Как правильно выбрать автоматический выключатель

Виды расцепителей

В бытовых автоматических выключателях чаще всего встречаются следующие
виды расцепителей: тепловой, электронный и электромагнитный. Они быстро
распознают критическую ситуацию (появление сверхтоков, перегрузки и перепады
напряжения) и размыкают контакты автоматического выключателя, предотвращая
порчу электрического оборудования и защищая проводку. Помимо этих видов,
существуют еще и расцепители нулевого напряжения, минимального напряжения,
независимые, полупроводниковые, механические.

Сверхтоки —
увеличение силы тока в электрической сети, превышающей номинальный ток
автомата. Это токи перегрузки, замыкания.

Ток перегрузки
— сверхток в функциональной сети.

Ток
короткого замыкания — сверхток, появляющийся в результате замыкания двух
составляющих сети при крайне низком сопротивлении между этими элементами.

Тепловой расцепитель

Тепловой расцепитель размыкает контакты автоматического
выключателя при небольших превышениях номинального тока, отличается увеличенным
временем срабатывания. При кратковременных превышениях токовой нагрузки он не
срабатывает, это удобно в сетях, где часты именно кратковременные превышения
номинального тока автомата.

Тепловой расцепитель является биметаллической пластиной, один
конец которой расположен рядом со спусковым механизмом расцепления. В случае
увеличения силы тока пластина начинает изгибаться и приближаться к спусковому
механизму, касается планки, а та, в свою очередь, размыкает контакты
автоматического выключатели. Принцип работы построен на физических свойствах
металла, расширяющегося при нагревании, поэтому такой расцепитель и называется
тепловым.

К достоинствам теплового расцепителя можно отнести отсутствие
трущихся друг о друга поверхностей, устойчивость к вибрациям, низкая стоимость
в силу простой конструкции

Но нужно обратить внимание и на недостатки — работа
теплового расцепителя сильно зависит от температуры окружающей среды, их
следует размещать в местах со стабильным температурным режимом вдали от
источников тепла, в противном случае возможны многочисленные ложные
срабатывания

Электронный расцепитель

В состав электронного расцепителя входят измерительные
устройства (датчики тока), блок управления и исполнительный электромагнит.
Электронные расцепители предназначены для подачи команды на автоматическое
отключения автомата с заданной программой при возникновении в электрической
цепи сверхтоков перегрузки или замыкания. При превышении силы тока через
автомат в блоке электронного расцепителя начинается отсчет времени срабатывания
в соответствии с время-токовой характеристикой. Если за время срабатывания ток
снизится до величины, ниже пороговой, то автоматического срабатывания не
произойдет.

К плюсам электронных расцепителей относятся: широкий выбор
настроек, четкое следование прибора заданной программе, наличие индикаторов.
Основной недостаток — довольно высокая стоимость, а также чувствительность
расцепителя к воздействию электромагнитного излучения.

Электромагнитный расцепитель

Электромагнитный расцепитель (отсечка) срабатывает мгновенно,
не допуская ни малейшей вероятности повреждения составных частей электроцепи. Это соленоид с подвижным
сердечником, который воздействует на механизм расцепления. В процессе протекания
тока по обмотке соленоида, в случае превышения токовой нагрузки, происходит
втягивание сердечника под воздействием электромагнитного поля.

Электромагнитный расцепитель срабатывает при превышении тока
короткого замыкания. Он обладает достаточной прочностью, устойчив к вибрации,
однако создает магнитное поле.

Выбор автоматического выключателя по типу характеристики.

Существуют различные время-токовых характеристики (ВТХ) автоматических выключателей. Подробно мы их разобрали в одной из наших прошлых статей, кому интересно, советуем обязательно ознакомиться, — тут.

Время токовые характеристики автоматических выключателей B C D

Если рассмотреть вопрос более обобщённо, то можно выделить, несколько основных характеристик: B, С, D. Данные характеристики определяют при какой величине тока, автомат отключится мгновенно. Параметры отключения для характеристик B, С, D:

1. B — от 3 до 5 ×In;
2. C — от 5 до 10 ×In;
3. D — от 10 до 20 ×In.

In — это номинальный ток автоматического выключателя. То есть мы берём номинальный ток автомата, например 16А и получаем следующие данные:

1. Автоматический выключатель с характеристикой B16 отключится мгновенно при величине тока от 48 до 80 А;
2. Автомат с характеристикой С16 отключится мгновенно при токе от 80 до 160 А;
3. Автомат с характеристикой D16 отключится мгновенно при токе от 160 до 320 А.

Стоит отметить, что автоматические устройства с характеристикой D используются в основном в промышленности. В бытовых сетях используются в основном устройства с характеристикой B и С.

Автоматы с характеристикой С используются для обеспечения защиты групповых линий и отдельных устройств с большим пусковым током. Автоматы с характеристикой B в основном используются для реализации защиты линий освещения и устройств с низким пусковым током.

Селективность автоматических выключателей.

При выборе устройства автоматического отключения важно уделить внимание такому параметру, как селективность. Под селективностью подразумевается такое техническое решение, при котором в случае неисправности отключается непосредственно неисправная линия, а не к примеру групповая линия. Селективность реализуется двумя способами:

Селективность реализуется двумя способами:

1. Выбор номинального тока автоматического выключателя;
2. выбор характеристики автоматического выключателя;

Характеристики автоматических выключателей

Для групповых линий следует выбирать автоматы с характеристикой С и с большим номинальным током (расчётным током в групповой линии). Для питающей линии одной нагрузки следует выбирать автоматы с характеристиками B и С, при этом если нагрузка имеет низкий пусковой ток, то следует выбрать устройство с характеристикой B.

Выбор автоматического выключателя по количеству полюсов.

В зависимости от напряжения в сети, для защиты устройств и питающих кабелей могут использоваться следующие автоматические выключатели:

Для сети 230 В:

1. Однополюсные;
2. двухполюсные.

Для сети 400 В (380В):

1. Трёхполюсные;
2. четырёхполюсные.

Выбор автоматических выключателей по количеству полюсов

Однополюсные и трёхполюсные автоматы коммутируют фазные проводники. Двухполюсные и четырёхполюсные автоматические выключатели помимо фазных проводников, коммутируют также и нулевые проводники.

Выбор автоматического выключателя по производителю.

Выбор автоматического выключателя по производителю

Многие задаются вопросом какой марки автоматический выключатель выбрать ? Для начала следует определится с сегментном и имеющимся бюджетом. Так ведущим игроками в премиум сегменте являются следующие производители:

1. ABB — устройства шведско-швейцарской компании, на текущий момент являются лидером по качеству, надёжности и соответственно по дороговизне автоматических устройств;
2. Legrand (Франция) — устройства во многом схожи с ABB по качеству и цене, — надёжные автоматические выключатели;
3. Schneider Electric (Франция) — отличные устройства, которые хорошо себя зарекомендовали на рынке стран СНГ.

Автоматические выключатели среднего ценового сегмента:

1. Moeller (Eaton) — немецкий бренд. Качественные автоматические выключатели по приемлемой стоимости;
2. Siemens — немецкий бренд. Выпускает также качественную автоматику, которая немногим уступает ABB, Legrand и Schneider Electric.

Автоматы бюджетного сегмента представлены в большом количестве, в эту категорию попадает много устройств от китайских производителей. В целом, можно выделить несколько «более или менее» вменяемых брендов: КЭАЗ, DEKraft , IEK. Однако, мы бы Вам рекомендовали использовать автоматические выключатели из премиум сегмента или среднего ценового сегмента.

• Мы в TELEGRAM;
• Мы на YouTube;

Общие сведения об автоматах

Автоматы для электрощитка

Как правило, автомат содержат три типа расцепителя электрической цепи: тепловой, электромагнитный и механический. Первый предназначен для защиты электрических цепей от перегрузки по току, второй – от короткого замыкания в цепях нагрузки, третий – для оперативных коммутаций электрических цепей.

Существуют электрические автоматы, выполняющие защитные функции от перегрузки и поражения электрическим током (ЭТ). Это выключатели, управляемые дифференциальным током со встроенной защитой от токовых перегрузок – дифавтоматы (ДВ).

Основные технические характеристики автоматических выключателей (АВ)

Номиналы автоматов для различных электросетей

Номинальное напряжение – установленное изготовителем значение, при котором определена работоспособность АВ.

Номинальный ток – установленный изготовителем ток, который АВ способен проводить в продолжительном режиме, при котором главные контакты остаются замкнутыми при указанной контрольной температуре окружающего воздуха (стандартно +30 °С).

Частота выключателя – это промышленная частота, на которую рассчитанно устройство и которой соответствуют значения других характеристик.

Номинальная наибольшая отключающая способность – значение ЭТ, которое может отключить АВ, сохранив при этом свою работоспособность.

Класс токоограничения характеризуется временем отключения между началом размыкания выключателя и концом времени дуги. Существует три класса токоограничения:

• время отключения АВ 3 класса происходит в пределах 2,5 – 6 мс;
• 2 класса – 6–10 мс;
• 1 класса – более 10 мс.

Существует несколько типов защитных (время-токовых) характеристик АВ, наиболее востребованы – B, C и D

Тип защитной характеристики	Диапазон токов мгновенного расцепления, приведенных к номинальному значению тока АВ	Назначение
A	от 1,3Iн	Для защиты цепей, в которых временные перегрузки по току не могут возникать в штатном режиме работы.
В	от 3Iн до 5Iн	Для защиты цепей, в которых допускаются незначительные временные токовые перегрузки в штатном режиме работы.
С	от 5Iн до 10Iн	Для защиты цепей, в которых допускаются умеренные временные токовые перегрузки в штатном режиме работы.
D	от 10Iн до 20Iн	Для защиты цепей со значительными временными токовыми перегрузками в штатном режиме работы.
K	от 12 Iн	Для защиты промышленных цепей использующих индуктивную нагрузку.
Z	от 4 Iн	Для защиты промышленных цепей использующих в качестве нагрузки промышленную электронную технику.

Дифференциальные автоматические выключатели

Дифференциальный автоматический выключатель

Номинальный отключающий дифференциальный ток IΔn – значение отключающего дифференциального тока, указанное изготовителем, при котором ДВ должен срабатывать при заданных условиях.

Номинальный неотключающий дифференциальный ток IΔn0 – значение неотключающего дифференциального тока, указанное изготовителем, при котором ДВ не срабатывает при заданных условиях.

Номинальная дифференциальная наибольшая включающая и отключающая способность IΔm0 – действующее значение переменной составляющей ожидаемого дифференциального тока, которое ДВ может включать, проводить и отключать.

ДВ бывают трех типов:

• S – с выдержкой времени срабатывания по дифференциальному току.
• АС – обеспечивается срабатывание при синусоидальном переменном дифференциальном токе, либо прикладываемом скачком, либо медленнорастущем.
• А – обеспечивает срабатывание при дифференциальном синусоидальном переменном токе и дифференциальном пульсирующем постоянном токе, прикладываемом скачком, либо медленнорастущем.

Характеристики срабатывания защитных автоматических выключателей

Класс АВ, определяющийся этим параметром, обозначается латинским литером и проставляется на корпусной части автомата перед цифрой, соответствующей номинальному току.

В соответствии с классификацией, установленной ПУЭ, защитные автоматы подразделяются на несколько категорий.

Автоматы типа МА

Отличительная черта таких устройств – отсутствие в них теплового расцепителя. Аппараты этого класса устанавливают в цепях подключения электрических моторов и других мощных агрегатов.

Приборы класса А

Автоматы типа А, как было сказано, обладают самой высокой чувствительностью. Тепловой расцепитель в устройствах с времятоковой характеристикой А чаще всего срабатывает при превышении силой тока номинала АВ на 30%.

Катушка электромагнитного расцепления обесточивает сеть в течение примерно 0,05 сек, если электроток в цепи превышает номинальный на 100%. Если по какой-либо причине после увеличения силы потока электронов в два раза электромагнитный соленоид не сработал, биметаллический расцепитель отключает питание в течение 20 – 30 сек.

Автоматы, имеющие времятоковую характеристику А, включаются в линии, при работе которых недопустимы даже кратковременные перегрузки. К таковым относятся цепи с включенными в них полупроводниковыми элементами.

Защитные устройства класса B

Аппараты категории B обладают меньшей чувствительностью, чем относящиеся к типу A. Электромагнитный расцепитель в них срабатывает при превышении номинального тока на 200%, а время на срабатывание составляет 0,015 сек. Срабатывание биметаллической пластины в размыкателе с характеристикой B при аналогичном превышении номинала АВ занимает 4-5 сек.

Оборудование этого типа предназначено для установки в линиях, в которые включены розетки, приборы освещения и в других цепях, где пусковое повышение электротока отсутствует либо имеет минимальное значение.

Автоматы категории C

Устройства типа C наиболее распространены в бытовых сетях. Их перегрузочная способность еще выше, чем у ранее описанных. Для того, чтобы произошло срабатывание соленоида электромагнитного расцепления, установленного в таком приборе, нужно, чтобы проходящий через него поток электронов превысил номинальную величину в 5 раз. Срабатывание теплового расцепителя при пятикратном превышении номинала аппарата защиты происходит через 1,5 сек.

Установка автоматических выключателей с времятоковой характеристикой C, как мы и говорили, обычно производится в бытовых сетях. Они отлично справляются с ролью вводных устройств для защиты общей сети, в то время как для отдельных веток, к которым подключены группы розеток и осветительные приборы, хорошо подходят аппараты категории B.

Автоматические выключатели категории Д

Эти устройства имеют наиболее высокую перегрузочную способность. Для срабатывания электромагнитной катушки, установленной в аппарате такого типа, нужно, чтобы номинал по электротоку защитного автомата был превышен как минимум в 10 раз.

Срабатывание теплового расцепителя в этом случае происходит через 0,4 сек.

Устройства с характеристикой D наиболее часто используются в общих сетях зданий и сооружений, где они играют подстраховочную роль. Их срабатывание происходит в том случае, если не произошло своевременного отключения электроэнергии автоматами защиты цепи в отдельных помещениях. Также их устанавливают в цепях с большой величиной пусковых токов, к которым подключены, например, электромоторы.

Защитные устройства категории K и Z

Автоматы этих типов распространены гораздо меньше, чем те, о которых было рассказано выше. Приборы типа K имеют большой разброс в величинах тока, необходимых для электромагнитного расцепления. Так, для цепи переменного тока этот показатель должен превышать номинальный в 12 раз, а для постоянного – в 18. Срабатывание электромагнитного соленоида происходит не более чем через 0,02 сек. Срабатывание теплового расцепителя в таком оборудовании может произойти при превышении величины номинального тока всего на 5%.

Этими особенностями обусловлено применение устройств типа K в цепях с исключительно индуктивной нагрузкой.

Приборы типа Z тоже имеют разные токи срабатывания соленоида электромагнитного расцепления, но разброс при этом не столь велик, как в АВ категории K. В цепях переменного тока для их отключения превышение токового номинала должно быть трехкратным, а в сетях постоянного – величина электротока должна быть в 4,5 раза больше номинальной.

Аппараты с характеристикой Z используются только в линиях, к которым подключены электронные устройства.

Наглядно про категории автоматов на видео:

Отличие защитных характеристик C, B и D автоматических выключателей, области применения автоматов

Содержание текущей статьи:

• ;
• с характеристиками B, C, D:
  • ;
  • ;
  • ;
• информации.

Поставляем автоматические выключатели ВА47‑29 с номинальными токами от 0,5 до 63 ампер с защитными характеристиками B, C или D.
 
 

Введение

Модульные автоматические выключатели применяют:

• для защиты сетей:
  • от коротких замыканий – для этого встроен электромагнитный расцепитель;
  • от перегрузок – для этого встроен тепловой расцепитель;
• для ручного включение и отключения питания – для этого есть привод (рукоятка).

Тепловой и электромагнитный расцепитель установлен в каждом полюсе автомата и вместе их называют комбинированным расцепителем.
 
Характеристика C, B или D определяет силу тока короткого замыкания, при которой произойдёт мгновенное защитное срабатывание, а следовательно, места применения автомата с конкретной характеристикой. Срабатывание вызывает электромагнитный расцепитель.
 
Слева фотография модульных выключателей ВМ63 с разбором надписей («что есть что»).
 
 

Отличия автоматических выключателей с характеристиками B, C и D

Тип защитной характеристики	Мгновенное отключение при коротком замыкании из диапазона	Предпочтительное применение автоматического выключателя	Нагрузки
B	(3-5)·In	защита: — длинных кабелей; — сетей с электро-нагревательными приборами (плитой, бойлером); — маломощных сетей: сигнализации; измерения; управления.	резистивные
C	(5-10)·In	защита: — освещения; — розеток; — бытовых электрических приборов.	резистивные, индуктивные с низким пусковым током
D	(10-50)·In	защита: — электрических двигателей (стиральных машин, водяных насосов); — низковольтных трансформаторов; — ламп-разрядников.	индуктивные с высоким пусковым током

Значения изъяты из таблицы 2 на странице 11 стандарта на модульные автоматические выключатели ГОСТ 50345‑99 (ссылка внизу).

где I_n – номинальный ток автоматического выключателя.
 Примеры:

1. Автомат на номинальный ток I_n = 6 ампер с характеристикой B: не сработает* при коротком замыкании 18 ампер (3·I_n), но мгновенно отключится при коротком замыкании 30 ампер (5·I_n) и выше.
2. Автомат на номинальный ток I_n = 16 ампер с характеристикой C: не сработает* при коротком замыкании 80 ампер (5·I_n), но мгновенно отключится при коротком замыкании 160 ампер (10·I_n) и выше.
3. Автомат на номинальный ток I_n = 50 ампер с характеристикой D: не сработает* при коротком замыкании 500 ампер (10·I_n), но мгновенно отключится при коротком замыкании 2500 ампер (50·I_n) и выше.

*Под словами «не сработает» понимаем не сработает под воздействием электромагнитного расцепителя мгновенного действия. Но есть тепловой расцепитель, который нагреется в течение нескольких секунд и отключит сеть.
 
При этом стандарт не указывает как будет вести себя выключатель в самом диапазоне (заложена погрешность). Испытания проводят только в граничных положениях (согласно таблице 6 на странице 19 стандарта ГОСТ 50345‑99):

• нижняя граница (3, 5 и 10 от I_n соответственно) – отключения не происходит в течение 0,1 секунды;
• верхняя граница (5, 10 и 50 от I_n соответственно) – происходит защитное срабатывание в течение 0,1 секунды.

Характеристика B автоматического выключателя

Выключатели с характеристикой В применяют для протекции:

• протяжённых кабельных линий;
• цепей с нагревательным элементом (ТЭНом, электрической печью, бойлером);
• вторичных цепей или сетей с большим сопротивлением и низким током (из-за чего токи короткого замыкания низкого уровня):
  • сигнализации;
  • управления;
  • измерения.

Характеристика C автоматического выключателя

Автоматы с характеристикой С применяют повсеместно: в бытовых и офисных помещениях, на промышленных объектах.
С помощью них защищают:

• квартирные и офисные розетки;
• освещение на кухне, в спальнях; в ванной, в кабинете, на рабочем месте;
• отдельных потребителей (без мощных двигателей).

Характеристика D автоматического выключателя

Выключатели с характеристикой Д применяют для защиты низковольтных трансформаторов, электрических двигателей или устройств с ними:

• стиральных машин;
• посудомоечных машин;
• насосов для забора питьевой воды;
• сварочных аппаратов.

1. Стандарт на модульные автоматические выключатели ГОСТ 50345-99.
2. Заводской каталог «Курского электроаппаратного завода» на выключатели ВМ63.
3. Заводской каталог компании «ABB» на выключатели S800S.

Виды автоматов:

Можно разделить на выключатели переменного тока, постоянного тока и универсальные, работающие при любом токе.

Конструкция — бывают воздушные, модульные, в литом корпусе.

Показатель номинального тока. Минимальный ток срабатывания модульного автомата составляет 0,5 Ампер, например. Скоро напишу о том, как правильно выбрать номинальный ток для автоматического выключателя, подписывайтесь на новости блога , чтобы не пропустить.

Номинальное напряжение, еще одно различие. В большинстве случаев АВ работают в сетях с напряжением 220 или 380 Вольт.

Бывают токоограничивающие и нетокоограничивающие.

Все модели выключателей классифицируются по количеству полюсов. Делятся на однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные автоматы.

Виды расцепителей — максимальный расцепитель тока, независимый расцепитель, минимальный или нулевой расцепитель напряжения.

Скорость срабатывания автоматических выключателей. Выделяют быстродействующие, нормальные и селективные автоматы. Бывают с выдержкой времени, без нее, независимой или обратно зависимой от тока выдержкой времени срабатывания. Характеристики могут сочетаться.

Отличаются по степени защиты от окружающей среды — IP, механических воздействий, токопроводимости материала. По виду привода — ручной, двигатель, пружина.

По наличию свободных контактов и способу присоединения проводников.

Ограничение тока короткого замыкания

Многие типы низковольтных автоматических выключателей обладают способностью ограничивать ток короткого замыкания, благодаря которой этот ток снижается и не достигает своего максимального пикового значения (рис. H35). Токоограничивающая способность таких автоматических выключателей представляется в форме кривых, показанных на рис. H39.

Способность автоматического выключателя ограничивать ток короткого замыкания заключается в том, что с большей или меньшей эффективностью он может предотвращать протекание максимального ожидаемого тока короткого замыкания и допускать лишь ограниченный ток (рис. H38).

Рис. H38: Ожидаемый и фактический токи

Токоограничивающая способность указывается изготовителем автоматических выключателей в форме кривых (рис. H39).

• Диаграмма a показывает ограниченное пиковое значение тока в зависимости от действующего значения периодической составляющей ожидаемого тока короткого замыкания. Ожидаемый ток короткого замыкания представляет собой ток короткого замыкания, который протекал бы, если бы данный автоматический выключатель не обладал токоограничивающей способностью.
• Ограничение тока значительно снижает температурные напряжения (пропорциональные I2t), что отражено на рис. H39 на кривой b, построенной тоже в зависимости от действующего значения переодической составляющей ожидаемого тока короткого замыкания.

В некоторых стандартах, например в европейском стандарте EN 60 898, классифицируются низковольтные автоматические выключатели для бытовых и аналогичных применений. Токоограничевающие автоматические выключатели имеют стандартные величины I2t, предусмотренные для этого класса.

В этих случаях изготовители, как правило, не указывают кривые токоограничения.

Рис. H39: Кривая токоограничения (а) и кривая ограничения тепловыделения (b)