Yserogo.ru

Все своими руками

Новое на сайте
Другие публикации

Выбор автоматического выключателя: обзор характеристик

Автоматические выключатели разных производителей

Предлагаю рассмотреть принципы выбора автоматического выключателя по номиналу и иным параметрам, для правильной работы в квартирном или же щите частного дома.

Часто приходится видеть, что номинал используемого аппарата необоснованно завышен. Поэтому расскажу о базовых моментах, которые нужно учитывать.

Что должен защищать автомат?

В первую очередь автоматический выключатель предназначен для защиты проводки от разрушения и возгорания.

Электроприборы, как правило, он не защищает, не защищает и человека от удара током. Функцию защиты человека от поражения током выполняет выключатель дифференциального тока (УЗО, в каталогах и маркировке обычно называется ВДТ) или диф-автомат (совмещает в себе УЗО и защитный автомат, в каталогах называется АВДТ).

Вообще к защищаемым элементам правильнее относить все предметы электрики от автомата и до потребителя. И выбирать аппарат защиты исходя из самого слабого в случае перегрузки. Как пример — обычные розетки рассчитаны на ток 16 А, хотя с современным качеством в это верится с трудом. Поэтому защищать розеточную группу номиналом выше 16 А не стоит, но об этом ниже.

Как выбрать номинал автомата

В правильной последовательности сначала выбирается сечение кабеля под прибор или группу с учетом полной мощности потребителя в кВА, а затем номинал автомата.

Номинал автомата нужно выбирать как можно меньшего значения. Чтобы и кабель гарантированно выдержал длительный ток, и потребитель не имел большого запаса по току.

Оптимально — наименьший номинал и отсутствие срабатываний при пиковой нагрузке исправных электроприборов.

Если, например, на водонагреватель 2кВт (это чуть меньше 10 А) проложен кабель 4 мм², то нет никакого смысла ставить автомат 32 А, хотя сечение позволяет.

Таблица допустимых токов для проводов и кабелей с соответствующими им номиналами автоматических выключателей, медь и алюминий Примечания: Значения длительного тока взяты из таблицы 1.3.4 и 1.3.5 ПУЭ-7. Допустимый ток зависит от режима теплоотдачи в окружающую среду. Значения полной мощности указаны с учетом номиналов автоматических выключателей.

Расчет тока потребителя, если таковой не указан, ведется от полной мощности (S) в кВА. На потребителе обычно указывают активную мощность в кВт (P) и коэффициент мощности cos φ.

Полная мощность рассчитывается по формуле S=P/cos φ. То есть киловатты делим на cos φ (или PF на шильдиках иностранной техники) и получаем киловольт-амперы. Полную мощность в кВА делим на напряжение 0,23 кВ (напряжение сети в киловольтах) и получаем ток в амперах.

К слову сказать, многие бытовые приборы обладают cos φ равным единице, поэтому кВА=кВт, следовательно ничего считать не нужно. Ислючения составляют электродвигатели и техника с импульсными преобразователями. Но тут нет смысла лезть в дебри расчетов — исправные приборы со стандартной вилкой не потребляют больше 16 А.

При выборе аппарата на розеточную группу, следует также учитывать максимальный ток розеток, он составляет 16 А. Очень часто на розеточные ветки ставят автомат 25 А, что превышает допустимый ток каждой отдельной розетки — это не совсем правильно. Приборы под стандартную вилку не потребляют более 16 А, однако несколько потребителей могут быть запитаны от одного удлинителя. Таким образом суммарный ток удлинителя может превысить максимальный ток розетки, к которой он подключен, что может привести к возгоранию.

Поэтому на линии розеток правильно использовать автоматы с номиналом 16 А.

В новостойках на розеточные ветки порой ставят 25 А по причине того, что от одной линии запитано пол-квартиры. Делается так из-за экономии кабеля. Теоретически, при замене 25 А на номинал 16 А, автомат может срабатывать при пиковых нагрузках в квартире. Все зависит от конкретно установленных проборов и их режимов работы.

Что касается пусковых токов некоторых бытовых приборов, то они не влияют на выбор номинального тока защиты. Об этом более подробно чуть ниже.

При каком токе сработает автомат?

В современных автоматах встроенно две защиты: электромагнитный расцепитель и тепловой, каждый выполняет свою важную функцию.

Электромагнитный расцепитель призван защищать от коротких замыканий, на техническом языке — сверхтоков. Токи коротких замыканий могут быть в сотни, или даже тысячи раз больше рабочих токов. Поэтому к электромагнитному расцепителю предъявляются высокие требования по быстродействию.

Ток, при котором сработает защита от сверхтоков, первышает номинальный в 3-20 раз у характеристик B,C и D. Время-токовая характеристика или посто характеристика, это буквенный индекс перед номиналом автомата, указывающий, во сколько раз ток должен превысить номинальный для срабатывания электромагнитной защиты.

Для характеристики "B" ток должен превысить 3-5 номиналов, для "C" 5-10 номиналов и 10-20 номиналов для "D".

Согласно ГОСТ IEC 60898-1-2020 (Таблица 7 - Времятоковые рабочие характеристики), время срабатывания защиты от сверхтоков менее 0,1с должно быть гарантированно при токах 5, 10 и 20 номиналов для характеристик B, C и D соответственно. Другими словами, автомат с характеристикой, например B, при трехкратном превышении указанного на корпусе тока, может срабатывать несколько дольше.

Таблица 7 из ГОСТ IEC 60898-1-2020 In (И эн) — номинальный ток аппарата. Испытания a-c относятся к работе теплового расцепителя, d-e — к работе электромагнитного соленоида.

Тепловой расцепитель гораздо более медленный, однако чувствует относительно небольшие перегрузки.

Времятоковые характеристики теплового расцепителя у индексов B, C, D идентичны.

Этот тип защиты хотя и может защищать от короткого замыкания (но гораздо медленнее электромагнитного расцепителя), основная его функция в защите от "медленных" перегрузок. Когда линия перегружена большим количеством потребителей или включаются слишком мощные приборы в довесок к штатным, или же неисправная нагрузка потребляет много тока без КЗ - срабатывает тепловая защита автомата.

Для нормирования условий работы теплового расцепителя существуют такие понятия: условный ток нерасцепления (1,13 In) и условный ток расцепления (1,45 In).

Как можно понять из таблицы 7 выше, автоматический выключатель должен отключаться не ранее чем через 1 час при токе 1,13 In и ранее 1 часа при токе 1,45 In. Это справедливо для номиналов до 63 А включительно, у бОльших номиналов условное время 2 часа.

При токе 2,55 In тепловой расцепитель срабатывает максимум за минуту-две, в зависимости от номинала.

Какую характеристику выбрать?

В большинстве случаев, для бытовых протребителей подходят выключатели как с времятоковой характеристикой B, так и с характеристикой C. В магазинах же чаще всего встречаются автоматы C.

На выбор характеристики влияет два фактора: пусковые токи потребителей и ток короткого замыкания сети. В отдельных случаях можно получить некоторую селективность между вводным или групповым и автоматами на нагрузки.

Пусковыми токами бытовых приборов в большинстве случаев можно пренебречь. Исключения могут составлять мощные электродвигатели, если таковые имеются, или большое количество импульсных БП, которые включаются одновременно. Случай с БП вряд-ли можно отнести к бытовым потребителям, если вы разом не включаете несколько десятков светодиодных светильников, например.

Пусковые токи однофазеых моторов в бытовой технике ничтожны. Обычно они превышают номинальный ток в 6-8 раз. Например мощность компрессора холодильника не превышает 500 Вт, в переводе на ток это едва-ли дотягивает до 2 А. Пусковой ток такого мотора будет 2×8=16 А максимум. Самая чувствительная характеристика B может срабатывать от ×3 номиналов — поэтому даже автомат B6 не сработает от холодильника. Если он не промышленный.

Рассмотрим более мощный электродвигатель кондиционера. Подавляющее большинство бытовых кондиционеров потребляют от сети не более 1 кВт (не путать с мощностью охлаждения!), в переводе на потребляемый ток это менее 4,5 А. Пусковой ток в самом худшем варианте будет 4,5×8=36 А. Так как токи эти кратковременны, "увидеть" их способна только электромагнитная защита. А она сработает у аппарата B16 при токе минимум 48 А.

Поэтому на потребителей ставить характеристику B — беспроигрышный вариант. Исключения могут составлять трехфазные станки, производитель должен указыать пусковые токи или кратность от номинальных. Характеристика C также вполне приемлема, но для нее требуется более высокий ток КЗ, для гарантированного срабатывания в аварийных ситуациях.

С токами коротких замыканий все немного сложнее, ибо редкий электрик вообще их измеряет. Ток короткого замыкания зависит от многих факторов (или сопротивление петли фаза-ноль плюс напряжение, от которых ток КЗ зависит напрямую). Состояние сетей от транформатора, состояние самого трансформатора, а также вся проводка и контакты вплоть до конечного прибора-потребителя — все это влияет на величину КЗ.

Метод примерного определения тока короткого замыкания

Схема принципа расчета тока короткого замыкания

Сопротивление всей внешней цепи условно можно представить как сопротивление Rц, сопротивление нагрузки Rн, напряжение без нагрузки Uхх, ток нагрузки Iн, напряжение на нагрузке Uн.

Напряжение холостого хода Uхх измеряется в тех же точках, где и Uн, до подключения нагрузки. Uн и Iн измеряются одновременно, двумя мультиметрами или мультиметром и токовыми клещами.

Измеренные значения не должны сильно плавать. Uн и Iн берутся минимальные, Uхх — максимальное.

В качестве нагрузки лучше использовать мощный нагревательный элемент, например чайник или утюг. Методы с использованием указанной мощности нагревателя или его сопротивления считаю недостоверными. Ибо маловероятно, что заявленная мощность будет соответствовать действительности, а измеренное в холодном виде сопротивление прилично изменится при нагреве.

Сопротивление петли фаза-ноль Rц можно вычислить по падению на обозначенном участке и току, по закону Ома: (Uхх-Uн)/Iн. Током короткого замыкания будет Uхх/Rц. Таким образом итоговая формула будет выглядеть так: Iкз=Uхх/((Uхх-Uн)/Iн).

Метод расчета также применим к межфазному замыканию в трехфазных сетях.

Калькулятор ожидаемого тока КЗ:

Напряжение без нагрузки Uхх, В

Напряжение с нагрузкой Uн, В

Ток нагрузки Iн, А



Ожидаемый ток КЗ, А

Согласно таблице 1.7.1 из пункта 1.7.79 ПУЭ-7, наибольшее время отключения при КЗ не должно превышать 0,4 секунды для напряжения 220 В и 0,2 секунды для 380 В (по современным стадартам 230/400 В).

Таблица 1.7.1  из ПУЭ-7 Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN

Нужное время отключения можно найти на графике времятоковой характеристики от производителя автомата. А можно опираться на обязательные для всех современных аппаратов 0,1 секунды, что еще лучше.

Для характеристики C нужен бОльший ток КЗ, чем для характеристики B, чтобы уложиться в заданное время 0,1с. Поэтому если ожидаемый, минимальный ток короткого замыкания превышает десятикратное значение номинала автоматического выключателя, то совершенно без разницы, какая характеристика выбрана — B или C. Например, для аппарата C16 хватит тока 160 А, тогда как для B16 достаточно и 80 А.

Эту особенность разных характеристик полезно использовать для селективности. С оговоркой, что гарантированной селективности не будет. Ибо все зависит в совокупности от токов КЗ и от соотношения номиналов групповых и конечных автоматов.

Для "настоящей" селективности существуют специальные аппараты с задержкой, которые редки и дороги.

Рассмотрим пример с обычными автоматами. В щитке стоит вводной C40, а следом за ним B16 на розетки. Ток КЗ в одной из розеток равен 120 А, теоретически. При замыкании в этой розетке выбьет только B16, с некоторой вероятностью, ибо вводной не успеет сработать до разрыва цепи. Так как ток не дотягивает до нормативных 0,1 с для C40. Если же ток КЗ в розетке будет превышать 400 А, то с большой вероятностью выбьет все автоматы от вводного до конечного.

Тот, кто полагает, что при КЗ должен отключиться аппарат меньшего номинала из нескольких в цепочке с одинаковыми характеристиками — ошибается! Ток возрастает значительно быстрее, чем работают механизмы выключателей. Это подтвержается и практикой.

Так как на токи замыканий влияет вся электрическая цепь, включая сопротивление на контактах вилки и внутренние цепи прибора, то эти самые токи могут быть еще ниже, чем приблизительно посчитанный ток КЗ в конкретной розетке. Поэтому некоторая селективность будет присутствовать, пусть и не стопроцентная.

Подытоживая все вышесказанное, установка вводных|групповых выключателей с характеристикой C и конечных с характеристикой B в некоторых случаях может обладать селективностью, и лишней не будет. Особенно когда вводной автомат находится на столбе вне дома.

Справедливости ради стоит заметить, что используя характеристику C в оконечных аппаратах, скорость срабатывания защиты не выйдет за нормативные рамки, в подавляющем большинстве случаев. Да, столько много текста, чтобы сказать: в практическом применении нет особой разницы в характеристиках B или C. Именно по этой причине B-эшки не всегда есть на полках магазинов.

Но все-таки с характеристикой B поспокойнее.

Маркировка автоматов

Самым важным параметром автоматического выключателя является номинал, поэтому он нанесен крупными цифрами с усказанием буквы времятоковой характеристики перед числом. Отличительной чертой именно автоматов является указание характеристики и номинала в амперах, без буквы А в конце.

Если перед вами изделие с буквой А после номинала, значит это не автоматический выключатель. Так могут маркироваться выключатели нагрузки (ВН) или УЗО (ВДТ). Буква после номинала говорит о том, что устройство не имеет защиты от сверхтоков. По крайней мере это можно точно утверждать о современной маркировке.

Маркировка автоматов

Номер модели производителя удобен для просмотра информации в каталогах изгоовителя. Там можно найти более развернутые описания и узнать о совместимости с различным дополнительным оборудованием.

Разъединяющая способность — это максимальный ток в амперах, при котором автомать не "залипнет" и сможет отключиться. Существует мнение, что если ток КЗ будет близок к указанному значению, то аппарат сработает лишь раз, максимум, а потом потеряет способность к отключению.

Чем больше сечение кабелей и номинал, тем больше ток КЗ. Если на "розеточном" автомате с линией 2,5мм² ток КЗ вряд-ли превысит 1000А, то на вводном запросто может достигать нескольких килоампер (при замыкании в щитке).

Класс токоограничения или класс ограничения электрической энергии. Указыват, сколько энергии выключатель пропустит дальше себя при КЗ. Классификация по парамеру I²t, подробнее можно узнать в ГОСТ IEC 60898-1-2020, так как тема имеет разные толкования и вызывает много споров. По простому означает быстродействие, когда аппарат уже начал выключаться. Не является обязательной маркировкой.

Дифф-автоматы, которые содержат в своем корпусе автоматический выключатель, также маркируются с указанием номинала и характеристики встроенного автомата. Помимо этого, на них указывают параметры, относящиеся к ВДТ.

Дифавтомат характеристики C Дифавтомат совмещает в себе УЗО и автомат, поэтому для него аналогично указывается характеристика.
Трехфазные ВДТ (УЗО) Выключатели дифференциального тока (УЗО) не имеют в своем корпусе защиты от КЗ и перегрузок по току. Поэтому перед номиналом нет буквы характеристики, а после имеется буква А (амперы).
Выключатель нагрузки ВН Выключатель нагрузки внешне похож на автомат. На самом деле не обладает никакой защитой, только для ручного отключения. Отсутствие защиты выдает буква А после номинала, помимо других более мелких обозначений.

Почему автомат выбивает через некоторое время?

При условии исправной проводки и подключенных приборов, такое может случаться из-за самого аппарата. Ну, если номинал не занижен для конкретного количества потребителей.

При срабатывании от перегрузки, некоторые автоматы начинают срабатывать при токах ниже номинальных. То есть они теряют свои заводские характеристики.

Поэтому самым первым делом при подобных симптомах нужно попробовать поменять аппарат защиты на другой, такого же номинала. А не завышать номинал, как это часто делается в подобных ситуациях.

Источники:

ГОСТ IEC 60898-1-2020 АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ СВЕРХТОКОВ БЫТОВОГО И АНАЛОГИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ Часть 1

ПУЭ-7 п.1.3.10-1.4 ДОПУСТИМЫЕ ДЛИТЕЛЬНЫЕ ТОКИ ДЛЯ ПРОВОДОВ, ШНУРОВ И КАБЕЛЕЙ С РЕЗИНОВОЙ ИЛИ ПЛАСТМАССОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ

ПУЭ-7 п.1.7.79

ГОСТ Р 50571.4.43-2012/МЭК 60364-4-43:2008 Часть 4-43 ТРЕБОВАНИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ. ЗАЩИТА ОТ СВЕРХТОКА


Смотрите также другие статьи



© Yserogo.ru Все права защищены.
Дизайн : ® Творческая мастерская Федора Рашпиля.