Как не опозориться при выборе автоматического выключателя / - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

Интересно, что национальные стандарты не регламентируют класс ограничения тока, именно поэтому на приведенном выше рисунке нет кириллицы. Числа в таблице – это значения интеграла Джоуля. Национальные производители указывают класс только потому, что “это обычная практика” и это не требуется национальными стандартами В повседневной жизни вы можете не обращать внимания на этот параметр – в продаже трудно найти классы хуже третьего.

Содержание

Как не ошибиться при выборе автоматического выключателя

Вот краткая справка об автоматических выключателях. Надеюсь, читатель не узнает ничего нового.

У этого поста есть видеоверсия на моем канале YouTube. Реалии времени также заставляют меня создавать видео:

Определите свою цель

Сначала нужно решить, для чего нужен автоматический выключатель в распределительном щите. Основной задачей автоматического выключателя является защита стационарной кабельной линии от токов, протекающих выше максимально допустимого. При превышении этого тока проводники нагреваются, расплавляя и разрушая изоляцию или расплавляя сами проводники. Если пожара не будет, придется делать дорогостоящий ремонт, чтобы заменить провода, замурованные в стенах. И ток может быть превышен, если к линии подключено слишком много нагрузки (возникает перегрузка) или происходит короткое замыкание. Неправильно подобранный автоматический выключатель – это рецепт дорогостоящего ремонта и, если повезет, пожара.

Номинальный ток

Зная, что автоматический выключатель предназначен для защиты кабельной линии от чрезмерного тока, нам необходимо знать, каков номинальный ток. Наиболее распространенной ссылкой является эта таблица из PUE (Таблица 1.3.4):

Однако, по моему субъективному мнению, у этой таблицы есть существенный недостаток, и он указан в источнике – таблица составлена для температуры окружающей среды +25, температуры подложки +15 и температуры жилы (. ) +65. Длительная эксплуатация изоляции при более высоких температурах ускоряет процесс старения полимеров, поэтому, по моему личному мнению, значения, приведенные в таблице, должны быть уменьшены как минимум на 1/4. Если кабель расположен таким образом, что охлаждение затруднено, то максимально допустимый рабочий ток также должен быть уменьшен. Например, когда кабель помещен в пучок с другими кабелями или под слой теплоизоляции.

И здесь мы подходим к самой неочевидной вещи. В таблице показано являются максимально допустимыми токи, а автоматические выключатели имеют с рейтингом текущий. Номинальный ток автоматического выключателя, указанный на нем, – это ток, который может протекать через выключатель в течение длительного времени, не вызывая его срабатывания. Для определения тока срабатывания обратитесь к документации, диаграмме “время-ток”:

Но это график конкретного случая автоматического выключателя. В реальном мире автоматические выключатели имеют широкий диапазон характеристик, даже для автоматических выключателей из одной и той же коробки. Таким образом, график показывает область, в которой будут проявляться характеристики случайно выбранного автоматического выключателя.

В результате, если мы возьмем определенный ток, то получим диапазон времени, в течение которого сработает выключатель. Отсюда туда, сюда:

Думаю, очевидно, что при расчете мы должны исходить из наихудшего случая и брать наихудшее значение.

Автоматический выключатель имеет два срабатывания – тепловое срабатывание, которое является достаточно точным, но медленным, и электромагнитное срабатывание, которое является очень быстрым, но неточным. (В посте (https://serkov.su/blog/?p=5563) я объяснил, как это произошло и почему до сих пор не было сделано лучше). В результате возникает нелинейная зависимость времени отключения от протекающего тока. Для примера возьмем автоматический выключатель с номинальным током 16 А. В случае перегрузки срабатывает тепловой расцепитель:

До тока 1,13 номинального тока, отключения вообще не происходит (16*1,13=18,08А).

На данный момент в 1,45 тепловой перегрузки сработает, но менее чем на 1 час (!). (16*1,45=23,2А)

С текущим w 2,55 Тепловой расцепитель сработает в течение 60 секунд. (16*2,55= 40А)

Если ток превысит номинальный ток еще больше – сработает магнитный расцепитель.

Все это становится более понятным, когда мы смотрим на график:

Откуда берутся эти магические цифры? Из стандарта (в нашей стране ГОСТ 60898-1-220). Просто разработчики предусмотрели, что рабочие параметры должны находиться в этих пределах. Скорее всего, они просто взяли две удобные временные точки, 1 час и 1 минуту, и использовали статистику для получения кратного номинального тока.

Для удобства стоит добавить, что коэффициенты используются в зависимости от температуры окружающей среды. В жаркие дни термический триггер быстрее нагревается и повреждается, а в холодные – наоборот.

А теперь о счастливом сценарии. Кабель сечением 1,5 мм2 входит в частный дом. Блок предохранителей с выключателем находится в холодной прихожей, когда на улице -35 мороза. Кабель от блока предохранителей проходит через стену под слоем теплоизоляции. Выключатель на 16 А будет работать почти час (!) при (16*1,45*1,25 (с поправкой на температуру, рисунок 4) = 29 А. При токе 19А согласно таблице из PUE наши жилы будут горячими – +65C, а под слоем изоляции изоляция уже начнет плавиться.

Я еще раз подведу итог: Номинальный ток автоматического выключателя НЕ равен ограничению тока кабеля. Ограничение тока в кабеле должно вызывать срабатывание автоматического выключателя в соответствующее время.

Тип магнитного расцепления

Тепловое отключение происходит медленно, и это плохо для коротких замыканий – токи могут быть огромными, и даже за одну секунду могут вызвать неприятности. Именно поэтому автоматический выключатель имеет электромагнитный расцепитель, срабатывающий за доли секунды. Однако он настроен на ток, во много раз превышающий номинальный.

Фактом является то, что некоторые типы потребителей при включении потребляют ток, в несколько раз превышающий рабочий ток. Например, двигатель пылесоса потребляет в 2-3 раза больше тока, когда он включен, но по мере ускорения двигателя потребление уменьшается. Возможно, вы замечали, что лампочки слегка тускнеют при включении именно по этой причине. Вот график потребляемого тока двигателя пылесоса:

Для предотвращения отключения ЭМС этими пусковыми токами, характеристики были смещены в зону более высокого тока, чтобы такие кратковременные сверхтоки находились в зоне теплового расцепителя, который, в силу своей инерционности, не замечает таких кратковременных процессов.

В результате появился ряд автоматических выключателей с одинаковым тепловым расцепителем, но с разными электромагнитными расцепителями. Из-за большого разброса параметров устройств отключения существуют большие различия в кратности тока отключения:

Характеристики В – электромагнитное отключение при 3-5-кратном превышении тока

Характеристика С – отключение при возникновении 5-10-кратного тока

Характеристика D – Соленоидный расцепитель сработает, если ток в 10-20 раз больше.

Они показаны на диаграмме:

Существуют и другие характеристики (K, Z и т.д.), но они очень редкие и заказные, поэтому мы их опустим.

Если по какой-либо причине пусковые токи временно попадают в диапазон срабатывания реле отключения, это может привести к неприятному срабатыванию. Чтобы избежать таких ложных срабатываний, существует несколько типов характеристик.

Некоторые производители для простоты указывают пусковые токи, вот пример светодиодного драйвера уважаемой компании при включении выдавал солидные 55А (из-за зарядки конденсатора в блоке питания), производитель даже как-то посчитал, сколько светодиодных драйверов можно подключить параллельно на один выключатель:

4 единицы при характеристике B и 7 единиц на выключатель при характеристике C. Кто бы мог подумать, что 150 ватт светодиодного света могут вывести из строя выключатель на 16 А! Ситуация становится еще хуже, когда используются низкокачественные светодиодные светильники, в которых производитель не только не предусмотрел плавный пуск, но даже пусковой ток не регулируется!

Если вы используете большое количество светодиодных светильников – тогда вам необходимо разделить их на группы, чтобы одновременное включение не привело к срабатыванию автоматического выключателя. Любопытный читатель спросит – почему бы просто не использовать автоматический выключатель с характеристиками “C” или “D”? Тогда пусковые токи не будут вызывать ложных срабатываний! Но все не так просто.

Ток короткого замыкания

Иногда вы можете услышать выражение “сопротивление фаза-нейтраль”, это по сути одно и то же. Ток короткого замыкания – это величина тока в цепи при возникновении замыкания (прямое соединение фазного провода с нулевым проводом или соединение фазного провода с землей) в самой удаленной точке. В идеальном мире с идеальными проводниками ток короткого замыкания был бы бесконечным. Но в реальном мире кабели имеют врожденное сопротивление, и чем они длиннее, чем тоньше, тем больше их врожденное сопротивление. При нормальной работе это не так важно – их собственное сопротивление намного меньше сопротивления нагрузки. Но если произойдет короткое замыкание, ток будет ограничен внутренним сопротивлением всех проводников в цепи + внутренним сопротивлением источника тока.

Теперь взгляните. В деревне Вилларибо измеренный ток короткого замыкания линии составляет 278 Ампер, и электрик установил выключатель C16:

Как видите, все в порядке – при коротком замыкании ток будет достаточным для срабатывания соленоида отключения. Но в деревне Вилабаджо проводка очень плохая, и ток короткого замыкания составляет всего 124 А. Посмотрите на диаграмму:

В худшем случае электромагнитный расцепитель типа “C” сработает при токе, в 10 раз превышающем номинальный (16*10=160A). Поэтому при токе 124 А возможно, что катушка отключения не сработает при коротком замыкании, и ток 124 А будет протекать в линии до того, как успеет сработать тепловое отключение, что может закончиться плачевно. Поэтому деревня Вилабахо должна либо изменить проводку, чтобы уменьшить потери, либо использовать выключатель типа B16, где отключение происходит при наихудшем токе 5*16=80A. Теперь вы понимаете, почему характеристика D (10-20*Iном) в некоторых случаях является изощренным способом выстрелить себе в ногу?

Как же определить ток короткого замыкания? Для проектируемых линий его можно рассчитать – длина кабеля известна, известно и его сечение. Для линий, уже находящихся в эксплуатации, можно провести только измерения, поскольку никто не знает, что пришлось делать электрикам для восстановления поврежденных участков.

Существуют специальные измерители тока короткого замыкания для определения тока короткого замыкания. Современные показывать неинтересно, поэтому я покажу вам советский олдскульный, который у меня есть. M-417 измеряет сопротивление цепи путем измерения падения напряжения на известном сопротивлении, в то время как ток короткого замыкания должен быть рассчитан:

Щ41160, работа темнокожего советского гения. Он замыкает цепь на долю секунды и непосредственно измеряет ток. В коричневой коробке на линии находится предохранитель на 100 А:

Как правило, измерения тока короткого замыкания проводятся при вводе линии в эксплуатацию, а затем регулярно каждые несколько лет. Только после измерения тока короткого замыкания можно определить, правильно ли выбрана защита.

Ток короткого замыкания равен . О-ши.

Если ток короткого замыкания слишком велик? Здесь мы имеем дело с отключающей способностью автоматического выключателя. При размыкании контактов автоматического выключателя зажигается электрическая дуга, которая сама проводит ток и неохотно гаснет. Автоматические выключатели оснащены дугогасительными камерами для выталкивания дуги. Здесь на высокоскоростном снимке показано, как работает дугогасительная камера:

Выключатель маркируется в прямоугольной коробке значением его отключающей способности в амперах – это максимальный ток, который выключатель способен прервать без разрыва. Представленные здесь автоматические выключатели имеют отключающую способность 3000, 4500, 6000 и 10000 ампер:

Я разобрал их для наглядности. Высокая разрушающая способность делает необходимым не только увеличение дугогасительных камер, но и усиление других конструктивных элементов, таких как защита от бокового ожога.

Отключающая способность автоматического выключателя должна быть больше, чем ток короткого замыкания в линии. Как правило, 6000 А достаточно для большинства применений. 4500A обычно достаточно для старых бытовых линий, но может оказаться недостаточным в более новых сетях.

Коммутационное сопротивление

При каждом включении/выключении выключателя между контактами зажигается дуга, которая постепенно разрушает контактную группу. Производитель часто указывает количество циклов включения/выключения, которое должны выдерживать контакты:

Из этого легко понять, что автоматический выключатель не является заменой обычному автоматическому выключателю при частом использовании. Если вы пожадничаете и вместо контакторного пускателя попросите рабочего включать и выключать миксер, дергая за выключатель 10 раз в день, то выключатель может выйти из строя менее чем через несколько лет. Вот фотография автоматического выключателя, контакты которого вышли из строя из-за высокого тока:

Помните, что каждый раз, когда автоматический выключатель переключается и срабатывает, он “съедает” свой ресурс.

Класс ограничения тока

Это, пожалуй, самая загадочная особенность. Он обозначается цифрой в поле. В Рунете о нем написано очень мало, и в основном это ерунда. Класс ограничения тока, проще говоря, сообщает вам количество электричества, которое может пройти через выключатель в случае короткого замыкания, прежде чем он отключит цепь, и сообщает вам скорость работы. Всего существует три класса:

Интересно, что национальные стандарты не регламентируют текущий класс ограничения, поэтому кириллица на приведенном выше рисунке отсутствует. Цифры в таблице указывают на значение интеграла Джоуля. Национальные производители указывают класс только потому, что “это обычная практика” и это не требуется национальными стандартами В повседневной жизни этим параметром можно пренебречь, так как классы хуже 3 встречаются нечасто.

Селективность

Вы же не хотите, чтобы перегрузка или короткое замыкание вызвали срабатывание автоматического выключателя где-нибудь на столбе у входа в ваш дом. Если автоматические выключатели соединены последовательно, селективность – свойство, при котором защита, расположенная ближе всего к месту повреждения, срабатывает, не вызывая срабатывания защиты, расположенной выше, – может быть достигнута путем согласования их характеристик. И у меня есть две новости.

Хорошей новостью является то, что вы можете использовать специальные диаграммы, доступные у многих производителей, для выбора пар автоматических выключателей, которые обеспечат селективность при перегрузке. Это можно увидеть на графике в виде непересекающихся графиков путевых единиц:

Но из графика видно, что плохой новостью является предоставление полный селективность короткого замыкания автоматических выключателей труднодостижима. Кривые пересекаются в области сильных токов. Поэтому в большинстве случаев это вопрос частичный селективность. Например, если синий график – это выключатель B10, а фиолетовый – выключатель B40, то ток селективности составляет 120 А (это значение взято из таблицы одного производителя для конкретной модели предохранителя). Это означает, что при токах ниже тока селективности все в порядке. При более высоких токах могут сработать оба автоматических выключателя.

Трудно обеспечить селективность, даже частичную селективность, в отечественной серии модульных автоматических выключателей. Только большие и мощные защитные устройства, напр. на подстанциях, имеют точные настройки срабатывания для обеспечения селективности по отношению к вышестоящим защитным устройствам.

Просто скажите мне, что установить!

В первую очередь то, что указано в проекте.

И если это средний случай со многими оговорками, то:

1,5 мм2 линия – автоматический выключатель B10 с отключающей способностью 6000 А.

Линия 2,5 мм2 – миниатюрный автоматический выключатель B16 Коммутационная способность 6000A

Использование автоматического выключателя с характеристиками “C” или “D” вместо “B” должно иметь существенное обоснование.

Преимущества

Автоматические выключатели разных производителей могут включать в себя различные удобства, которые напрямую не влияют на защитную функцию, но могут быть полезны:

Они включают в себя различные оттенки/капсулы/щиты для герметизации главного автоматического выключателя в соответствии с требованиями коммунального предприятия.

Это визуальные индикаторы текущего состояния контактов, такой индикатор будет оставаться красным, если контакты сварились из-за перегрузки.

Это окна для дополнительных ниппелей с электромагнитными размыкающими контактами.

Это дополнительное окно на терминале для использования расчески для подключения

и так далее, и так далее.

Автоматические выключатели предназначены для выполнения следующих основных функций:

Функции автоматических выключателей

Автоматические выключатели предназначены для выполнения следующих основных функций:

Разрыв цепи (возможность отключения защищаемой зоны в случае отключения электроэнергии).
Отключение напряжения в вверенной цепи в случае возникновения токов короткого замыкания в цепи.
Защита от перегрузки линии, когда через оборудование протекает чрезмерный ток (это происходит, когда общая мощность оборудования превышает максимально допустимую).

Одним словом, батарея выполняет как защитную, так и контрольную функцию.

Класс (тип отключения) – Обозначается латинской буквой и показывает, во сколько раз ток превышает номинальный ток, при котором срабатывает автоматический выключатель.

Основные параметры для выбора

Номинальный ток. Первый и один из самых важных параметров, который необходимо выбрать, основан на типе нагрузки, которую должна нести электросеть. Чем выше номинальный ток устройства, тем выше порог срабатывания. Однако не стоит выбирать автоматический выключатель с “избытком” этой характеристики, иначе он может не выполнить свою основную задачу по защите сети от перегрузок. Более того, чем выше значение этого параметра, тем выше цена устройства. Соответствующее значение номинального тока можно рассчитать по следующей формуле I= P/Uгде:

I (A) – требуемое значение;

P (Ватт) – общее потребление энергии. Чтобы рассчитать его, сложите мощность всех электроприборов в доме и умножьте это число на коэффициент 0,7. Потребляемая мощность всегда указывается в техническом паспорте электроприбора, а также на его корпусе, обычно на специальной наклейке на задней панели.

U (V) – сетевое напряжение.

Полученное значение следует округлить до ближайшего стандартного значения. Необходимы автоматические выключатели с номиналами 6A, 10A, 16A, 25A, 32A, 40A, 50A, 63A.

Класс (тип отключения) – Обозначается латинской буквой и определяет количество раз превышения номинального тока, при котором происходит отключение выключателя.

A – 2-3 подходит для прокладки проводов на большие расстояния во всех зданиях.
B – 3-5 подходит для жилых зданий;
C – 5-10 для мест, где к сети подключено большое количество оборудования, например, промышленное предприятие или частная мастерская.
D – 10-20 аналогично C.

Количество столбов – Эта характеристика связана с фазами сети. Однополюсные (TN-C, TT) и двухполюсные (IT) автоматические выключатели используются для однофазных сетей, а трехполюсные (TN-C, TT, IT) и четырехполюсные (TN-S) автоматические выключатели используются для трехфазных сетей.

Мы надеемся, что эта статья помогла вам выбрать правильный автоматический выключатель. Тем не менее, мы рекомендуем обратиться к квалифицированному монтажнику, чтобы убедиться, что установка выполнена правильно и в дальнейшем не возникнет никаких проблем.

Вам нужно будет всесторонне рассмотреть их действия.

Электрик 7.8 или как рассчитать автоматический выключатель с помощью компьютера

На сайте программного обеспечения для электриков вы можете бесплатно скачать и установить на свой компьютер недорогой калькулятор расчетов. Я показал адрес с фотографией.

Как скачать, установить и использовать его, описано в отдельной статье. Я протестировал несколько функций этой программы. Это хорошо работает. Результаты расчетов усредняются.
Вы можете использовать его.

Вам необходимо учесть два фактора:

Сайт работает на бесплатном конструкторе и полон навязчивой рекламы.
Автор не несет ответственности за конечный результат расчета. Вам придется проверить его вручную.

В целом, программа подходит для начинающих электриков для создания предварительной схемы своего проекта.

В целом, технические характеристики, благодаря которым автоматические выключатели (краткое обозначение BA) подходят для следующих целей:

Типы ВА (полюса и четыре группы)

Существует несколько способов классификации типов прерывателей, вот некоторые из них.

Количество полюсов: 1п, 2п, 3п и 4п

Эти характеристики определяют, сколько независимых электрических цепей может коммутировать выключатель. Их можно разделить на однополюсные (обозначаются как 1p), двухполюсные (2p), трехполюсные (3p) и четырехполюсные (4p).

Каждый полюс представляет собой отдельный механический контакт, имеющий две клеммы для подключения внешних электрических цепей. Полюса иногда называют главными цепями, т.е. это контактные цепи, предназначенные для коммутации токов защищаемой нагрузки.

Количество полюсов (1p, 2p, 3p, 4p) каждого автоматического выключателя можно легко определить.

Термин главные полюса или цепи был введен потому, что некоторые типы автоматических выключателей имеют до нескольких вспомогательных контактов. Эти контакты не предназначены для коммутации силовых нагрузок и не оснащены дугогасительными устройствами. Существуют также вспомогательные контакты (также называемые блок-контактами), которые работают в цепях сигнализации и блокировки.

Время-токовые характеристики

В зависимости от характеристик цепи, автоматический выключатель должен обладать соответствующими защитными характеристиками. Величина токов короткого замыкания является характеристикой питающей сети, а не подключенной нагрузки. Нагрузка той же номинальной мощности и напряжения может быть подключена к мощным шинам на подстанции или к длинной линии электропередачи, удаленной от источника энергии. СтабЭксперт.ру напоминает, что в первом случае ток короткого замыкания будет максимальным, во втором, за счет влияния сопротивления линии передачи, он может быть значительно снижен. Поэтому при выборе подходящего автоматического выключателя недостаточно учитывать только характеристики нагрузки, необходимо рассчитать токи короткого замыкания в месте планируемой установки.

Для гашения электрической дуги, возникающей при размыкании контактов, автоматические выключатели оснащены дугогасительной камерой, которая защищает контакты, размыкающиеся при больших токах, от перегорания.

Задайте вопрос автору статьи, оставьте комментарий

Уважаемый Александр Николаевич!
В классе школы установлено 19 двухламповых люминесцентных светильников мощностью 80 Вт каждый. Они разделены на три группы и переключаются отдельными выключателями. Один светильник над доской и две группы по 9 светильников в каждой. Они защищены одним однополюсным выключателем BA-47-29 C25 производства IEK.
После замены одного из неисправных выключателей, когда все светильники использовались, выключатель начал самопроизвольно срабатывать через 15-20 минут после их включения. Казалось, что как только все светильники были включены, ток в цепи постепенно увеличивался, пока не достиг порога срабатывания автоматического выключателя. Чтобы проверить это, я снял замененный автоматический выключатель и соединил провода напрямую, но это ничего не дало – выключатель снова сработал. Я ломаю голову над причиной нынешнего подъема.
Есть предложения? Спасибо!

Уважаемый Владимир!
Люминесцентные лампы нагреваются во время работы и начинают потреблять больше тока. При использовании в светильниках ламп мощностью 80 Вт, с учетом повышенного тока потребления ламп и потерь в дросселях, общий ток потребления всех светильников не должен превышать 10 А. Этот ток не должен вызывать срабатывания автоматического выключателя, рассчитанного на ток защиты 25 А. Поэтому наиболее вероятно, что выход из строя выключателя и замена выключателя совпали.
Чтобы проверить это, вы можете отсоединить провод, выходящий (обычно снизу) из соседнего выключателя с такой же токовой защитой, и временно подключить к нему провод, выходящий из выключателя, который вы подозреваете в неисправности.

Александр, добро пожаловать!
Вопрос в том, почему перегорели предохранители?
Квартира в пятиэтажном доме. Горели стиральная машина и свет – четыре лампочки в люстре мощностью 60-75 Вт. На блоке предохранителей есть предохранитель на 10 ампер, выключателя нет.
Если вы добавите 4×75=300Вт лампочки, то это почти 1,36А.
Стиральная машина на любом режиме может потреблять более 10 А? Это дает 10А×220В = 2200Вт мощности в этой точке. Больше ничего не было включено.

Привет, Роман!
Стиральная машина может потреблять 10 А при нагреве воды, и еще больше при включении двигателя, вращающего барабан, из-за пускового тока. Плюс 1,36 А, которые потребляли лампочки. В результате потребляемый ток превысил номинал предохранителя штекера в 10 А, что привело к перегоранию вставки штекера.
Установите предохранитель на 16 А, а еще лучше автоматический выключатель, и у вас больше не будет никаких сюрпризов.

Читайте далее: