, то правильным решением будет разделить розетки на несколько групп и запитать каждую группу через отдельный автомат. Надо иметь в виду, что в продаже имеются как 16-ти, так и 10-амперные розетки. Я не скажу, что те, которые на 10А, плохого качества — просто они рассчитаны на максимальный ток нагрузки, равный 10 А. Для таких розеток допустимо прокладывать проводку сеченим 1.5 мм 2 , но и автомат в данном случае должен быть 10-амперный. По поводу удлинителей. Очень часто можно встретить дешевые варианты, сечение шнура такого удлинителя 1 мм 2 , бывает и меньше. Сами удлинители обычно никакой защиты не имеют. Поэтому используйте такие удлинители с особой осторожностью, понимая то, что автомат их может и не защитить.

Маркировка автоматических выключателей

На корпусе автомата мы можем увидеть некоторые загадочные надписи. Ниже обозначены цифрами главные из них:

Номинальный ток автомата
Характеристика срабатывания
Максимальный ток отключения
Класс отключения.

Помимо вышеперечисленных надписей, на корпусе обычно находится логотип производителя и тип автомата, номинальное напряжение, а также краткое схематическое обозначение, показывающее, где находится неподвижный контакт (при вертикальном расположении его принято располагать сверху) и как расположены расцепители относительно контактов. Зажимные контактные винты могут закрываться шторками (см. крайний слева автомат), это удобно для опломбирования. Корпус обычно делается из полистирола — на мой взгляд, не самый подходящий материал для устройства, которое может прилично нагреваться. Наиболее распространенное название таких автоматов ВА47-29 (ВА47-63), ВА47-29М (BA47-125). Почему 47 и почему 29? Это еще идет из советских времен, в одном из проектировочных институтов придумали кодировку серий автоматических выключателей: ВА означало выключатель автоматический, далее шел номер серии. Существует множество серий: ВА51, ВА52, ВА55, ВА60, ВА61, ВА66, ВА88. А вторые две цифры обозначали максимальный номинал автоматов данного типа: 25 – 50А, 29 – 63А, 31 – 100А, 35, 36 – 400А, 38 – 500А, 39 – 630А, 41 – 1000А, 43 – 2000А. И хотя модульные автоматы появились намного позже, маркировка пошла по наследству. Так их маркируют IEK, TDM и многие другие производители. У ульяновского «Контактора» они называются ВА47-063Про и ВА47-100Про. У курского КЭАЗа они же называются OptiDin BM63 и OptiDin BM125, а у дивногорского ДЗНВА соответственно ВА61F29M и ВА61F31M. Что касается всяческих леграндов и иже с ними, то там у каждого своя система и так часто меняются названия, что и не уследишь.

Номинальный ток автомата

Пришло время разобраться с тем, что на деле означает номинальный ток автомата и какой при этом будет ток срабатывания защиты. Для тех, кто понимает разницу между действующим и мгновенным значениями, уточняю, что все параметры автоматов, связанные с током или напряжением — это действующие значения, если это особо не оговорено. Согласно ГОСТ Р 50345-2010 (п.3.5.1), Номинальный ток автоматического выключателя есть значение тока, определяющее рабочие условия, для которых он спроектирован и построен. Кратко и точно.

Распространенная ошибка — часто люди считают, что номинальный ток и есть ток срабатывания. На самом деле, исправный автоматический выключатель никогда при номинальном токе не сработает. Более того, он не сработает даже при 10% перегрузке. При большей перегрузке автомат отключится, но это не значит, что он отключится быстро. Обычный модульный автомат имеет 2 расцепителя: медленный тепловой и быстро реагирующий электромагнитный.

Тепловой расцепитель в своей основе содержит биметаллическую пластину, которая нагревается от проходящего через нее тока. От нагрева пластина изгибается, и при определенном положении воздействует на защелку, и выключатель отключается. Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку со втягивающимся сердечником, который при большом токе также воздействует на защелку, отключающую автомат. Если назначение теплового расцепителя — отключать автомат при перегрузках, то задача электромагнитного — быстрое отключение при коротких замыканиях, когда значение тока в разы превышает номинальное.

Ряд значений номинальных токов

Мне приходилось устанавливать автоматические выключатели номиналом от 0.2А. Вообще, мне встречались модульные автоматы следующих номиналов: 0.2, 0.3, 0.5, 0.8, 1, 1.6, 2, 2.5, 3, 3.15, 4, 5, 6, 6.3, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 Ампер. Максимальный номинал автомата, предназначенного для работы в сетях 0.4 кВ, который я видел — 6300А. Это соответствует трансформатору мощностью 4МВА, ну а более мощных трансформаторов под это напряжение у нас не делают, это предел. Cказать, что номиналы строго соответствуют какому-то единому стандартному ряду, как например Е6, Е12 у радиоэлементов, я не могу. Создается впечатление, что лепят кто во что горазд. С автоматами выше 100А ситуация примерно такая же. Тем не менее, существует и действует поныне стандарт ГОСТ 8032-84 «Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел». Согласно этому стандарту, номиналы должны соответствовать определенным рядам значений. Основной ряд R5, который определяет следующую шкалу номинальных значений:
1, 1.6, 2.5, 4, 6.3, 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160 и т.д.
Как видим, ряд состоит из пяти повторяющихся значений, просто после каждого цикла сдвигается десятичная точка. Если есть спрос на более точный подбор, ГОСТом предусмотрены ряды
R10 (1, 1.25, 1.6, 2, 2.5, 3.15, 4, 5, 6.3, 8) и
R20 (1, 1.12, 1.25, 1.4, 1.6, 1.8, 2, 2.24, 2.5, 2.8, 3.15, 3.55, 4, 4.5, 5, 5.6, 6.3, 6.3, 7.1, 8, 9).
При этом, в обоснованных случаях, допускается некоторое округление (например 3.2 вместо 3.15 или 6 вместо 6.3). Думаю, нет нужды расписывать стандарт более подробно, каждый желающий может его найти и почитать.

Но и это еще не все. В том же ГОСТ Р 50345-2010 есть глава 5.3 под названием «Стандартные и предпочтительные значения». Согласно ей, предпочтительными значениями номинального тока модульных автоматов являются: 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 А.

Характеристика срабатывания

Чувствительность электромагнитных расцепителей регламентируется параметром, называемым характеристикой срабатывания, иногда ее называют группой срабатывания, обозначается одной латинской буквой, на корпусе автомата ее пишут прямо перед его номиналом, например надпись C16 означает, что номинальный ток автомата 16А, характеристика С (наиболее, кстати, распространенная). Менее популярны автоматы с характеристиками B и D, в основном на этих трех группах и строится токовая защита бытовых сетей. Но есть автоматы и с другими характеристиками.

Это усредненные графики, на самом деле допускается некоторый разброс по времени срабатывания тепловой защиты. Если вас интересуют подробности, то жмите сюда.

Класс токоограничения

Движемся дальше. Электромагнитный расцепитель, хоть и называется мгновенным, но тоже имеет определенное время срабатывания, которое отражает такой параметр, как класс ограничения. Он обозначается одной цифрой и у многих моделей эту цифру можно найти на корпусе аппарата. В основном сейчас выпускаются автоматы с классом токоограничения 3 — это значит, что со времени достижения током значения срабатывания до полного разрыва цепи пройдет время не более чем 1/3 полупериода. При стандартной у нас частоте 50 Герц это получается около 3,3 миллисекунд. Класс 2 соответствует значению 1/2 (порядка 5 мс). По некоторым источникам, отсутствие маркировки этого параметра равносильно классу 1. Самый высокий класс, который мне попадался — это 4-й у автоматов OptiDin производства КЭАЗ.

Селективность защит

Максимальный ток отключения

Очень важный параметр — максимальный ток отключения. Этот параметр в большой степени отражает качество силовой части автомата. Обычно в розничной сети нам предлагаются автоматы с током отключения до 4.5 или 6 кА. Иногда попадаются дешевые модели с отключающей способностью в 3 кА. И хотя в бытовых условиях ток КЗ редко достигает таких величин, все-таки я не советую использовать автоматы с отключающей способностью менее 4.5 кА. Потому что, если отключающая способность мала, то следует ожидать и контакты меньшей площади, и дугогасительные камеры похуже и т.д.

Номинальное (максимальное) напряжение автомата

Обычно на автомате имеется надпись, указывающая номинальное напряжение сети,для которой он предназначен. На однополюсных автоматах обычно указывается фазное и линейное напряжения примерно так: 230/400V

, это означает, что основное назначение автомата в цепях с номинальным фазным напряжением 220-230В, соответственно линейным 380-400В. Конечно, автомат способен разомкнуть цепь при любых перенапряжениях в этих сетях, предусмотренных ГОСТ 32144-2013. При напряжениях ниже номинального автоматы работают нормально, т.е. автомат, на котором указано напряжение 400В, будет без проблем работать в цепях напряжением 110 или 12 Вольт. Как показала практика, автоматические выключатели, предназначенные для сетей переменного напряжения, нормально работают в цепях постоянного напряжения, причем ток и характеристики срабатывания будут при этом не сильно отличаться.

Ток короткого замыкания

Для правильного выбора автомата — в частности, его характеристики срабатывания — нам желательно знать ток короткого замыкания в конце линии, защищаемой этим автоматом. При проектировании токи короткого замыкания рассчитывают, исходя из параметров питающей сети, сечения проводов и т.д. Электрику-практику обычно трудно добыть эти данные, но он может провести некоторые измерения, которые позволят вычислить ток КЗ. Я не призываю это делать обязательно, но покажу, как это можно сделать. По понятным причинам мы не можем просто устроить КЗ и измерить его силу тока. Поэтому будем делать косвенно. Представим питающую сеть в виде некого генератора, обладающего каким-то внутренним сопротивлением. Тогда ток КЗ будет равен ЭДС генератора, деленной на его внутреннее сопротивление. ЭДС генератора считаем равной напряжению сети без нагрузки, его мы легко можем измерить вольтметром.

Рассмотрим левый рисунок. Пусть точки a и b — это розетка, в районе которой мы хотим узнать ток короткого замыкания. G — некий эквивалент генератора, подающего напряжение в сеть, Z1 — его внутреннее сопротивление. Z2 — это включенная в сеть нагрузка, которая при коротком замыкании будет равна нулю. Переходим к правой схеме. В цепь включили амперметр и подключили вольтметр. Для удобства добавили выключатель (рубильник или автомат). Теперь, подключая вместо Z2 разную нагрузку (желательно активную — нагреватели и т.д.), снимаем показания амперметра и вольтметра, после чего рисуем график зависимости напряжения от тока. Для хорошего результата нужно сделать не меньше пяти замеров, причем максимальное значение тока взять как можно больше, чтобы напряжение ощутимо просело. Конечно же, при большом токе у вас может сработать защита по перегрузке, поэтому нужно быстро снять показания и сразу же отключить S1. Осталось только продолжить график до нулевого значения напряжения и узнать ожидаемый ток короткого замыкания. В качестве вольтметра и амперметра можно применить мультиметр и токоизмерительные клещи.

Автоматы в цепях постоянного тока

При использовании обычных автоматов в цепях постоянного тока следует учитывать несколько факторов. В первую очередь это связано с гашением дуги. Переменный ток 100 раз в секунду уменьшается до нуля, поэтому его дуга не так устойчива, как дуга постоянного тока. Хуже всего, когда автомат разрывает цепь с большой индуктивностью — например, электромагнит. Контактная система может не справиться с дугой, серебро на контактах быстро выгорит, и автомат выйдет из строя раньше срока. Бывает, когда контакты привариваются друг к другу. Для предотвращения подобного принимаются дополнительные меры по гашению ЭДС самоиндукции (конденсаторы, RС-цепочки, варисторы и т.д.), а также последовательное соединение полюсов для увеличения суммарной длины дуги. Что касается токов и характеристик срабатывания автоматов, то они будут такими же, как и на переменном токе. Испытания подтверждают, что на постоянном токе отсечка становится более грубой примерно в 1.41 раза (связано с отношением максимального значения к действующему).

Где купить автоматы?

Автоматический выключатель с характеристикой C обычно купить не проблема — они в достаточном ассортименте представлены в строительных и хозяйственных магазинах и на рынках. Автоматы с характеристиками B, D тоже встречаются в этих местах, но достаточно редко. Их можно заказать на фирмах или в небольших специализированных магазинах. А можно купить в интернет-магазине АВС-электро. В этом магазине в разделе «Аппараты и устройства защиты» есть практически все автоматы всех номиналов и характеристик. Приятно, что есть не только привычные нам номиналы 6, 10, 16, 25, но и 8, 13, 20 Ампер, которых зачастую так не хватает для обеспечения хорошей селективности.

Зависимость срабатывания от окружающей температуры

Еще один момент, о котором часто забывают — это зависимость тепловой защиты автомата от температуры окружающей среды. А она очень существенная. Когда автомат и защищаемая линия находятся в одном помещении, то обычно ничего страшного: при понижении температуры чувствительность автомата уменьшается, но зато увеличивается нагрузочная способность провода, и баланс более-менее сохраняется. Проблемы могут быть тогда, когда провод в тепле, а автомат на холоде. Поэтому, если такая ситуация имеет место, то нужно сделать соответствующую поправку. Примеры таких зависимостей показаны ниже на графике. Более точную информацию по конкретной модели нужно смотреть в паспорте от завода-изготовителя.

Испытания автоматических выключателей

Количество полюсов. Когда следует применять 2-х и 4-х полюсные автоматы?

У автоматического выключателя может быть от 1 до 4 полюсов. Каждый полюс имеет свой как тепловой, так и электромагнитный расцепитель. При срабатывании одного из них отключаются одновременно все полюса. Включить также можно только все полюса вместе одной общей рукояткой. Существует еще одна разновидность автоматов — так называемые 1p+n. Этот автомат синхронно коммутирует 2 провода: фазный и нулевой, но расцепитель в нем один — только на фазном контакте. При срабатывании расцепителя оба контакта размыкаются.

В большинстве случаев нет необходимости размыкать нулевой провод. Поэтому самыми популярными являются однополюсные автоматы для однофазных и трехполюсные для трехфазных цепей. Но в некоторых случаях вместе с фазными нужно отключать нулевой провод. Например, согласно ПУЭ-7 п.7.3.99 это необходимо во взрывоопасных зонах класса В-I. Также двухполюсный автомат нужно обязательно ставить там, где оба питающих проводника — фазные. Следует отметить, что категорически нельзя пускать через автомат нулевой защитный (PE) или совмещенный нулевой (PEN) провод. Разрывать можно только рабочий нулевой провод (N).

Последовательное и параллельное соединение полюсов и автоматов

Можно ли соединять полюса параллельно или последовательно? Можно. Но для этого нужно иметь веские причины. Например, при отключении индуктивной нагрузки или просто в случаях перегрузки или короткого замыкания — то есть тогда, когда приходится разрывать большой ток, возникает электрическая дуга. Для ее разрыва имеются дугогасительные камеры, но все равно это не проходит бесследно — контакты могут подгорать, может появляться копоть. Если мы соединим полюса последовательно, то дуга разделится между ними, она будет быстрее погашена, износ контактов будет меньше. К недостаткам данного способа можно отнести повышенные потери — все-таки какое-то падение напряжения на контатках есть, и чем выше ток, тем больше на них теряется мощности (в пределах нескольких ватт на токах 10-100А, обычно изготовитель включает данную информацию в паспорт). Параллельное соединение полюсов обычно применяют тогда, когда нет автомата нужного номинала, но есть автомат меньшего номинала, но с «лишними» полюсами. При этом обычно, для подсчета суммарного номинального тока, рекомендуют для 2-х параллельных полюсов умножать номинальный ток одного полюса на 1.6, для 3-х — на 2.2, для 4-х — на 2.8. Возможно, в некоторых аварийных случаях это выход из положения, но при первой же возможности нужно заменить такой суррогат на автомат нужного номинала. Понятно, что вышесказанное относится к автоматам с одинаковыми полюсами и не относится к автоматам типа 1p+n и т.п.

Еще сложней дело обстоит при параллельном и последовательном соединении автоматов. Конечно, можно придумать ситуацию и как-то даже обосновать параллельное соединение двух или нескольких автоматов, но я бы не советовал даже рассматривать такой вариант. Как распределятся токи, что будет после отключения одного из автоматов — все это сомнительно и трудно предсказуемо. Последовательно включать автоматы более разумно. Например, это можно рассматривать как повышение надежности защиты: в случае неисправности одного из автоматов другой его подстрахует. Но обычно так не делают, а в качестве страховки рассматривается групповой автомат. К тому же сам автоматический выключатель потребляет некоторое количество электроэнергии, поэтому дополнительный автомат — это еще и дополнительные потери.

Мощность рассеивания автоматических выключателей

Рассеивание — это потери электроэнергии, которые в виде тепла уходят в окружающую среду. Для примера приведу паспортные значения рассеиваемой мощности для автоматов ВА 47-63 (для новых автоматов при значениях тока, равных номинальному):

Номинальный ток In, A	Мощность рассеивания, Вт
Номинальный ток In, A	1-полюсные	2-полюсные	3-полюсные	4-полюсные
1	1,2	2,4	3,6	4,8
2	1,3	2,6	3,9	5,2
3	1,3	2,6	3,9	5,2
4	1,4	2,8	4,2	5,6
5	1,6	3,2	4,8	6,4
6	1,8	3,6	5,5	7,2
8	1,8	3,6	5,5	7,33
10	1,9	3,9	5,9	7,9
13	2,5	5,3	7,8	10,3
16	2,7	5,6	8,1	11,4
20	3,0	6,4	9,4	13,6
25	3,2	6,6	9,8	13,4
32	3,4	7,5	11,2	13,8
35	3,8	7,6	11,4	15,3
40	3,7	8,1	12,1	15,5
50	4,5	9,9	14,9	20,5
63	5,2	11,5	17,2	21,4

Как видим, автоматический выключатель тоже хочет есть. Поэтому не стоит увлекаться и втыкать автоматы везде, где это возможно. Где же происходят потери? Основная часть приходится на тепловой расцепитель. Но не надо излишне драматизировать ситуацию. Эти потери пропорциональны протекающему току. Поэтому, если например нагрузка в 2 раза меньше номинальной, то и потери будут соответственно в 4 раза меньше, а при отсутствии нагрузки не будет и потерь. Если их представить в процентном виде, то будут величины порядка 0,05-0.5%, причем наименьший процент у самых мощных автоматов. В самих контактах, пока автомат новый, потери незначительны. Но в процессе эксплуатации контакты будут подгорать, переходное сопротивление будет расти, а с ним будут расти и потери. Поэтому у старого автомата потери могут быть заметно больше. Как измерить потери — читайте здесь

Выбор автомата по мощности (току) нагрузки

Хотя основное назначение автомата — это защита электропроводки, при определенных условиях целесообразно рассчитывать автомат по току нагрузки. Это возможно в тех случаях, когда отходящая от автомата линия предназначена для питания одного конкретного электроприбора. В бытовых сетях это может быть электроплита или кондиционер, какой-либо станок, электрокотел и т.д. Как правило, нам известен номинальный ток электроприбора, либо мы можем вычислить его, зная мощность нагрузки. Так как проводка выбирается с определенным запасом, то в данном случае номинал автомата обычно меньше того, который мы бы получили, рассчитывая по допустимому току провода. Поэтому при каких-либо замыканиях внутри электроприбора или его перегрузках наша защита сработает, защитив его от дальнейшего разрушения.

Выбор автомата для электропривода (электродвигатель, электромагнитный клапан и т.д.)

Если нагрузкой в цепи является электродвигатель, то нужно помнить, что пусковой ток двигателя в несколько раз больше номинального, поэтому в данном случае нужно использовать автоматы с характеристикой C, а в отдельных случаях (не бытовых) даже D. Номинал автомата выбираем по номинальному току двигателя. Его можно прочитать на табличке или измерить вышеупомянутыми клещами. Измерять ток нужно при нагруженном двигателе, не забывайте. Понятно, что точного соответствия автомата току двигателя не получится, выбирайте ближайшее значение. Некоторые производители заявляют автоматы с особыми характеристиками, специально для электродвигателей. Хотя, при детальном рассмотрении, эти характеристики обычно являются чем-то средним между C и D. Конечно, такой автомат не защитит двигатель должным образом и, если, к примеру, заклинит вал, то произойдет следующее: отсечка не сработает, т.к. ток не будет выше пускового, а тепловая защита может не успеть — перегрев обмоток в двигателе идет очень быстро. Поэтому электродвигателю необходима дополнительная защита в виде специального быстродействующего теплового (или электронного) реле. Таких же правил следует придерживаться и при выборе автомата для электромагнитного привода (различные клапаны, шторки и т.д.).

Производители автоматических выключателей

Большие автоматы — это отдельная тема, здесь рассматриваем производителей исключительно в контексте модульной продукции. На постсоветском пространстве хорошо зарекомендовали себя такие бренды, как ABB, Legrand, Shneider Electric. Обычно продукцию этих фирм вам порекомендуют, когда вы попросите что-то понадежней. Из российских производителей вполне приличные аппараты изготавливают КЭАЗ, Контактор, DEKraft. Больше всего нелестных отзывов собрал IEK — наверное, справедливо, хотя в продаже они, пожалуй, самые покупаемые, благодаря низкой цене.

Модули, расширяющие возможности автоматов

К автоматам можно «пристегивать» дополнительные модули. Это могут быть контактные группы, расцепители минимального напряжения или электропривод, дающий возможность дистанционного управления автоматическим выключателем. Для наглядности приведу небольшой видеоролик, показывающий совместную работу автомата и моторного привода к нему.

Стандарты для автоматических выключателей

ГОСТ Р 50031— 2012 (МЭК 60934:2007) — Автоматические выключатели для электрооборудования. Серьезный, большой документ. Очень много интересной информации для углубленного изучения данной темы.
ГОСТ Р 50345-2010(МЭК 60898-1:2003) — Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения.

Источник