Время срабатывания автомата при коротком замыкании: Времятоковые характеристики автоматических выключателей | Полезные статьи

Содержание

Времятоковые характеристики автоматических выключателей | Полезные статьи

Понравилось видео? Подписывайтесь на наш канал!

Чтобы защитить электрические сети, а также подключенное к ним оборудование от токов, которые превышают допустимые номинальные значения, используются автоматические выключатели (АВ), которые, благодаря встроенным в них тепловым и электромагнитным расцепителям, размыкают цепь и обесточивают линию. Срабатывание автоматического выключателя может быть обусловлено токами перегрузки, которые возникают из-за того, что суммарная мощность подключенной нагрузки превышает допустимые значения или токами короткого замыкания.
Время, которое необходимо чтобы обесточить электрическую цепь может занимать от нескольких долей секунды до нескольких минут и зависит от номинального тока автоматического выключателя, его время токовых характеристик (ВТХ), а также типа сработавшего расцепителя.

Токовременная характеристика автоматического выключателя характеризует зависимость промежутка времени, которое требуется для срабатывания устройства, от кратности фактического тока, протекающего через АВ к номинальному току выключателя.

Автоматические выключатели выпускаются нескольких классов. Наиболее часто используются устройства таких классов:

  •     B – обесточивают сеть, когда фактическая величина тока превышает номинальный ток АВ в 3-5 раз;
  •     C – срабатывает при превышении номинального тока в 5-10 раз;
  •     D — отключает подачу электроэнергии, если кратность фактического и номинального тока колеблется от 10 до 20.

Токовременные характеристики указываются на корпусе устройства вместе с номинальным током.

Автоматический выключатель класса С

Автоматический выключатель класса B


Защита электрических цепей и подключенной к ни нагрузки от токов большой величины, вызванных коротким замыканием осуществляется при помощи электромагнитного расцепителя.

Вне зависимости от класса, к которому относится устройство, время, нужное чтобы обесточить цепь исчисляется долями секунды.
Срабатывание АВ из-за возникновения перегрузок в сети происходит благодаря тепловому расцепителю (биметаллической пластине) и занимает более длительный промежуток времени.

Для каждого автоматического выключателя, вне зависимости от класса, существуют такие характеристики, как «условный ток нерасцепления» и «условный ток расцепления».
«Условный ток нерасцепления» превышает номинальное значение тока АВ в 1,13 раз. При таком значении фактического тока устройство не обесточит цепь в течении одного часа для автоматических выключателей с номинальным током до 63A и в течении двух часов для АВ с номинальным током превышающим 63A.

«Условный ток расцепления» превышает номинальное значение тока АВ в 1,45 раза. При таком значении фактического тока устройство обесточит цепь в течении одного часа для автоматических выключателей с номинальным током до 63A и в течении двух часов для АВ с номинальным током превышающим 63A.

Существуют специальные графики, по которым можно определить время отключения автоматических выключателей в зависимости от кратности превышения фактического тока над номинальным для устройств каждого класса.


Также на скорость отключения в большой степени влияет состояние автоматического выключателя. Для каждого устройства существует понятие «холодное» состояние, присущее выключателям через которые нагрузка была только что включена и «горячее» состояние, для АВ находившихся в работе некоторый промежуток времени.
На графике ВТХ нижняя кривая соответствует горячему» состоянию автоматического выключателя, а верхняя – «холодному» состоянию. Соответственно для АВ находящемуся в эксплуатации потребуется меньше времени для обесточивания сети, чем устройству, к которому только что подключили нагрузку.

Проверка времени срабатывания автомата в сетях 0,4кВ

В большинстве случаев защита кабельной линии выполняется автоматическими выключателями (или как их обычно называют, автоматами). Автоматический выключатель защищает кабельную линию двумя способами: от перегрузки (тепловая отсечка) и от короткого замыкания (электромагнитная отсечка).


И если перед вами стоит проблема правильного выбора автоматического выключателя, то выбрать его по перегрузке достаточно просто. Вы знаете (или можете посчитать) ток нагрузки. Номинал автоматического выключателя должен быть больше тока нагрузки. С этим всё просто.

С номиналом автомата разобрались, осталось выбрать его характеристику срабатывания. Всего бывает пять характеристик срабатывания автомата:

B, C, D, K, Z. Автоматы с кривыми срабатывания K и Z очень редко используются, в основном применяются автоматы с характеристиками срабатывания B, C, D. Наиболее распространены автоматы с характеристикой C. Кривые срабатывания имеют схожую форму и отличаются только величиной электромагнитной отсечки или кратностью срабатывания. Кратность срабатывания — отношение величины аварийного тока, при котором происходит отключение автомата, к номинальному току автомата. Iк/Iном. Для автоматов с характеристикой B эта величина колеблется в пределах 3…5. Для автоматов с характеристикой C — 5…10. Для автоматов с характеристикой D — 10…20.

Рассмотрим автомат с характеристикой

C. Производитель гарантирует, что автомат сработает, если ток короткого замыкания превысит номинальный ток автомата в 10 раз. Но может сработать и при превышении в 5 раз. Это зависит от внешних условий: температуры окружающей среды; был ли автомат под нагрузкой, когда произошло КЗ, или был отключен и его включили на КЗ из «холодного» состояния.

Что будет, если величина тока короткого замыкания меньше отсечки? Автомат всё равно может отключиться, т.к. уже сработает тепловая отсечка. Но это произойдёт не мгновенно, а спустя некоторое время. Допустимое время срабатывания автомата строго регламентировано Правилами Устройства Электроустановок (ПУЭ) и зависит от величины фазного напряжения.  Согласно требованиям п.1.7.79  наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения при фазном напряжении 220/230 В для системы заземления TN  не должно быть более 0,4 с.

Итак, необходимо проверить время срабатывания автоматического выключателя. Еще данный расчет называют «расчет петли фаза-нуль». Для примера выполним проверку автомата с номинальным током 16 А с характеристикой C. Автомат установлен в групповом щите. Щит питается от ГРЩ, а ГРЩ от трансформаторной подстанции.

Параметры трансформатора:
Номинальная мощность трансформатора Sн = 630 кВА,
Напряжение короткого замыкания трансформатора Uк% = 5,5%,
Потери короткого замыкания трансформатора Pк = 7,6 кВт.

Параметры питающей линии:
Гр.27 от ЩО 1.2 – 60 м кабель 1х[ВВГнг LS 3×2,5],
ЩО 1.2 от ГРЩ3 – 80 м кабель 1х[АВВГнг LS 5×50],
ГРЩ3 от ТП 1126 – 217 м кабель АВВГнг 2x (4×185).

Параметры выключателя:
Номинальный ток автоматического выключателя Iном = 16 А
Кратность отсечки K = 10.

Реактивное сопротивление трансформатора:

Xт = 13,628 мОм

Активное сопротивление трансформатора:

Rт = 3,064 мОм

Активное сопротивление кабеля:

Rк = 580,38 мОм

Реактивное сопротивление кабеля:

Xк = 17,36 мОм

Сопротивление энергосистемы:
Xc = 1,00 мОм

Суммарное реактивное сопротивление участка:
XΣ=Xc+Xт+Xк=31,984 мОм

Суммарное активное сопротивление участка:
RΣ=Rт+Rк=583,444 мОм

Полное суммарное сопротивление:

RΣ=583,444 мОм

Ток однофазного короткого замыкания:

IK1=190 А > IминК1 = 10×16 = 160 А
Следовательно, автоматический выключатель отключится мгновенно (сработает электромагнитная отсечка, время отключения.

Чтобы скачать пример расчета в Word, нажмите на кнопку: СКАЧАТЬ ПРИМЕР

Чтобы не считать каждый раз вручную на калькуляторе и переносить цифры в Microsoft Word, я реализовал эти расчет прямо в Word. Теперь надо только ответить на вопросы, которые он задаёт. Вот так это выглядит:

Весь расчет занял две с половиной минуты.


Подпишитесь и получайте уведомления о новых статьях на e-mail

Читайте также:

Характеристики срабатывания автомата ABB | Voltline

Для удобства мы разбили эту статью на четыре главы:

Глава 2. Характеристики срабатывания.

2.1. Характеристики срабатывания и диаграммы импульсного срабатывания.
2.2. Способы чтения диаграммы импульсного срабатывания.
2. 3. Различия между характеристиками срабатывания.
2.4. Стандарты для характеристик срабатывания.

Когда мы говорим о характеристиках срабатывания или, лучше сказать, их визуальном представлении, речь идет о кривых времени срабатывания как функции коэффициента (кратности) номинального тока. На рисунке 13 для визуализации используется характеристика В. Посмотрим сначала на характеристики биметаллической пластины. Зона отключения ограничена двумя кривыми – условного тока не расцепления и условного тока расцепления. Область слева от тока не расцепления называется безопасной зоной не расцепления. В этой области не должно происходить срабатывание автоматического выключателя. Справа от кривой отключающего тока находится зона безопасного расцепления. В этой области автоматический выключатель должен прерывать всякий ток. Вы видите две отмеченные точки – это выбранные значения отключающего и не отключающего тока. Они используются в качестве опорных точек для защиты от перегрузок. В соответствии со стандартами МЭК, ток в 1,45 раза превосходящий In и подаваемый на протяжении не менее 60 мин.

Должен вызвать отключение автоматического выключателя, а токи от 1,13 до 1,45 In, длительностью менее 60 мин. и токи менее 1,13 In любой продолжительности не должны вызывать срабатывание.

Давайте рассмотрим пример возникновения аварийной ситуации (рис. 14).

Вследствие непредвиденной нагрузки, сила тока стала в 3,1 раза выше In. Когда сработает автоматический выключатель?

Чтобы выяснить это, необходимо провести линию через точку тройного значения In. Вначале мы достигаем точки пересечения с кривой условного не отключающего тока на отметке 2,1с. Это означает, что не должно происходить срабатывание автоматического выключателя в течение первых 2,1с в условиях перегрузки. В следующей точке происходит пересечение с кривой условного отключающего тока на отметке 40 с. Это означает ,что должно происходить срабатывание автоматического выключателя в течение первых 40с в условиях перегрузки. Другими словами, срабатывание автоматического выключателя не должно происходить в течение первых 2,1с и срабатывание должно произойти не позднее 40 с в условиях перегрузки.

Как мы видим, тепловой расцепитель дает хорошую защиту от перегрузок. Однако в случае более высоких токов перегрузки, возникающих при коротком замыкании, чувствительность биметалла снижается. Как упоминалось ранее, только электромагнитые расцепители обеспечивают хорошую защиту от короткого замыкания. Точка отключения электромагнитных устройств зависит только от величины, но не от продолжительности тока короткого замыкания. Этим объясняется ортогональность кривой характеристик срабатывания. Вернемся к нашему примеру. Что произойдет в случае подачи тока перегрузки 3,1 In?

Точка пересечения с кривой условного не отключающего тока находится на отметке 0,01с, а точка пересечения с кривой условно отключающего тока по прежнему на отметке 40с. Таким образом, при коротком замыкании, при помощи электромагнитного расцепителя, цепь можно разомкнуть в 400 раз быстрее, чем при помощи обычного теплового расцепителя. Если ток короткого замыкания в 6 и более раз превосходит In, в соответствии со стандартом он будет отключен за время менее 0,1с.

Теперь сравним характеристики выключателя с характеристиками обычного провода. В показанном на картинке случае видно, что тепловой расцепитель может защищать от токов перегрузки до 5 In. Но если ток перегрузки будет выше, тепловой расцепитель не сможет обеспечить достаточную защиту. Но имея оба расцепителя, автоматический выключатель обеспечивает защиту при любых неполадках.

В МЭК имеется два основных стандарта для автоматических выключателей. АББ предлагает характеристики B, C, В в соответствии МЭК 50345 и характеристики K и Z в соответствии с МЭК 50030-2 (рис. 15). Характеристики B, C и D имеют одинаковую тепловую характеристику срабатывания, но отличаются по магнитным характеристикам. По стандарту МЭК 50345 срабатывание не должно происходить при значении тока не более 1,13 In. Время срабатывания должно быть более 60 минут при токе от 1,13 до 1,45 In и менее 60 минут, если номинальный ток превышает номинальное значение более, чем в 1,45 раза. Зона электромагнитного срабатывания для характеристики В находится в диапазоне от 3 до 5 In. Для С зона срабатывания лежит в диапазоне между 5 и 10 In, а для D, соответственно, в интервале 10 -20 In.

Что же касается характеристик K и Z, в соответствии с МЭК 50030-2, у производителя автоматических выключателей значительно больше свободы при определении кривой. Без срабатывания – ток до 1,05 от номинального значения, время срабатывания более 2х часов – от 1,05 до 1,2 In; время срабатывания менее 60 мин – в 1,2 раза выше In; время срабатывания менее 2х минут – в 1,5 раза, время срабатывания менее 2х секунд – в 6 раз. Также как и с описанными ранее характеристиками B,C и D, отличия имеются только в электромагнитных характеристиках срабатывания. Диапазон мгновенного срабатывания находится между 2 и 3 In для характеристики Z и между 10 и 14 In для характеристики K.

На одном рисунке (рис. 15) приведено пять характеристик срабатывания. Видно, что К и Z обеспечивают лучшую защиту от сверхтока, благодаря тому, что эти кривые лучше спозиционированы. В частности это интересно в случае характеристики K. Она сочетает в себе стабильность при пиковых токах с хорошей защитой кабелей, благодаря низкому выбранному току.

Теперь мы можем сравнить основные отличия и преимущества различных характеристик срабатывания. Начнем с характеристик срабатывания B и Z. Во- первых диапазон магнитного срабатывания у характеристики Z находится ниже, чем для В. Точнее, кривая условного тока нерасцепления для В совпадает с кривой условного нерасцепления Z.

Следующее, что мы заметим, это то, что токи для Z ниже, чем для В. Эти два свойства приводять к тому, что для Z, по сравнению с В когут использоваться кабели на 67% длиннее, без изменения русловий срабатывания и без увеличения поперечного сечения. АББ обеспечивает характеристику Z для токов начиная с 0,5А, в то время, как характеристика B доступна с 6А.

Рассмотрим области применения этих двух характеристик. Характеристику В можно рассматривать как стандартную характеристику. Она используется в частном и коммерческом строительстве, а также в других случаях, когда нет особых требований по условиям эксплуатации.

Z ориентирована на специальные применения, когда требуется наиболее быстрое отключение и отсутствуют пусковые токи. К специальным применениям можно отнести:

  • цепи управления с высоким сопротивлением и отсутствием пиковых токов;
  • цепи трансформаторов напряжения;
  • измерительные цепи с датчиками;
  • защита полупроводников для специальных задач.

Теперь сравним характеристики С, D и K. Интересно рассмотреть поведение трех характеристик срабатывания при пусковом токе:

Характеристика С с 5-ти кратным номинальным током чувствительна к пусковым токам.

Характеристика D с 20-ти кратным номинальным током имеет большую устойчивость к пусковым токам. Однако отключающий ток в 20 раз превосходящий номинальный может вызвать проблемы, связанные с несрабатыванием из-за большого сопротивления контура к.з. Кроме того, чувствительность теплового расцепителя не достаточно высока, чтобы сработать вместо электромагнитного расцепителя при 20-ти кратном номинальном токе. По этим причинам требуются кабели с бОльшим поперечным сечением.

Характеристика К решает эту проблему и обеспечивает безопасность эксплуатации даже при пусковых токах. Благодаря пониженному верхнему порогу электромагнитного срабатывания при 14-ти кратном номинальном токе обеспечивается быстрое срабатывание при аварии. В то же время обеспечивается хорошая защита от перегрузок благодаря низкому значению тока срабатывания – 1,2 In.

Как мы увидели, три характеристики отличаются по своим свойствам и областям применения. Характеристика С, как и В, предназначены от перегрузок по току в стандартных применениях. С другой стороны, К и D используются для защиты от повышенных токов в цепях с большими пусковыми токами, таких как:

  • электродвигатели,
  • зарядные устройства,
  • сварочные трансформаторы.

С момента разработки характеристики К на заводе АББ STOZ KONTAKT в 1928 году, она показала свою надежность для применения в условиях, описанных выше.

Рассмотрим импульсное срабатывание (рис. 16). Выбирая автоматический выключатель, следует учитывать импульсы тока менее 10мс, которые вызваны коммутацией конденсаторов и индуктивностей.

Для анализа поведения на коротких промежутках времени мы используем кривую импульсного срабатывания. Показанная зависимость коэффициент безопасности как функции длительности импульса основана на математической модели.

Чтобы узнать, при каких значениях тока сработает автоматический выключатель, следует, прежде всего оценить продолжительность пикового тока. Затем, мы используем диаграмму, чтобы определить соответствующий коэффициент безопасности.

Проиллюстрируем небольшим примером: мы используем автоматический выключатель S201 B16, производства ABB, предполагая, что длительность импульса составит 600 мкс (0,6мс).

Ток удержания равен произведению коэффициента безопасности, электромагнитного тока нерасцепления и номинального тока автоматического выключателя:

Iудерж=4,2×3×16

По графику получаем импульсный коэффициент 4,2. При не отключающем токе в 3 In и номинальном токе 16А, ток удержания будет 201,6А.

Характеристики автоматических выключателей | RuAut

Всем известно, что автоматические выключатели — есть ни что иное, как механический коммутационный аппарат, предназначенный для:

  • включения, проведения и отключения токов в условиях нормального состояния цепи,
  • а так же для включения, проведения в течение определенного промежутка времени и автоматического отключения токов в условиях аномального состояния цепи – так называемых токов короткого замыкания и больших токов, вызванных перегрузкой в сети.

Токи короткого замыкания автоматические выключатели отрабатывают на ура, поскольку современным расцепителям удаётся абсолютно безошибочно определять короткое замыкание и отключать нагрузку в течение долей секунд, не допуская даже намеков на повреждение аппаратуры и проводников.

Но вот с токами перегрузки дело обстоит сложнее. Такие токи ненамного отличаются от номинальных, и даже в течение определенного промежутка времени они могут протекать по электрической цепи абсолютно без последствий. Именно поэтому отсутствует необходимость мгновенного отключения такого тока, ведь ток перегрузки может оказаться краткосрочным. Основная проблема состоит в том, что у каждой сети есть свое предельное значение перегрузки и даже не одно.

Для некоторых видов токов возможно выделить максимальное значение времени до момента отключения цепи. Оно может составлять от нескольких секунд до нескольких десятков минут, но при этом следует исключить возможность ложного срабатывания. Если ток не представляет для сети никакой опасности, то отключения не должно произойти ни через секунду, ни через сутки.

Современные автоматические выключатели обладают тремя видами расцепителей:

  • Механический – ручное включение и выключение,
  • Электромагнитный – отключение при коротком замыкании,
  • Тепловой – защита от перегрузок.

Именно параметрами электромагнитного и теплового расцепителей определяется характеристика автоматического выключателя. Её обозначают буквой латинского алфавита на корпусе перед токовым номиналом аппарата.

Данная характеристика означает:

  • Диапазон, при котором срабатывает защита от перегрузок. Он обуславливается параметрами биметаллической пластины, встроенной в аппарат, такая пластина способна изгибаться и разрывать цепь во время протекания через неё большого электрического тока. Для точной настройки, достаточно регулировочным винтом, поджать эту самую пластину.
  • Диапазон, при котором срабатывает максимально-токовая защита, обусловленная параметрами встроенного в выключатель соленоида.

Характеристики автоматических выключателей:

Характеристика МА: отсутствие теплового расцепителя, поскольку не всегда требуется его наличие. К примеру, защита электродвигателей часто осуществляется с помощью максимально-токовых реле. В данном случае автомат необходим лишь как средство защиты от короткого замыкания.

Характеристика А: тепловой расцепитель срабатывает при токах, превышающих номинальное значение на 30%. На отключение понадобится порядка часа времени. Если ток превысит номинальное значение в два раза, то в дело вступит электромагнитный расцепитель, время срабатывания которого составляет 0,05 секунды. Если при двойном превышении номинального значения тока соленоид по каким-то причинам не сработает, то тепловому расцепителю потребуется порядка 20 – 30 секунд на отключение нагрузки. Когда номинальное значение превышено в три раза электромагнитный расцепитель сработает без каких-либо промедлений, и за сотые доли секунды отключит нагрузку. Подобные выключатели используются в цепях, где не предусмотрено возникновение кратковременных перегрузок во время нормального рабочего режима. Пример – цепь, в которую подключены устройства, содержащие полупроводниковые элементы, выходящие из строя даже при незначительном превышении тока.

Характеристика В: ее отличительная особенность в том, что электромагнитный расцепитель срабатывает при токе, значение которого превышает номинальное в три и более раз. Время, необходимое соленоиду для срабатывания – 0,015 секунды. Тепловому расцепителю при тех же условиях понадобится порядка 4 – 5 секунд для срабатывания. Срабатывание автомата гарантировано при нагрузке, превышающей номинал в 5 раз (переменный ток) и в 7,5 раз (постоянный ток). Выключатели с характеристикой В используются в сетях освещения, и прочих сетях, где повышение тока во время пуска отсутствует, либо невелико.

Характеристика С: наиболее популярная характеристика. Автоматические выключатели с этой характеристикой могут выдержать еще большие перегрузки в сравнении с автоматами характеристик А и В. Минимальное значение тока, при котором срабатывает автомат превышает номинальное значение в 5 раз. При равных условиях тепловому расцепителю понадобится на срабатывание 1,5 секунды. Срабатывание автомата гарантировано при перегрузке, превышающей номинал в 10 раз (переменный ток), а для цепи постоянного тока это значение составит – 15 раз. Выключатели с характеристикой С устанавливаются в сетях, предусматривающих наличие смешанной нагрузки и умеренное повышение тока во время пуска. В бытовых электрощитах устанавливаются автоматы именно этого типа.

Характеристика D: отличительная особенность – очень большая перегрузочная способность. Минимальное значение тока для срабатывания – десятикратное превышение номинала, тепловой расцепитель сработает за 0,4 секунды. Срабатывание гарантировано при нагрузке в 20 номиналов. Назначение автоматических выключателей с характеристикой D – подключение электродвигателей с большими пусковыми токами.

Характеристика К: отличительная особенность – большой разброс между максимальными значениями токов срабатывания автомата для цепей постоянного и переменного тока. Минимальное значение тока, необходимого для срабатывания электромагнитного расцепителя – восьмикратное превышение номинального значения. Срабатывание гарантировано при значениях для цепей постоянного и переменного тока – 18-ти и 12-ти кратное превышение номинала соответственно. Время срабатывания автомата – 0,2 секунды. Тепловому расцепителю для срабатывания достаточно превышения номинала в 1,05 раза. Применение – подключение исключительно индуктивной нагрузки.

Характеристика Z: отличается довольно не высоким уровнем тока, необходимого для гарантированного срабатывания. Минимальное значение для срабатывания автомата – два номинала, гарантированное срабатывание при трех номиналах для переменного тока, и 4,5 номинала для постоянного. Тепловому расцепителю с характеристикой Z, как и для характеристики К, для срабатывания достаточно превышение номинала в 1,05 раза. Применение автоматов с характеристикой Z – подключение электронных устройств.

Нагрев кабелей при коротком замыкании (часть 1)

Как видно из графика на Рис. 1, при незначительном уменьшении тока короткого замыкания ниже порога срабатывания электромагнитного расцепителя время срабатывания автоматического выключателя определяется тепловым расцепителем и достигает величины порядка 6 секунд.

Рис. 1 Время – токовая характеристика автоматов группы С.

   Попробуем выяснить, что происходит с кабелями за промежуток времени, в течение которого сработает тепловой расцепитель. Для этого необходимо вычислить зависимости температуры жил кабелей от времени прохождения по ним токов, близких к порогу срабатывания электромагнитного расцепителя.

    В Таблице 1 даны расчетные значения температур жил кабелей в зависимости от продолжительности короткого замыкания (при разных токах) для кабеля с медными жилами сечением 1,5 кв. мм. Кабель данного сечения повсеместно используется в осветительных групповых сетях жилых и общественных зданий.

        Для вычисления температур жил кабелей использована методика расчета из ГОСТ Р МЭК 60949-2009 «Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева».

Температура жил кабеля  определяется по формуле:

 

Θf = (Θi +β)∙exp(IAD2∙t/K2∙S2) – β               (1)

где, Θf — конечная температура жил кабеля оС;

Θi– начальная температура жил кабеля оС;

β – величина, обратная температурному коэффициенту сопротивления при 0 °C, К, для меди β=234,5;

K – постоянная, зависящая от материала токопроводящего элемента, А · с1/2/мм2,для меди K=226;

t – длительность короткого замыкания, с;

S – площадь поперечного сечения токопроводящей жилы, мм2;

ISC — известный максимальный ток короткого замыкания (среднеквадратичное значение), А;

IAD=ISC/ε    — ток короткого замыкания, определенный на основе адиабатического нагрева (среднеквадратичное значение), А;

ε – коэффициент, учитывающий отвод тепла в соседние элементы;

 

X, Y — постоянные, используемые в упрощенной формуле для жил и проволочных экранов, (мм2/с)1/2; мм2/с, для кабелей с медными жилами и изоляцией из ПВХ пластиката X=0,29 и Y=0,06;

Вычисления произведены для температуры кабеля до короткого замыкания 55 градусов. Такая температура соответствует рабочему току, проходящему по кабелю до возникновения короткого замыкания порядка 0,5 – 0,7 от предельно допустимого длительного тока при температуре окружающей среды 30 – 35 градусов. В зависимости от предполагаемых условий эксплуатации электроустановки температура жил кабелей до короткого замыкания при проектировании электрической сети может быть изменена.

 

Таблица 1

Тнач, град

Сеч. жил, мм.кв

Ток    к.з.,       A

Температура медных жил кабеля с изоляцией из ПВХ пластиката  град., при коротком замыкании длительностью, сек:

 
 

1

2

3

4

6

8

12

20

40

60

120

240

 

1

55

1,5

30

57

58

59

61

63

64

67

71

78

82

89

96

 

2

55

1,5

50

60

64

68

71

77

81

90

103

123

137

161

183

 

3

55

1,5

70

65

73

80

87

99

109

127

156

204

237

298

359

 

4

55

1,5

80

68

79

88

97

113

128

153

193

264

314

407

504

 

5

55

1,5

90

71

85

98

110

131

150

184

240

342

415

558

713

 

6

55

1,5

100

75

93

109

124

151

176

221

298

442

550

770

 —

 

7

55

1,5

110

80

101

121

140

175

208

267

370

575

733

 —

 —

 

8

55

1,5

120

85

111

136

159

203

245

322

461

749

983

 —

— 

 

9

55

1,5

130

90

122

152

180

236

288

389

575

982

 —

 —

— 

 

10

55

1,5

140

96

134

170

205

273

340

470

720

 —

— 

— 

 —

 

11

55

1,5

150

103

147

190

233

318

402

569

904

 —

— 

 —

 —

 

12

55

1,5

160

110

162

214

265

369

474

691

 —

— 

 —

 

 

    Из Таблицы 1 видно, что максимальный ток короткого замыкания (при несрабатывании электромагнитного расцепителя), который не вызывает нагрев жил выше 160 градусов за время 6 секунд равен примерно 100 А. То есть кабель с сечением 1,5 мм2 можно защищать автоматическим выключателем группы «С» с номинальным током не более 10А.

    При изготовлении кабелей сечение жил часто занижают. Занижение сечения на 10% обычное явление. На рынках не сложно найти кабели и с большим занижением сечения.

    В Таблице 2 даны расчетные значения температур жил кабелей при занижении сечения на 10%. Как видно из таблицы, такой кабель автоматический выключатель С10 защищает не со 100 процентной надежностью.

    Для наиболее ответственных объектов, в особенности имеющих строительные конструкции из сгораемых материалов, целесообразно выбор автоматического выключателя при проектировании электроустановки осуществлять по Таблице 3, в которой сечения жил даны с 20% занижением. Защиту таких кабелей обеспечит автоматический выключатель С6, либо В10, у которого кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя к номинальному току срабатывания теплового расцепителя находится в пределах от 3 до 5. Это позволит существенно увеличить надежность электропроводки.

 

 

 

 

A, B, C и D. Это свойство определяет ток короткого замыкания, при котором автомат разомкнет цепь, тем самым отключит сеть и приборы, которые были подключены к сети. По этому свойству авт

Тема: на какие разновидности делятся электроавтоматы, их типы и классификация.

Автоматический выключатель представляет собой электротехническое устройство, основным назначением которого является совершение переключение своего рабочего состояния при возникновении определённой ситуации. Автоматы электрические совмещают в себе два устройства, это обычный выключатель и магнитный (или тепловой) расцепитель, задачей которого является своевременный разрыв электрической цепи в случае превышения порогового значения силы тока. Автоматические выключатели, как и все электрические устройства, также имеют различные разновидности, что их разделяет на определённые типы. Давайте ознакомимся с основными классификациями автоматических выключателей.

1» Классификация автоматов по количеству полюсов:

А) однополюсные автоматы

б) однополюсные автоматы с нейтралью

в) двухполюсные автоматы

г) трехполюсные автоматы

д) трехполюсные автоматы с нейтралью

е) четырехполюсные автоматы

2» Классификация автоматов по типу расцепителей.

В конструкцию различных видов автоматических выключателей, обычно, входят 2 основных типа расцепителей (размыкателей) — электромагнитный и тепловые. Магнитные служат для электрической защиты от короткого замыкания, а тепловые размыкатели предназначены в основном для защиты электрических цепей по определённому току перегрузки.

3» Классификация автоматов по току расцепления: В, С, D, (A, K, Z)

ГОСТ Р 50345-99, по току мгновенного расцепления автоматы разделяются на такие типы:

А) тип «B» — свыше 3 In до 5 In включительно (In — это номинальный ток)

б) тип «C» — свыше 5 In до 10 In включительно

В) тип «D» — свыше 10 In до 20 In включительно

Производителей автоматов в Европе имеют несколько иную классификацию. К примеру, у них имеется дополнительный тип «A» (свыше 2 In до 3 In). У некоторых производителей автоматических выключателей также существуют дополнительные кривые выключения (у АВВ автоматы с кривыми K и Z).

4» Классификация автоматов по роду тока в цепи: постоянного, переменного, обоих.

Номинальные электрические токи для основных цепей расцепителя подбирают из: 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300 А. Также дополнительно выпускаться автоматы на номинальные токи основных электроцепей автоматов: 1500; 3000; 3200 А.


5» Классификация по наличию токоограничения:

а) токоограничивающие

б) нетокоограничивающие

6» Классификация автоматов по видам расцепителей:

А) с максимальным расцепителем тока

б) с независимым расцепителем

в) с минимальным либо нулевым расцепителем напряжения

7» Классификация автоматов по характеристике выдержки времени:

А) без выдержки времени

б) с выдержкой времени, независимой от тока

в) с выдержкой времени, обратно зависимой от тока

г) с сочетанием указанных характеристик

8» Классификация по наличию свободных контактов: с контактами и без контактов.

9» Классификация автоматов по способу подсоединения внешних проводов:

А) с задним присоединением

б) с передним присоединением

в) с комбинированным присоединением

г) с универсальным присоединением (и передним и задним).


10» Классификация по виду привода:
с ручным, с двигательным и с пружинным.

P.S. У всего есть свои разновидности. Ведь если бы существовала только одна единвещь в своём единственном экземпляре, это было бы как минимум просто скучно и слишком ограниченно! Тем многообразие и хорошо, что в нём можно выбрать именно то, что максимум соответствует своим потребностям.

Автоматическими выключателями называются приборы, отвечающие за защиту электроцепи от повреждений, связанных с воздействием на нее тока большой величины. Слишком сильный поток электронов способен вывести из строя бытовую технику, а также вызвать перегрев кабеля с последующим оплавлением и возгоранием изоляции. Если вовремя не обесточить линию, это может привести к пожару, Поэтому, в соответствии с требованиями ПУЭ (Правила устройства электроустановок), эксплуатация сети, в которой не установлены электрические автоматы защиты, запрещена. АВ обладают несколькими параметрами, один из которых – время токовая характеристика автоматического защитного выключателя. В этой статье мы расскажем, чем различаются автоматические выключатели категории A, B, C, D и для защиты каких сетей они используются.

Особенности работы автоматов защиты сети

К какому бы классу ни относился автоматический выключатель, его главная задача всегда одна – быстро определить появление чрезмерного тока, и обесточить сеть раньше, чем будет поврежден кабель и подключенные к линии устройства.

Токи, которые могут представлять опасность для сети, подразделяются на два вида:

  • Токи перегрузки. Их появление чаще всего происходит из-за включения в сеть приборов, суммарная мощность которых превышает ту, что линия способна выдержать. Другая причина перегрузки – неисправность одного или нескольких устройств.
  • Сверхтоки, вызванные КЗ. Короткое замыкание происходит при соединении между собой фазного и нейтрального проводников. В нормальном состоянии они подключены к нагрузке по отдельности.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя – на видео:

Токи перегрузки

Величина их чаще всего незначительно превышает номинал автомата, поэтому прохождение такого электротока по цепи, если оно не затянулось слишком надолго, не вызывает повреждения линии. В связи с этим мгновенного обесточивания в таком случае не требуется, к тому же нередко величина потока электронов быстро приходит в норму. Каждый АВ рассчитан на определенное превышение силы электротока, при котором он срабатывает.

Время срабатывания защитного автоматического выключателя зависит от величины перегрузки: при небольшом превышении нормы оно может занять час и более, а при значительном – несколько секунд.

За отключение питания под воздействием мощной нагрузки отвечает тепловой расцепитель, основой которого является биметаллическая пластина.

Этот элемент нагревается под воздействием мощного тока, становится пластичным, изгибается и вызывает срабатывание автомата.

Токи короткого замыкания

Поток электронов, вызванный КЗ, значительно превосходит номинал устройства защиты, в результате чего последнее немедленно срабатывает, отключая питание. За обнаружение КЗ и немедленную реакцию аппарата отвечает электромагнитный расцепитель, представляющий собой соленоид с сердечником. Последний под воздействием сверхтока мгновенно воздействует на отключатель, вызывая его срабатывание. Этот процесс занимает доли секунды.

Однако существует один нюанс. Иногда ток перегрузки может также быть очень большим, но при этом не вызванным КЗ. Как же аппарат должен определить различие между ними?

На видео про селективность автоматических выключателей:

Здесь мы плавно переходим к основному вопросу, которому посвящен наш материал. Существует, как мы уже говорили, несколько классов АВ, различающихся по времятоковой характеристике. Наиболее распространенными из них, которые применяются в бытовых электросетях, являются устройства классов B, C и D. Автоматические выключатели, относящиеся к категории A, встречаются значительно реже. Они наиболее чувствительны и используются для защиты высокоточных аппаратов.

Между собой эти устройства различаются по току мгновенного расцепления. Его величина определяется кратностью тока, проходящего по цепи, к номиналу автомата.

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.

Защиту от перегрузок в таких линиях обеспечивает реле максимального тока, автоматический выключатель только предохраняет сеть от повреждений в результате воздействия сверхтоков короткого замыкания.

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.

Это позволит соблюсти селективность защитных автоматов (избирательность), и при КЗ в одной из веток не будет происходить обесточивания всего дома.

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.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели время токовые характеристики защитных автоматов, классификацию этих устройств в соответствии с ПУЭ, а также разобрались, в каких цепях устанавливаются приборы различных категорий. Полученная информация поможет вам определить, какое защитное оборудование следует использовать в сети, исходя из того, какие устройства к ней подключены.

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

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

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

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

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

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

Автомат защищает электропроводку от повреждения изоляции большим током.

Число полюсов

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

Особенности автоматов с одним полюсом

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

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

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

Свойства автоматов с двумя полюсами

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

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

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

Трехполюсные электрические автоматы

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

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

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

Использование четырехполюсного автомата

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

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

Время-токовая характеристика

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

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

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

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

Время-токовые характеристики определяют, через какое время сработает защита, и какие параметры силы тока при этом возникнут. Чем больше перегрузка тем быстрее сработает автомат.

Электрические автоматы с маркировкой «В»

Автоматические выключатели категории «В», способны отключаться за 5 — 20 с. При этом значение тока составляет от 3 до 5 номинальных значений тока ≅0.02 с. Такие автоматы используются для защиты бытовых устройств, а также всей электропроводки квартир и домов.

Свойства автоматов с маркировкой «С»

Электрические автоматы этой категории могут выключиться за время 1 — 10 с, при 5 — 10 кратной токовой нагрузке ≅0.02 с. Такие применяют во многих областях, наиболее популярны для домов, квартир и других помещений.

Значение маркировки « D» на автомате

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

Электродвигатели со значительной мощностью чаще всего подключают через электрические автоматы с характеристикой «D», т.к. пусковой ток высокий.

Номинальный ток

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

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

Принцип действия электрических автоматов
Обычный режим

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

Режим перегрузки

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

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

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

Режим короткого замыкания

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

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

Автоматические выключатели — устройства, которые обеспечивают защиту проводки в условиях короткого замыкания, при подключении нагрузки с показателями, превышающими установленные значения. Их следует выбирать с особым вниманием. Важно учитывать типы автоматических выключателей, их параметры.

Автоматы разных типов

Характеристики автоматов

Выбирая автоматический выключатель, имеет смысл ориентироваться на характеристики устройства. Это показатель, по которому можно определить чувствительность устройства к возможному превышению значений тока. Разные виды автоматических выключателей имеют свою маркировку — по ней легко понять, насколько оперативно оборудование будет реагировать на превышение значений тока к сети. Некоторые выключатели реагируют мгновенно, другие активизируются в течение определенного периода времени.

  • А — маркировка, которая проставляется на самых чувствительных моделях оборудования. Автоматы такого типа сразу же регистрируют факт перегрузки и оперативно реагируют на нее. Они используются с целью защиты оборудования, характеризующегося высокой точностью, а вот в быту их встретить практически невозможно
  • В — характеристика, которой обладают выключатели, срабатывающие с несущественной задержкой. В быту выключатели с соответствующей характеристикой используются вместе с компьютерами, современными ЖК-телевизорами и другой дорогостоящей бытовой техникой
  • С — характеристика автоматов, которые имеют наиболее широкое распространение в быту. Оборудование начинает функционировать с небольшой задержкой, которой бывает достаточно для отложенной реакции на зарегистрированные сетевые перегрузки. Сеть отключается прибором только в том случае, если у нее есть неисправность, действительно имеющая значение
  • D — характеристика выключателей, обладающих минимальной чувствительностью к превышению показателей тока. В основном, подобные устройства используются в рамках подвода электричества к зданию. Они устанавливаются в щитках, под их контролем находятся практически все сети. Такие устройства выбираются в качестве запасного варианта, так как они активизируются только в том случае, если автомат вовремя не включился.

Все параметры автоматических выключателей написаны на лицевой части

Важно! Специалисты считают, что идеальные показатели автоматических выключателей должны варьироваться в определенных пределах. Максимум — 4,5 кА. Только в этом случае контакты будут под надежной защитой, и разряды тока будут отводиться в любых условиях, даже при превышении установленных показателей.

Типы автоматов

Классификация автоматических выключателей основана на их типах и особенностей. Что касается типов, то можно выделить следующее:

  • Номинальные показатели способности к отключению — речь идет об устойчивости контактов выключателя к воздействию токов с высокими показателями, а также к условиям, в которых происходит деформация цепи. В таких условиях возрастает риск подгорания, который нейтрализуется благодаря появлению дуги и повышением температуры. Чем более качественным, прочным является материал изготовления оборудования, тем более высокими являются его соответствующие способности. Такие выключатели стоят дороже, однако их характеристики полностью оправдывают цену. Выключатели служат долго, не требуют регулярной замены
  • Калибровка номинала — речь идет о параметрах, в которых оборудование работает в нормальном режиме. Они устанавливаются еще на этапе производства оборудования, и уже в процессе его использования не регулируются. Данная характеристика позволяет понять, насколько сильные перегрузки способен выдерживать аппарат, период времени его работы в таких условиях
  • Уставка — обычно этот показатель отображается в виде маркировки на корпусе оборудования. Речь идет о максимальных значениях тока в нестандартных условиях, которая, даже при частом отключении, не окажет никакого влияния на функционирование аппарата. Выражается уставка в токовых единицах, маркируется латинскими буквами, цифровыми значениями. Цифры, в данном случае, отображают номинал. Латинские буквы можно увидеть в маркировке только тех автоматов, которые изготовлены в соответствии со стандартами DIN

Электричество очень полезное и вместе с тем опасное изобретение. Помимо прямого воздействия тока на человека, существует еще и большая вероятность возгорания при несоблюдении подключения электропроводки. Объясняется это тем, что электрический ток, проходя через проводник, нагревает его, и особенно высокие температуры возникают в местах с плохим контактом или же при коротком замыкании. Для предотвращения таких ситуаций применяются автоматы.

Что такое

Это специально сконструированные аппараты, основная задача которых — защита проводки от оплавления. В целом автоматы не спасут от поражения электрическим током и не защитят технику. Они созданы для предотвращения перегрева.

Методика их работы основана на размыкании электрической цепи в нескольких случаях:

  • короткое замыкание;
  • превышение силы тока, текущей по проводнику для этого не предназначенного.

Как правило, автомат устанавливается на вводе, то есть защищает следующий за ним участок цепи. Так как для разведения к различным типам устройств применяется разная проводка, то, значит, и приборы защиты должны уметь срабатывать при разных токах.

С виду может показаться, что достаточно установить просто самый мощный автомат и нет проблем. Однако, это не так. Ток большой силы, на который не сработал может перегреть проводку и, как следствие, стать причиной пожара.

Установка автоматов малой мощности будет каждый раз разрывать цепь, как только к сети будут подключены два или более мощных потребителя.

Из чего состоит автомат?

Обычный автомат состоит из следующих элементов:

  • Ручка взвода. С помощью неё можно произвести включение автомата после его срабатывания или же отключить, чтобы обесточить цепь.
  • Механизм включения.
  • Контакты. Обеспечивают соединение и разрыв цепи.
  • Клеммы. Подключаются к защищаемой сети.
  • Механизм, срабатывающий по условию. Например, биметаллическая тепловая пластина.
  • Во многих моделях может присутствовать регулировочный винт, для корректировки номинального значения силы тока.
  • Дугогасительный механизм. Присутствует на каждом из полюсов прибора. Представляет собой небольшую камеру, в которой размещены омедненные пластины. На них дуга гасится и сходит на нет.

В зависимости от производителя, модели и назначения, автоматы могут оснащаться дополнительными механизмами и устройствами.

Устройство механизма отключения

В автоматах имеется элемент, производящий разрыв электрической цепи при критических значениях тока. Их принцип работы может быть основан на разных технологиях:

  • Электромагнитные приборы. Отличаются большой скоростью реакции на короткое замыкание. При действии токов недопустимой величины срабатывает катушка с сердечником, который, в свою очередь, отключает цепь.
  • Тепловые. Основной элемент такого механизма — биметаллическая пластина, которая начинает деформироваться под нагрузкой токов большой силы. Выгибаясь, оказывает физическое воздействие на элемент, разрывающий цепь. Примерно по такой же схеме работает электрический чайник, который способен отключаться сам при закипании воды в нем.
  • Существуют также и полупроводниковые системы размыкания цепи. Но в бытовых сетях используются они крайне редко.

по значениям тока

Различаются приборы по характеру срабатывания на излишне высокое значение тока. Существуют 3 наиболее популярных типа автоматов — B, C, D. Каждая литера означает коэффициент чувствительности прибора. Например, автомат типа D имеет значение от 10 до 20 xln. Как это понимать? Очень просто — чтобы понять диапазон, при котором способен сработать автомат, нужно умножить цифру рядом с литерой на значение. То есть прибор с маркировкой D30 будет отключаться при 30*10…30*20 или от 300 А до 600 А. Но такие автоматы используются в основном в местах с потребителями, которые имеют большие пусковые токи, например, электродвигатели.

Автомат типа B имеет значение от 3 до 5 xln. Стало быть, маркировка B16 означает срабатывание при токах от 48 до 80А.

Но самый распространённый тип автоматов — С. Используется практически в каждом доме. Его характеристики — от 5 до 10 xln.

Условные обозначения

Разные типы автоматов маркируются по-своему для быстрой идентификации и выбора нужного для конкретной цепи или её участка. Как правило, все производители придерживаются одного механизма, который позволяет унифицировать изделия под многие отрасли и регионы. Разберём подробнее нанесённые на автомат знаки и цифры:

  • Бренд. Обычно в верхней части автомата ставится логотип производителя. Практически все они стилизованы определенным образом и имеют свой фирменный цвет, поэтому выбрать изделие своей любимой компании будет несложно.
  • Окошко индикатора. Показывает текущее состояние контактов. Если возникла неисправность в автомате, то по нему можно определить есть ли напряжение в сети.
  • Тип автомата. Как уже описывалось выше, означает характеристику отключения при токах, значительно превышающих номинальный. Чаще в быту используются C и чуть реже B. Отличия типов электрических автоматов B и C не так существенны;
  • Номинальный ток. Показывает значение силы тока, который может выдержать длительную нагрузку.
  • Номинальное напряжение. Очень часто данный показатель имеет два значения, написанных через «слэш». Первый — для однофазной сети, второй — для трехфазной. Как правило, в России используется напряжение в 220 В.
  • Предельный ток выключения. Означает максимально допустимый ток короткого замыкания, при котором автомат отключится без выхода из строя.
  • Класс токоограничения. Выражается в одной цифре или же отсутствует совсем. В последнем случае принято считать номер класса 1. Данная характеристика означает время, на которое ограничивается ток короткого замыкания.
  • Схема. На автомате можно встретить даже схему подключения контактов с их обозначениями. Находится она практически всегда в верхней правой части.

Таким образом, взглянув на фронтальную часть автомата, можно сразу установить, к какому типа тока он предназначен и на что способен.

Какой выбрать?

При выборе защитного прибора все же одной из главных характеристик считается именно номинальный ток. Для этого нужно определить, какую силу тока требует совокупность всех устройств потребителей в доме.

А так как электричество течёт по проводам, то от его сечения зависит необходимая для нагревания сила тока.

Наличие полюсов также играет немаловажную роль. Чаще всего применяется такая практика:

  • Один полюс. Цепи с приборами освещения и розетками, к которым будут подключаться простые приборы.
  • Два полюса. Применяется для защиты проводки, проведённой к электроплитам, стиральным машинкам, отопительным приборам, водонагревателям. Также может устанавливаться в качестве защиты между щитом и помещением.
  • Три полюса. Используется преимущественно в трехфазных цепях. Это актуально для промышленных или же околопромышленных помещений. Небольшие мастерские, производства и им подобные.

Тактика установки автоматов происходит от большего к меньшему. То есть сначала монтируется, например, двухполюсной, затем однополюсной. Далее идут устройства с мощностью, уменьшающейся на каждом шаге.

  • При выборе стоит ориентироваться не на электроприборы, а на проводку, так как именно её будут защищать автоматические выключатели. Если она старая, то рекомендуется заменить её, чтобы можно было использовать наиболее оптимальный вариант автомата.
  • Для таких помещений, как гараж, или на время проведения ремонтных работ стоит выбрать автомат с номинальным током побольше, так как различные станки или сварочные аппараты имеют довольно большие показатели силы тока.
  • Имеет смысл комплектовать весь набор защитных механизмов от одного и того же производителя. Это поможет избежать несоответствия номинальных токов между приборами.
  • Приобретать автоматы лучше в специализированных магазинах. Так можно избежать покупки некачественной подделки, которая может привести к плачевным последствиям.

Заключение

Какой бы простой ни казалась разводка цепи по помещению, всегда нужно помнить о безопасности. Использование автоматов в значительной степени помогает избежать перегрева и, как следствие, её возгорания.

Причины срабатывания автоматического выключателя в щитке

Автор newwebpower На чтение 8 мин. Просмотров 150 Опубликовано Обновлено

Короткое замыкание (КЗ) в проводке является наиболее частой причиной срабатывания защитного автоматического выключателя. Далеко не всегда КЗ в электропроводке приводит к разрушению проводов — после повторного включения автомата проводка может исправно функционировать некоторое время до повторного срабатывания защиты.

Если исключены неисправности автоматического выключателя, то причину его частого срабатывания следует искать в повторяющемся коротком замыкании электропроводки.

Если имеется в наличии генератор звуковой частоты и радиоприемник, то при подаче сигнала на закороченный участок электропроводки, он будет выполнять роль антенны, но только до места короткого замыкания.



К сожалению, данный метод может не сработать при хаотически повторяющемся коротком замыкании, которое может не возникнуть при низком напряжении испытательного сигнала.

Выявление повторяющегося короткого замыкания

Иногда разрывы в изоляции происходят из-за старения проводов – изоляционный слой теряет пластичность, пересыхает, и в нем появляются трещины. Из-за нагрева электрическим током металл проводника расширяется, что приводит к искривлению проводов и возникновению КЗ.

Потрескавшаяся от старости изоляция на проводах

Данное явление часто имеет тенденцию к повторению. То есть, за то время, которое требуется хозяевам дома, чтобы повторно включить автомат, электропроводка успевает остыть, металл сжимается, и провода перестают контактировать.

Если автомат выбивает часто без явных причин, при наличии нагрузки, не выходящей за рамки предельно допустимой, то наиболее вероятной причиной является тепловая деформация проводов с поврежденной изоляцией.

Обнаружение и ремонт поврежденных часто замыкающихся участков электропроводки сильно затруднен из-за того, что провода скрыты под слоем штукатурки. Но наиболее сильный нагрев проводов наблюдается у точек их соединения в распределительных коробках.

Сильно оплавившаяся изоляция проводов возле клеммных колодок

Поэтому, первым делом нужно осмотреть все распределительные коробки по пути прохождения линии, на которой выбивает автомат, включая все разветвления.

Поскольку кратковременная дуга, возникающая при коротком замыкании, практически всегда оставляет следы в виде оплавленной изоляции и характерной черной сажи на проводах, то уже при визуальном осмотре коробок можно обнаружить причину срабатывания автоматических выключателей.

Вскрытие и осмотр распределительной коробки

Характерный запах паленой изоляции, явственно ощущаемый в комнате, и становящийся особенно сильным при разборе распределительной коробки, также может указывать на короткое замыкание в электропроводке.

Если в самой коробке следов КЗ не обнаружено, то запах может доноситься от проводки поблизости – даже если провода вмурованы в штукатурку, вследствие различных тепловых коэффициентов расширения у проводов будут образовываться микроскопические воздушные каналы, по которым будет распространяться запах от горения изоляции во время короткого замыкания.

Выявление срабатывания автомата без нагрузки

Без специальных приборов, типа тепловизора, или генератора и приемника сигнала, очень трудно локализовать проблемный участок электропроводки. Но проявив терпение и смекалку, проводя исследования и осмотр проводки, можно выявить и устранить ее неполадки.

Обнаружение местоположения короткого замыкания

Вначале нужно выяснить, выбивает ли автомат без нагрузки. То есть, электропроводка должна находиться под напряжением, но ток будет отсутствовать, так как все электроприборы отключены.

Если автомат сработает в этом случае, то причиной КЗ могут быть тепловые расширения стен, ветровые или сейсмические колебания самого дома. Необходимо исследовать стены на наличие трещин – в данном месте изоляция проходящей электропроводки может быть повреждена.

Трещина в стене способна повредить проходящую рядом электропроводку

Часто сильные вибрации могут приводить к резонансным колебаниям подпружиненных проводов, что будет заставлять их иногда соприкасаться. Осмотр распределительных коробок поможет выявить следы возникающих при этом коротких замыканий.

Еще одной причиной срабатывания автомата без нагрузки может быть повреждение изоляции и попадание влаги на поврежденный участок.

Влага может появиться от протекания поврежденного водопровода или теплоцентрали. Мокрое пятно не всегда может выступать наружу стены, к тому же, его обнаружение затрудняется слоем обоев.

Внизу распределительной коробки видны следы ржавчины и отложения извести

Периодическое протекание водопроводных коммуникаций, высыхание стены и повторное намокания могут быть причиной частого, но хаотического срабатывания защиты в щитке. Данные утечки тока можно выявить, проверив сопротивление между проводами линий и заземлением – оно должно составлять мегаомы и больше.

Срабатывание автомата под нагрузкой, ниже номинальной

Если при выключенных электроприборах автомат не срабатывает, то, возможно причина кроется в самой нагрузке.

Чтобы не перетаскивать крупные электроприборы к другой розетке, их можно временно подключить на иную линию с помощью удлинителей, при условии, что поперечное сечение их проводов соответствует нагрузке.

Если автомат выбивает на линии, к которой также подключены электроосветительные приборы, то их тоже необходимо проверить – выделяемое тепло лампами может влиять на тепловое расширение проводов подключения.

Опустить декоративный колпак люстры, чтобы осмотреть соединения проводов

Если все электроприборы, составляющие нагрузку автомата, прошли визуальную проверку или проверены на других автоматических выключателях, а проблемное защитное устройство всё равно срабатывает при нагрузке, то причину следует искать в электропроводке, при условии, что распределительные коробки тщательно осмотрены и проверены.

Поэтапный метод обнаружения неисправной проводки

Алгоритм поиска проблемного участка электропроводки может быть таким – вначале нужно зафиксировать (приблизительно), при каком токе (нагрузке) сработал автомат. Это можно сделать, учтя, какие электроприборы в это время были включены.

Данную суммарную нагрузку следует подключить к ближайшей к автомату розетке.

Чтобы долго не ждать, нагрузку можно увеличить до номинальной для автомата, защищающего данную линию. Если во время работы данного оборудования, подключенного к одной розетке, автомат сработает, то неполадка кроется именно в данном участке цепи – линия подключения розетки, распределительная коробка, и проводка от нее к щитку.

Причиной повторяющегося короткого замыкания могут быть оплавленные провода подключения розетки

Разобрав коробку, можно подключить тестовую нагрузку к вводному участку проводки, идущей от щитка. Если срабатывание повторится – то проблемный участок будет найден. Его придется заменить, или проложить временно отрезок наружной проводки к распределительной коробке.

Если, спустя продолжительное время, от нагрузки на ближайшей к щитку розетке автомат не сработал, подобное испытание производят со всеми розетками, подключенными к данной коробке. При исправной работе автомата только с данной коробкой, испытания переносят к следующей распределительной коробке проверяемой линии.

Для проведения данных испытаний необходимо иметь схему домашней электропроводки. Если схемы нет, то все остальные автоматы в щитке необходимо выключить – это исключит подключение к соседним выключателям.

Схема квартирной электропроводки

Поэтапное прохождение всех розеток и распределительных коробок методом подключения нагрузки позволит выявить поврежденный участок электропроводки между двумя распределительными коробками, или между коробкой и розеткой.

Элемент случайности

Как уже говорилось, необходимо терпение при поиске неполадок подобным методом исключения исправных участков путем испытаний – ведь автомат сработает не сразу, и на время его срабатывания влияют такие факторы как температура в щитке и в электропроводке, напряжение сети и состояние проводки на данный момент.

Иногда нагрев соседних проводов от другой линии может дополнительно деформировать замыкающиеся проводники. В этом случае отсутствие нагрузки на соседних линиях не позволит испытаниям выявить место неполадки.

Поэтому следует как можно тщательней запомнить все условия, при которых срабатывала защита, чтобы их воссоздать при тестовых испытаниях проводки.

К тому же, существует элемент случайности, который вообще как-то воссоздать, рассчитать и предвидеть нельзя – ветер, колебания дома и стен, изменения влажности, сильные вибрации, которые также будут влиять на срабатывание защиты.

Техника безопасности

Данный метод требует сосредоточенного внимания и соблюдения электробезопасности – розетка может быть не рассчитана на суммарный ток, при котором происходит срабатывание – поэтому нагрузку лучше подключать напрямую к клеммам.

При подключении нагрузки в распределительной коробке также следует обеспечить надежный контакт. Если провода спаяны, или сварены, то необязательно их рассоединять – можно намотать провода сверху, удалив изоляцию. Если подключения осуществлены при помощи колодок, то провода необходимо будет отключать.

Монтаж в коробке выполнен при помощи клеммников Wago

Естественно, перед каждым подключением тестовой нагрузки, обязательно нужно снять напряжение. Испытания лучше проводить вдвоем – чтобы один человек контролировал щиток, не допуская случайного включения напряжения посторонними людьми, а другой наблюдал за проводкой и подключенной нагрузкой.

Описанным выше способом можно выявить проблемный участок электропроводки. Чтобы найти точное местоположение короткого замыкания, необходимо использовать специальные приборы.


Определение значений короткого замыкания для автоматических выключателей

Автоматические выключатели защищают электрооборудование от повреждений, которые могут возникнуть в результате токов короткого замыкания. Однако «ток короткого замыкания» может варьироваться в зависимости от приложения. Как стандарты IEC и EN помогают разработчикам правильно определять защиту от сверхтоков в электрическом оборудовании?

Иоахим Беккер ABB Stotz-Kontakt GmbH, Гейдельберг, Германия, [email protected]

В любом современном обществе постоянное наличие электроэнергии жизненно важно.Без электроэнергии будет парализовано большинство жилых домов, коммерческих предприятий и промышленных предприятий. Эта электроэнергия должна быть доставлена ​​конечному пользователю безопасно и надежно, и именно здесь распределительные устройства играют важную роль. Из-за очевидных опасностей такое распределительное устройство или местный распределительный щит должны быть спроектированы так, чтобы защищать установку от неисправностей путем отключения неисправной цепи и, одновременно, обеспечения непрерывной работы незатронутых цепей.

Типы выключателей
Короткое замыкание подвергает оборудование большой нагрузке.Поэтому при проектировании распределительного устройства или распределительного щита необходимо учитывать тепловые и динамические нагрузки, вызванные максимальным током короткого замыкания в точке подключения на месте. Для предотвращения повреждения установки (или персонала) используются устройства защиты от короткого замыкания для отключения тока короткого замыкания в точке подключения → 1.

01 Различные автоматические выключатели используются для защиты электрооборудования при возникновении токов короткого замыкания. Широкий ассортимент автоматических выключателей АББ охватывает практически все значения напряжения и тока.Показан главный автоматический выключатель ABB S753DR-E63.

Чаще всего для этой задачи переключения используются автоматические выключатели в литом корпусе (MCCB) → 2, миниатюрные автоматические выключатели (MCB), автоматические выключатели, управляемые дифференциальным током (RCCB), и автоматические выключатели, управляемые дифференциальным током, с максимальной токовой защитой (RCBO). Эти устройства имеют маркировку с указанием их максимальной способности к короткому замыканию, чтобы производитель панелей мог выбрать правильный продукт для применения. Такие выключатели подходят для отключения, но обычно также устанавливаются выключатели-разъединители, чтобы оборудование можно было полностью обесточить для обслуживания или ремонта.

02 Низковольтный автоматический выключатель в литом корпусе ABB A1 (соответствует IEC / EN 60947-2).

Непрерывный ток короткого замыкания
Низковольтные установки обычно питаются от трансформаторов. В такой низковольтной сети непрерывный ток короткого замыкания (I k ) рассчитывается исходя из номинального напряжения и сопротивления переменного тока (импеданса) короткого замыкания. Наложенная составляющая постоянного тока, которая медленно спадает до нуля, также существует → 3. Пиковое значение I k является важным значением для определения короткого замыкания в стандартах.

03 Характеристики токов короткого замыкания.

Стандарты, относящиеся к автоматическим выключателям
В зависимости от конкретного применения, когда проектировщик определяет автоматические выключатели или связанное оборудование для защиты силовых сетей, могут использоваться различные стандарты:
• Стандарт IEC / EN 60898-1 применяется к автоматическим выключателям для максимальной токовой защиты в домашних условиях и аналогичных установках — например, в магазинах, офисах, школах и небольших коммерческих зданиях.Эти выключатели предназначены для использования людьми, не прошедшими инструктаж, и без необходимости обслуживания.
• Стандарт IEC / EN 60947-2 применяется к автоматическим выключателям, используемым в основном в промышленных приложениях, к которым имеют доступ только проинструктированные люди.
• Выключатели-разъединители испытаны на соответствие стандарту IEC / EN 60947-3.
• Сборка КРУЭ или распределительные щиты проверены на соответствие стандарту IEC / EN 61439.

Из-за разной области применения стандартов в некоторых случаях для одного и того же электрического процесса используются разные определения.Следовательно, инженер должен убедиться, что он полностью понимает, какое конкретное определение, например, способности к короткому замыканию, применимо к конструкции, над которой он работает.

Автоматические выключатели и IEC / EN 60898-1
IEC / EN 60898-1 определяет номинальную способность к короткому замыканию (I cn ) как отключающую способность в соответствии с заданной последовательностью испытаний. Эта последовательность испытаний не включает способность автоматического выключателя выдерживать 85 процентов своего неотключающего тока в течение определенного условного времени.Служебная отключающая способность при коротком замыкании (I cs ) — это отключающая способность в соответствии с заданной последовательностью испытаний, которая включает способность автоматического выключателя выдерживать 85 процентов своего тока без отключения в течение определенного времени.

IEC / EN 60898-1 определяет фиксированные значения отношения I cs к I cn . Значения I cs и I cn выражаются как среднеквадратические значения предполагаемых токов короткого замыкания.

Чтобы соответствовать требованиям стандарта для обеих этих характеристик короткого замыкания, необходимо проверить операции включения / выключения каждого из трех автоматических выключателей.Для разомкнутого режима ток короткого замыкания инициируется под определенным фазовым углом по отношению к форме волны напряжения. Три автоматических выключателя испытываются под разными углами. Последовательность испытаний для I cn : «O — t — CO», где «O» — это размыкание, а «CO» — размыкание, что означает, что проверяемый автоматический выключатель включается и испытывает короткое замыкание. — ток цепи на определенную продолжительность. Время «t» между операциями — 3 мин. Для I cs последовательность испытаний: «O — t — O — t — CO» для однополюсных и двухполюсных автоматических выключателей и «O — t — CO — t — CO» для трехполюсных и четырехполюсных выключателей. -полюсные автоматические выключатели.Способ, которым инициируется ток короткого замыкания, определен в стандарте, означает, что по крайней мере один испытуемый автоматический выключатель должен отключиться при наиболее значительном фазовом угле напряжения.

Автоматические выключатели и IEC / EN 60947-2
IEC / EN 60947-2 определяет предельную отключающую способность при коротком замыкании (I cu ), также известную как отключающая способность, в соответствии с заданной последовательностью испытаний. Эта последовательность испытаний включает проверку расцепителя перегрузки автоматического выключателя.В IEC / EN 60947-2 I cs — это отключающая способность в соответствии с заданной последовательностью испытаний, которая включает проверку работоспособности выключателя при номинальном токе, испытание на превышение температуры и проверку расцепителя перегрузки. IEC / EN 60947-2 определяет значения от 25 до 100 процентов для отношения I cs к I cn . Опять же, значения I cs и I cn выражаются как среднеквадратические значения предполагаемых токов короткого замыкания.Чтобы соответствовать требованиям стандарта, для обеих мощностей короткого замыкания необходимо испытать каждый из двух автоматических выключателей. Подобно МЭК / EN 60898-1, ток короткого замыкания инициируется под определенным фазовым углом по отношению к форме волны напряжения для разомкнутого режима, но здесь два автоматических выключателя испытываются под одним и тем же углом. Последовательность испытаний для I cu : «O — t — CO» и «O — t — CO — t — CO» для I cs . Время «t» между операциями снова составляет 3 мин, и для размыкания ток короткого замыкания инициируется при определенном фазовом угле напряжения, определяемом как угол, при котором достигается пиковый ток.Этот пиковый ток одновременно является номинальной включающей способностью при коротком замыкании (I см ) и выражается как номинальная предельная отключающая способность при коротком замыкании, умноженная на коэффициент, определенный в МЭК 60947-2.

Выключатели-разъединители и IEC / EN 60947-3
Когда выключатели, разъединители, выключатели-разъединители или блоки с предохранителями включены в конструкцию, используется стандарт IEC / EN 60947-3. Выключатель-разъединитель может включать и выключать ток при определенных условиях.В разомкнутом положении выключатель нагрузки обеспечивает функцию отключения.

Поскольку выключатель нагрузки не оборудован расцепителем максимального тока, он должен быть защищен автоматическим выключателем, автоматическим выключателем или предохранителем. Способность к короткому замыканию комбинации переключателя и автоматического выключателя определяется как номинальный условный ток короткого замыкания. Он выражается как значение предполагаемого тока короткого замыкания, который может выдержать выключатель нагрузки, защищенный устройством защиты от короткого замыкания (SCPD).Важно помнить, что выключатель нагрузки должен выдерживать ток, ограниченный SCPD.

Этот подход также применим для ВДТ — т. Е. Ток короткого замыкания, указанный на устройстве, является номинальным условным током короткого замыкания комбинации ВДТ с SCPD.

Еще одним значением короткого замыкания, определенным как в IEC / EN 60947-3, так и в IEC / EN 60947-2, является номинальный выдерживаемый кратковременный ток (I cw ). Это значение может применяться к выключателям (например, выключателю-разъединителю), автоматическим выключателям, таким как MCCB или воздушный автоматический выключатель (ACB), и сборным шинам.I cw — значение тока, которое оборудование может выдержать в течение определенного времени без повреждений. IEC / EN 60947-2 определяет предпочтительные значения этого времени 0,05, 0,1, 0,25, 0,5 и 1 с; IEC / EN 60947-3 определяет 1 с. Для переменного тока I cw — это среднеквадратичное значение тока.

Значение I cw важно для распределительных устройств с оборудованием, подключенным последовательно, где селективность между защитными устройствами реализуется с помощью временной задержки. Например, если фидерная цепь оборудована автоматическим выключателем, а последующие ответвленные цепи защищены автоматическими выключателями, то для достижения селективности устанавливается временная задержка для отключения автоматического выключателя.Установка между ACB и MCCB должна выдерживать указанный ток короткого замыкания в течение времени задержки ACB.

Низковольтное распределительное устройство и IEC / EN 61439-1
IEC / EN 61439-1 распространяется на низковольтные распределительные устройства и устройства управления. Для сборок с SCPD во входном блоке производитель должен указать максимальный предполагаемый ток короткого замыкания на входной клемме сборки. Для защиты сборки I cu или I cn SCPD должны быть равны предполагаемому току короткого замыкания или превышать его.Если в качестве SCPD используется автоматический выключатель с выдержкой времени, или если SCPD не встроен в сборку, необходимо указать I cw с максимальной выдержкой времени.

Пример применения: завод меди и медных сплавов
Предположим, что медный завод питается от электросети среднего напряжения 20 кВ с помощью понижающего трансформатора 20 кВ / 400 В. Номинальная мощность трансформатора S r составляет 1600 кВА, а номинальное полное сопротивление u kr составляет 6 процентов.Для распределительных трансформаторов мощностью до 3150 кВА полное сопротивление сети обычно можно не принимать во внимание. Полное сопротивление короткого замыкания трансформатора ограничивает ток короткого замыкания, который выражается как:

→ 4 показана принципиальная схема блока питания.

04 Пример конфигурации защитного устройства для такого приложения, как медный завод.

Для входящего питания используется выключатель ABB Emax E2 с номинальным током 2 500 А. Уровень распределения защищен автоматическим выключателем ABB 250 A Tmax XT4S.Конечные цепи оснащены автоматическими выключателями ABB S800C и S200P.

Чтобы добиться правильного каскадирования, выполняется следующий расчет: I cw Emax E2 (версия B) составляет 42 кА. Задержка установлена ​​на 0,1 с. Следовательно, Emax может выдерживать ток короткого замыкания. На уровне распределения I cu Tmax XT4S составляет 50 кА. Кабель между Tmax и шиной для вспомогательного распределения имеет поперечное сечение 95 мм 2 и длину 15 м.Сопротивление кабеля, указанное в технических справочниках, составляет 0,246 Ом / км.

Сопротивление трансформатора 0,00597 Ом. Таким образом, ток короткого замыкания в распределительной сети составляет:

.

При использовании автоматических выключателей S800C и S200P резервная защита не требуется, поскольку предельная мощность короткого замыкания этих устройств составляет 25 кА. Приведена полная селективность между Tmax XT4S и S800C, S200P.

Пример применения: распределение электроэнергии в большом офисном здании
Если офисное здание питается от электросети среднего напряжения 20 кВ с помощью трансформатора 20 кВ / 400 В, с S r 630 кВА и а.е. крон из 4 процентов, полное сопротивление короткого замыкания трансформатора снова ограничивает ток короткого замыкания, который составляет:

→ 5 показана принципиальная схема блока питания.

05 Пример схемы защиты для большого офисного здания.

I cu выключателя Tmax XT4 (версия N) составляет 36 кА. I cu селективного главного выключателя ABB S750DR составляет 25 кА. Следовательно, Tmax и S750DR могут отключать ток короткого замыкания. Кабель между S750DR и вспомогательной распределительной сетью имеет поперечное сечение 16 мм2 и длину 10 м. Сопротивление кабеля, указанное в технических справочниках, составляет 1,32 Ом / км.Сопротивление трансформатора 0,01012 Ом.

Ток короткого замыкания на промежуточном уровне распределения может быть рассчитан как:

При использовании MCB S200M резервная защита не требуется, поскольку максимальная допустимая нагрузка при коротком замыкании составляет 15 кА. Приведена полная селективность между S750DR и S200M.

Для MCB SD200, показанного на → 5, важен номинальный условный ток короткого замыкания. Значение для комбинации SD200 / S750DR составляет 10 кА. Следовательно, SD200 защищен S750DR, так как максимальный ток короткого замыкания в этот момент равен 9.9 кА.

Приведенные выше примеры показывают, что правильная конфигурация защитных устройств может обеспечить безопасную и надежную работу распределительного устройства в условиях короткого замыкания. Упомянутые различные стандарты IEC / EN помогают разработчикам выбрать правильные характеристики для используемых ими продуктов и, таким образом, гарантировать, что электрическая энергия продолжает поступать в приложение независимо от того, какие условия электрического сбоя возникают.

Задержка срабатывания | carlingtech.com

Автоматический выключатель — это электрический выключатель, который автоматически размыкает цепь при соблюдении определенных электрических условий.Как правило, автоматические выключатели размыкаются (срабатывают), когда электрический ток через чувствительное устройство превышает предварительно установленный номинальный ток. Карлинг. Технологии производит автоматические выключатели с гидравлическим / магнитным отключающим элементом. На примере наиболее распространенной конфигурации цепи «Последовательное отключение» следующая информация объясняет, что вызывает срабатывание гидравлических / магнитных выключателей и как рассчитываются временные задержки срабатывания.

Что вызывает срабатывание магнитного прерывателя цепи?

Конфигурация «Последовательное отключение» гидравлического / магнитного выключателя состоит из катушки измерения тока, соединенной последовательно с набором контактов.(Рисунок 1)

Рисунок 1

Внутри катушки находится немагнитная трубка задержки, в которой находится подпружиненный движущийся магнитный сердечник. Якорь связывает контакты с катушечным механизмом, который действует как электромагнит. Когда контакты разомкнуты, через автоматический выключатель не протекает ток, и катушка не вырабатывает электромагнитную энергию. Когда контакты замкнуты, начинается ток. (Рисунок 2)

Рисунок 2 — Номинальный ток или меньше

Когда через чувствительную катушку протекает нормальный рабочий или «номинальный» ток, вокруг этой катушки создается магнитное поле.Когда ток увеличивается, напряженность магнитного поля увеличивается, притягивая подпружиненный подвижный магнитопровод к полюсному наконечнику. По мере того, как сердечник движется внутрь, эффективность магнитной цепи увеличивается, создавая еще большую электромагнитную силу. Когда сердечник полностью «внутри», достигается максимальная электромагнитная сила. Якорь притягивается к полюсному наконечнику, освобождая механизм отключения, тем самым размыкая контакты. (Рисунок 3)

Рисунок 3 — Умеренная перегрузка с индуцированной задержкой

В условиях короткого замыкания результирующее увеличение электромагнитной энергии настолько быстрое, что якорь притягивается без движения сердечника, позволяя выключателю отключиться без индуцированной задержки.Это называется «мгновенное отключение». Это функция безопасности, которая обеспечивает очень быструю реакцию на отключение, когда это больше всего необходимо. (Рисунок 4)

Рисунок 4 — Состояние короткого замыкания — без индуцированной задержки

Как получаются различные задержки по времени

Время задержки срабатывания — это промежуток времени, за который движущийся металлический сердечник внутри катушки измерения тока переместится в положение «полностью включено», тем самым отключив автоматический выключатель. Задержка по времени должна быть достаточно большой, чтобы избежать ложных отключений, вызванных безопасными переходными процессами, но при этом достаточно быстрой, чтобы размыкать цепь при возникновении опасности.

Если трубка задержки заполнена воздухом, сердечник будет двигаться довольно быстро, и выключатель быстро сработает. Это характерно для выдержки времени срабатывания Ultrashort . Твердотельные устройства, которые не могут выдерживать даже короткие периоды перегрузки по току, должны использовать временную задержку срабатывания Instantaneous , которая не имеет преднамеренной временной задержки.

Когда задерживающая трубка заполнена текучей средой с низкой вязкостью и температурной стабильностью, перемещение активной зоны в полное «начальное» положение будет намеренно задерживаться.Это приводит к несколько более длительным задержкам срабатывания Medium , которые используются в приложениях общего назначения. (Рисунок 5).

Рисунок 5

При использовании жидкости с высокой вязкостью результатом будет очень большая задержка срабатывания Long . Эти задержки обычно используются в двигателях, чтобы свести к минимуму возможность ложного отключения во время длительных запусков двигателя.

Используя магнитные шунтирующие пластины в магнитной цепи, можно отклонять магнитный поток, тем самым повышая устойчивость к пусковым токам.Эти временные задержки срабатывания High Inrush не учитывают короткую длительность, высокие импульсные скачки (обычно 8 мс или меньше и до 25x номинального тока), характерные для трансформаторов, импульсных источников питания и емкостных нагрузок.

Гидравлические предохранители с задержкой имеют дополнительное преимущество, заключающееся в том, что они срабатывают немного раньше при работе в условиях более высоких температур и немного дольше в условиях более низких температур. Эта характеристика отражает потребности в защите в большинстве приложений. Обратите внимание, что время задержки отключения изменяется, но ток, необходимый для отключения выключателя, не изменяется.

Кривые задержки

Каждый тип задержки срабатывания может быть отображен в виде графика для отображения кривых времени задержки срабатывания. Эти кривые представляют собой соотношение между процентом номинального тока и временем отключения в секундах. См. Пример ниже.

Время задержки срабатывания

доступно в формате PDF для каждой серии автоматических выключателей Carling Technologies. Эти файлы PDF содержат графики и таблицы выдержек времени срабатывания, а также другие спецификации, которые можно найти на странице продукта конкретной серии на этом веб-сайте

.

Защита от перегрузки или короткого замыкания? Как защитить вашу конструкцию от обеих опасностей

В автоматических выключателях есть четыре варианта кривых задержки: тепловая, термомагнитная, гидравлически-магнитная и магнитная.Каждый из них имеет свой профиль отключения в зависимости от времени и тока, и каждый имеет различные механические характеристики.

Термовыключатели состоят из термочувствительной биметаллической ленты или диска. Этот тип технологии имеет более медленную характеристическую кривую, которая различает безопасные временные перенапряжения и длительные перегрузки. Он подходит для машин или транспортных средств, в которых пуск электродвигателей, трансформаторов и соленоидов сопровождается высокими пусковыми токами. Существуют тепловые выключатели с термоэлементами, которые обеспечивают более быстрое переключение.Они представляют собой недорогое решение для защиты бытовых приборов и печатных плат, среди прочего.

Термомагнитные выключатели сочетают в себе преимущества теплового и магнитного выключателя: они имеют тепловую задержку, которая предотвращает ложное срабатывание, вызванное нормальным пусковым током, и магнитный соленоид для быстрого срабатывания при более высоких токах (рис. 2). И стандартные тепловые, и магнитные выключатели чувствительны к температуре окружающей среды. Однако их можно выбрать для правильной работы в широком диапазоне температур.

Магнитный прерыватель цепи можно комбинировать с гидравлической задержкой, чтобы сделать его устойчивым к скачкам тока. Эти гидравлические магнитные прерыватели похожи на термомагнитные в том, что у них есть двухступенчатая кривая отклика — они обеспечивают задержку при нормальных максимальных токах, но быстро срабатывают при коротких замыканиях. Многие гидравлические магнитные выключатели доступны с набором кривых задержки для конкретных применений. На гидромагнитные выключатели не влияет температура окружающей среды, но они, как правило, чувствительны к положению.Эти прерыватели следует устанавливать в вертикальной плоскости, чтобы гравитация не влияла на движение соленоида. При установке в другом положении может потребоваться снижение номинальных характеристик.

Автоматические выключатели с чистым магнитом работают через соленоид и срабатывают почти мгновенно, как только достигается пороговый ток. Этот тип кривой задержки подходит для чувствительного оборудования, такого как телекоммуникационное оборудование, печатные платы и импульсное отключение в приложениях управления.

Различия и сходства между выключателями кривой K и D

Сравнение характеристик теплового и магнитного отключения


Миниатюрный автоматический выключатель (MCB) — это сбрасываемое защитное устройство, которое предотвращает возгорание электрических цепей и нанесение ущерба персоналу и имуществу. Это устройство, предназначенное для изоляции цепи во время перегрузки по току без использования плавкого элемента.

Есть два типа событий перегрузки по току; тепловая перегрузка и короткое замыкание.

  • Тепловая перегрузка: Тепловая перегрузка — это медленная и небольшая перегрузка по току, которая вызывает постепенное увеличение допустимой нагрузки и температуры цепи. Этот тип события характеризуется небольшим увеличением нагрузки (допустимой нагрузки) в цепи и прерывается тепловым расцепителем автоматического выключателя.
  • Короткое замыкание: Короткое замыкание — это сильная перегрузка по току, которая приводит к увеличению допустимой нагрузки цепи. Этот тип события характеризуется резким увеличением нагрузки (допустимой нагрузки) в цепи и прерывается магнитным расцепителем выключателя.
  • Отключающие характеристики

MCB графически представлены в виде диаграммы срабатывания. На диаграмме показана реакция теплового и магнитного отключающих элементов на различные ситуации перегрузки и короткого замыкания.

Компоненты кривой срабатывания

  • Область температур: Область кривой отключения, представляющая характеристики отключения биметаллического расцепителя.
    • Зона отключения имеет наклон из-за постепенной перегрузки, нагрева и изгиба термоэлемента с течением времени.
  • Магнитная область: Область кривой отключения, представляющая характеристики отключения магнитного расцепителя
    • Зона отключения не имеет наклона из-за мгновенного действия магнитного элемента во время короткого замыкания.

Примеры интерпретации кривых отключения — считывание кривых отключения

Пример 1: Характеристика теплового отключения

  • 10A B Прерыватель кривой
  • Тепловая перегрузка при 20 А

Чтобы определить время, за которое выключатель отключится при нагрузке 20 А

  • Найдите 20A в нижней части кривой — выключатель на 20A при двукратном токе равен 20A
  • Следуйте по линии допустимой нагрузки до области срабатывания «время» кривой

Прерыватель сработает при тепловой перегрузке от 10 до 100 секунд.Гарантируется, что выключатель не сработает раньше, чем через 10 секунд, и сработает не более 100 секунд. Прерыватель может сработать в любое время от 10 до 100 секунд.

Пример 2: Характеристика магнитного отключения

  • 10A B Прерыватель кривой
  • Короткое замыкание на 70A

Для определения времени, за которое выключатель отключится при коротком замыкании 70.

  • Найдите 70A в нижней части кривой — прерыватель 10A @ 7X ток равен 70A
  • Обратите внимание на «время» в нижнем левом углу оси диаграммы

Автоматический выключатель сработает при коротком замыкании между ними.001 и 01 секунды. Гарантируется, что выключатель сработает не позднее, чем за 0,01 секунды при любом коротком замыкании, равном 70А.

Общие кривые срабатывания MCB


Существует несколько типов кривых MCB, которые производители предоставляют для защиты цепей в различных приложениях. Наиболее распространены кривые B, C и D. Один производитель MCB также производит кривые K и Z.

  • Прерыватели кривой B: Отключение при токе, превышающем номинальный ток в 3-5 раз в случае короткого замыкания.Автоматические выключатели с кривой B следует применять там, где нагрузки являются резистивными и не имеют пускового тока. Идеальное применение — освещение или электронные схемы.

  • Прерыватели кривой C: Срабатывание при 6–10-кратном номинальном токе в случае короткого замыкания. Автоматические выключатели с кривой C следует применять там, где нагрузки имеют небольшой пусковой ток при запуске. Идеальное применение — это схема с небольшой трансформаторной нагрузкой.

  • Прерыватели кривой D: Срабатывание при 10-15-кратном номинальном токе.Автоматические выключатели с кривой D следует применять там, где нагрузки имеют высокий уровень пускового тока при запуске. Идеальное применение — это схема с моторной нагрузкой.

Автоматические выключатели с кривой K –vs- Автоматические выключатели с кривой D

Прерыватели кривых K и D предназначены для двигателей, в которых допустимая токовая нагрузка увеличивается быстро и мгновенно во время «пуска». Обе кривые могут «преодолевать» кратковременный скачок тока и предотвращать ложное срабатывание, обеспечивая при этом защиту цепи.

Автоматические выключатели с кривыми K и D имеют практически идентичные характеристики отключения.Характеристики срабатывания магнитного элемента идентичны для двух кривых, а характеристики срабатывания теплового элемента немного отличаются.

E-T-A Характеристики теплового отключения по кривой D в сравнении с характеристиками теплового отключения по кривой K


Пример:

  • 10A D Прерыватель кривой
  • Тепловая перегрузка при 20 А

Для определения времени, за которое выключатель отключится при нагрузке 20 А.

  • Найдите 20A в нижней части кривой — прерыватель 10A при 2X токе равен 20A
  • Следуйте по линии допустимой нагрузки до области срабатывания «время» кривой

Прерыватель сработает при тепловой перегрузке от 10 до 100 секунд.Гарантируется, что выключатель не сработает раньше, чем через 10 секунд, и сработает не более 100 секунд. Прерыватель может сработать в любое время от 10 до 100 секунд.

Давайте теперь сравним это с автоматическим выключателем на 10 А с температурной перегрузкой 20 А.

Прерыватель кривой K срабатывает при тепловой перегрузке от 6 до 350 секунд. Гарантируется, что выключатель не сработает раньше, чем через 6 секунд, и отключение не займет больше 350 секунд. Прерыватель может сработать в любое время от 6 до 350 секунд.

E-T-A Характеристики магнитного отключения по кривой D в сравнении с характеристиками магнитного отключения по кривой K


Пример:

  • Прерыватель кривой 10A K и прерыватель кривой 10A D
  • Короткое замыкание на 100 А

Оба выключателя имеют элемент, срабатывающий в 10–15 раз превышающем номинальный ток. Оба выключателя сработают при коротком замыкании в интервале от 0,001 до 0,01 секунды. И оба выключателя гарантированно сработают не позднее.01 секунда для любого короткого замыкания, равного 100А или больше.

Анализ кривых K и D


  • Магнитный элемент: Магнитный элемент MCB кривой K и кривой D идентичен. Оба выключателя прерывают короткое замыкание при токе, в 10 раз превышающем номинальный (или больший), не позднее, чем за 0,01 секунды.
  • Минимальное отключение теплового элемента: MCB с кривой D отключит перегрузку при двукратном номинальном токе за 10 секунд или больше. MCB с кривой K отключит перегрузку при двукратном номинальном токе за 6 секунд или больше.Кривая D отстает на 4 секунды по сравнению с кривой K. Дополнительные 4 секунды дают схеме больше времени для «прохождения» высокого броска при запуске и предотвращения ложных срабатываний.
  • Полоса пропускания теплового элемента: Полоса пропускания срабатывания кривой K при 2-кратном номинальном токе составляет от 6 до 350 секунд. Полоса срабатывания кривой D при 2-кратном номинальном токе составляет от 10 до 100 секунд. Различия между полосами пропускания демонстрируют точность калибровки и контроля качества.Прерыватель кривой D от E-T-A имеет гораздо меньшую полосу допуска и требует более высокого уровня регулировки во время производства и проверки контроля качества.

Развитие расцепителей автоматических выключателей в литом корпусе и их ценность для клиентов

Несмотря на то, что патент 1879 года, поданный Томасом Эдисоном, дал представление об определении того, что станет автоматическими выключателями, предохранители (применяемые один раз и выбрасываемые) были стандартом в течение первых 30-40 лет в системах распределения электроэнергии.1 В 1924 году немецкий изобретатель Хьюго Стотц создал и запатентовал то, что продавалось как перестраиваемый предохранитель (рис. 1). Это была прямая модернизация обычных панелей предохранителей того времени. Предохранитель Stotz включал в себя термоэлемент для обнаружения и размыкания контактов для отключения перегрузки или закороченных цепей2. Это был предшественник термомагнитного выключателя (рис. 2), широко используемого в современных системах распределения электроэнергии.

Как изменились автоматические выключатели со времен Stotz? Что еще более важно, как вы можете воспользоваться преимуществами новой технологии автоматических выключателей, чтобы предоставить своим клиентам более адаптированный и удобный для пользователя проект? В этой краткой статье особое внимание будет уделено эволюции расцепителя автоматического выключателя и ценности, которую эта эволюция дает клиентам.

Автоматический выключатель и расцепитель

Чтобы понять, что такое расцепитель, давайте вернемся к определению автоматического выключателя. Автоматический выключатель — это механическое переключающее устройство, предназначенное для автоматического обнаружения и устранения коротких замыканий и тока перегрузки. Расцепитель, в частности, является «мозгом» автоматического выключателя, поскольку его функция заключается в измерении физических параметров, таких как электрический ток, и принятии решения, когда «отключать» или быстро размыкать механические контакты автоматического выключателя.Как минимум, расцепитель должен обеспечивать защиту от перегрузки и короткого замыкания. Что касается эволюции, то расцепитель может быть таким же простым, как биметаллическая полоса, или, теперь, настолько продвинутым, как компьютер. Эта эволюция открыла дверь не только к защите от перегрузки и короткого замыкания — она ​​открыла совершенно новый мир защиты, измерения и управления.

Давайте посмотрим на эволюцию расцепителя автоматического выключателя в четыре этапа, начиная с базового расцепителя с термомагнитной цепью, который до сих пор остается наиболее широко используемым отключающим устройством.

Расцепитель термомагнитной цепи

Базовый термомагнитный расцепитель цепи по-прежнему представляет собой экономичное решение для базовой защиты цепей и остается широко распространенным. С ростом критических электрических нагрузок потребность в точной и скоординированной защите цепей стала гораздо более важной. Однако более низкая чувствительность термомагнитного выключателя не может полностью удовлетворить это растущее требование. Эти недостатки усугубляются, когда вам нужно, чтобы выключатели отключились согласованным образом, когда из работы выводится только проблемная цепь.Это называется селективностью и явилось основной движущей силой эволюции от термомагнитного расцепителя к электронному расцепителю, который может обеспечить гораздо более высокую степень точности при обнаружении и реагировании на события срабатывания.

На рис. 3 показан типичный отклик термомагнитного выключателя в виде кривой тока времени (TCC). Ось X представляет текущий, а ось Y представляет время в секундах. Сетка логарифмическая по осям X и Y. Прерыватель имеет два элемента — «L», или «долгое время» для термического, и «I» для магнитного.Обратите внимание, что ширина долговременного элемента указывает на существенное отсутствие точности. Также обратите внимание, что на реакцию выключателя существенно влияет температура. Показаны два участка долгой кривой. Синяя часть — это «холодный» ответ, а оранжевая — «горячая». Отсутствие точности затрудняет координацию между термомагнитными выключателями.

Электронные расцепители первого поколения

Как отмечалось ранее, отсутствие точности, наряду с растущей потребностью в скоординированной защите цепей, привело к разработке электронного расцепителя.Электронные расцепители первого поколения (рис. 4) представляли собой простые аналоговые схемы, состоящие из резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности и транзисторов, однако они обеспечивали повышенную точность по сравнению с их термомагнитными собратьями. Электронные выключатели можно было бы разумно скоординировать и использовать для построения избирательно скоординированной системы распределения.

За прошедшие годы электронные расцепители защиты подверглись постепенным усовершенствованиям, в том числе:

  • Ограниченная регулируемость — Предоставляется возможность выполнять базовые настройки мгновенной реакции и реакции на перегрузку для повышения селективности
  • True RMS Sensing — Повышенная точность, приближающая измерения к тепловому отклику (а не только к пиковым значениям) текущего
  • Тепловая память — Гарантированная (даже при отсутствии внутреннего «нагревателя», присутствующего в оригинальных термомагнитных выключателях), что данные срабатывания могут быть сохранены и запомнены для составления отчетов
  • Общее улучшение защиты оборудования — благодаря этим усовершенствованиям, которые позволили повысить избирательность и устранили досадные преждевременные отключения, которые могут повредить оборудование

Современные микропроцессорные расцепители

По мере развития этих электронных расцепителей защиты производители использовали все более сложные и интегральные схемы, которые постепенно превращали расцепители в современные микропроцессорные расцепители.Микропроцессорный расцепитель обеспечивает еще более высокую точность защиты и возможность регулировки (возможность сближения выключателей, что позволяет дополнительным выключателям работать с последовательными уровнями защиты IE). Автоматические выключатели электронного расцепителя обычно называют LSI или LSIG, где L — длительное отключение (60-600 секунд), S — кратковременное отключение (от 0,1 до 60 секунд) и I ‘- мгновенное путешествие. «G» — это дополнительное отключение при замыкании на землю. Функции «L» и «S» заменяют термоэлемент в термомагнитном выключателе, а «I» заменяет магнитный элемент.На рисунках 5 и 6 показана разница в отклике и возможности регулирования между термомагнитными выключателями и автоматическими выключателями LSIG.

На рис. 7 показана временная характеристика типичного выключателя с микропроцессорным расцепителем LSI. Обратите внимание на повышенную точность и настраиваемость по сравнению с термомагнитным выключателем.

Эта улучшенная точность и регулируемость автоматических выключателей LSI позволила более совершенную координацию последовательно увеличивающихся слоев панелей / автоматических выключателей.

Пример применения

Здание с главным распределительным щитом на 2000 А и множеством распределительных щитов, разбросанных по всей территории. Термомагнитные выключатели могут допускать до трех уровней координации — от главного распределительного щита до распределительного щита до ответвления силового щита. Предположим, что панели питания затем питают панели освещения. Ответвительные цепи осветительной панели не могут быть согласованы, так как это четвертый уровень согласования. Если бы использовались автоматические выключатели LSI, ту же систему можно было бы координировать через панель освещения и, возможно, с дополнительной панелью между ними (5 уровней).

Эти развивающиеся микропроцессорные расцепители также обеспечивают значительно улучшенную координацию с различными типами защитных устройств, такими как пускатели двигателей, предохранители и реле, а также ключевую способность ZSI (зонно-селективную блокировку), которая позволяет запланированное перекрытие для получения максимальной защиты.

Одним из самых слабых мест, которому еще предстояло развиться, было развитие сенсоров. Таким образом, хотя эти электронные микропроцессорные расцепители вместе с соответствующим дополнительным оборудованием могли обеспечивать ранние версии измерений от самой схемы, данные были очень неточными.

Современные усовершенствованные микропроцессорные расцепители нового поколения

Наконец, мы подошли к сегодняшним передовым микропроцессорным расцепителям расцепления, которые по-прежнему основаны на микропроцессорах, но из-за продолжающейся миниатюризации электроники для обеспечения дополнительной мощности, памяти и хранения, а также с большим изменением в сенсорной технологии, эти новые размыкатели являются квантовым опередить своих предшественников.

С развитием автоматических расцепителей, начиная с базовой максимальной токовой защиты, теперь у вас есть расширенные возможности, которые предлагают множество дополнительных защитных функций, почти равных функциям, предлагаемым многофункциональными реле среднего / высокого напряжения.Несколько ключевых функций, на которые следует обратить внимание, включают возможности мониторинга, такие как напряжение, качество электроэнергии и даже температура внешних датчиков, подключенных к выключателю.

Большая часть новых функциональных возможностей стала возможной благодаря замене нелинейных трансформаторов тока с более низкой точностью и с железным сердечником на высокоточные линейные датчики тока. Эти датчики основаны на концепции пояса Роговского. При использовании традиционных трансформаторов тока с железным сердечником существует компромисс между диапазоном измерения и точностью.Автоматические выключатели требуют измерения большого диапазона токов, и точность не так важна. Современные требования к измерениям требуют меньшего диапазона измерения и гораздо большей точности. Датчик с поясом Роговского может охватывать широкий диапазон токов и имеет очень линейный отклик. Это идеальный датчик как для защиты, так и для измерения.

Как уже упоминалось, реальный скачок в стоимости заключается в переносе такого количества функций «на борт» автоматического выключателя, которые в прошлом могли быть реализованы только путем покупки, интеграции и программирования отдельных устройств.Вот несколько примеров (еще много предстоит изучить):

  • Встроенная программируемая логика — перемещает функции, ранее доступные только путем добавления одного или нескольких ПЛК, таких как автоматическое переключение источника, сброс нагрузки, управление нагрузкой и управление генератором
  • Связь — Стандартные сетевые соединения, дополнительные коммуникационные технологии, такие как IEC6185 / GOOSE, для связи и координации между высокоскоростным выключателем, включая выполнение функций моста между приложениями низкого и среднего напряжения.
  • Измерение — Возможность предоставления измерений коммерческого класса (обычно с точностью до 1%), измерения гармоник и отчетности, а также мониторинга качества электроэнергии
  • Ввод в эксплуатацию — Обеспечивает прямой доступ к расцепителям через панель HMI (одна панель для нескольких выключателей) или USB-устройство (просто скопируйте настройки) или даже через Bluetooth-соединение (за пределами зоны дугового разряда).

Эволюция обязательно продолжится

Мы коснулись эволюции расцепителя автоматического выключателя на протяжении столетия.В целом, три ключевых технических достижения открыли возможности современной усовершенствованной защиты цепей с помощью прерывателя в литом корпусе — увеличенная мощность процессора (интеллект) благодаря достижениям в миниатюризации печатных плат / компонентов, повышенная точность датчика по мере того, как достижения позволили применить пояс Роговского. катушка для линейных измерений и постоянное улучшение высокоскоростной связи как в возможностях процессора, так и в протоколах связи. В целом, эти три вещи в совокупности обеспечивают ключевые краеугольные ценности, необходимые для более умного, безопасного и надежного электропитания — точность плюс способность принимать решения и реагировать за миллисекунды.

Эти возможности будут продолжать развиваться, и вы и ваши клиенты со временем продолжите извлекать выгоду из развития более дешевых и доступных необработанных вычислительных мощностей и средств связи.

  • Friedel, R., & amp; Израиль, П. (1987). Биография изобретения Эдисона об электрическом свете. Нью-Брансуик, Нью-Джерси, Нью-Джерси: Rutgers Univ. Пр.
  • Riemensperger, S. (31 октября 2014 г.). Миниатюрные выключатели останавливают перегрузки, короткие замыкания.Получено 22 июля 2020 г., из
    com / беседы
  • .
  • Руководство по электромонтажу — Устройства защиты, управления и электрические (Шестое изд., Техническое руководство ABB). (2010). Бергамо Италия: ABB SACE.
  • Рисунок 3 — 3. (н.о.). В рабочем руководстве по автоматическим выключателям в литом корпусе (Третье изд.). Бивер, Пенсильвания: Westinghouse Electric Corporation

Эндрю Легро — инженер по приложениям ABB, обслуживающий клиентов во Флориде.Он проработал в электротехнической отрасли 22 года, в том числе восемь лет инженером по инженерно-техническим вопросам и 15 лет лицензированным профессиональным инженером.

Выбор времени выключателя — zensol

1.1 ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ

Электричество — это естественное явление. Он входит в состав вещества в виде отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных протонов.

Генерирующие станции, обычно расположенные в отдаленных районах, вдали от основных центров потребления, вырабатывают его путем преобразования других форм энергии (механической, тепловой, солнечной, ядерной и т. Д.)).

Произведенная таким образом электроэнергия транспортируется по линиям электропередачи и распределяется потребителям через распределительную сеть.

Электроэнергия всегда должна быть доступна потребителю без перебоев, даже если потребитель не использует ее постоянно.

Энергетические компании делят свои сети на две большие категории:

      1. Транспортная сеть
      1. Торговая сеть

На выходе из генерирующих станций трансформаторные станции повышают напряжение производственного уровня до высокого напряжения, необходимого для эффективной передачи электроэнергии на большие расстояния.

Линии электропередачи состоят из проводов, таких как воздушные линии или подземные кабели. Несмотря на кажущуюся простоту, эти проводники скрывают важные факторы, влияющие на сеть передачи электроэнергии.

1.2 ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ СИЛОВЫХ ЦЕПЕЙ

Электросеть должна постоянно изменять конфигурацию цепей. Это означает ввести в эксплуатацию или вывести из строя ту или иную часть установки. Прерыватели силовых цепей включают в себя ряд аппаратов, основной задачей которых является подключение и отключение силовых цепей номиналом 1000 В и выше.

Выключатели главной цепи:

а) Выключатель:

В основном используется для изоляции оборудования или части цепи для ремонта или технического обслуживания.

Выключатель-разъединитель практически не может отключать ток. Его работа должна выполняться без протекания тока в цепи.

Это предохранительное устройство, обычно с видимым размыкающим контактом, которое может быть заблокировано в открытом положении.

б) Прерыватель:

Это выключатель, предназначенный для замыкания или размыкания цепей, включения или отключения номинальных токов.Он работает быстрее, чем разъединитель, и имеет возможность отключения по току.

c) Автоматический выключатель:

Автоматический выключатель выполняет ту же функцию, что и прерыватель, но также может отключать токи короткого замыкания. Это устройство максимальной защиты в электросети.

1.3 СТРАТЕГИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

Аппараты силовых цепей должны быть прочными и надежными, в противном случае это может привести к серьезным повреждениям как оборудования, так и персонала.

Техническое обслуживание имеет решающее значение.Существуют разные стратегии обслуживания. Наиболее распространены следующие:

1.3.1 КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

Он состоит из вмешательства только при неисправностях и только для исправления и ремонта.

Преимущество этой стратегии состоит в том, что вы тратите только на обслуживание и запчасти, необходимые в реальном времени. Это также позволяет избежать ненужных затрат на периодическое обслуживание и тестирование.

С другой стороны, последствия неисправного прерывающего оборудования могут быть катастрофическими и очень дорогостоящими с точки зрения перебоев в подаче электроэнергии для потребителей и масштабов повреждения оборудования и окружающей среды, не говоря уже о безопасности человека.

Ожидаемая прибыль от технического обслуживания быстро исчезнет по сравнению с высокой стоимостью ремонта и потерей доходов из-за потери мощности.

1.3.2 ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

Это серия заранее определенных действий, выполняемых периодически, независимо от состояния оборудования.

Этот метод, если его применять строго, может привести к большому количеству ненужных работ и увеличению затрат.

1.3.3 ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

Он основан на техническом обслуживании, основанном на фактическом состоянии оборудования.Чтобы определить состояние оборудования, периодически проводятся обширные испытания и статистический анализ, и на основе опыта и новых технологий (компьютеры, связь, мониторинг и т. Д.) Планируются корректирующие вмешательства.

Профилактическое обслуживание в настоящее время является наиболее популярной техникой для управленческого персонала в большинстве коммунальных предприятий Северной Америки.

Опыт показал, что реальный срок службы электрооборудования выше, чем предполагают производители, и оборудование в хорошем состоянии может продолжать служить, а не заменяться.

1,4 ИСПЫТАНИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Каждый автоматический выключатель проходит заводские испытания (плановые испытания) перед поставкой, повторные испытания на месте после установки (пусконаладочные испытания) и периодически после этого до конца срока службы.

Эти испытания необходимы для определения реального состояния выключателя перед запуском в эксплуатацию, чтобы иметь возможность установить отправную точку для отслеживания его развития. Одним из наиболее важных тестов среди них является временной тест, который включает:

— Измерение точного момента изменения состояния контактов

— Проверить неточность контактов

— Проверить ход и скорость контактов

Измеренные значения сравниваются с установленными пределами допуска.Чаще всего в качестве справочных значений используются значения пусконаладочных испытаний.

Любое отклонение от этих значений может указать при правильном анализе, какие действия следует предпринять.

Прежде чем углубляться в обсуждение временных тестов, нам нужно сначала разобраться в автоматическом выключателе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Точный анализ позволяет принимать решения, выгодные для выключателя, сети и обслуживающего персонала. Чтобы достичь этого, важно знать механизм хронометража и значение времени работы, но этого недостаточно.

Необходимо хорошо знать сам выключатель, справочные значения (временная диаграмма) и характеристики сети.

Все это подкреплено опытом и здравым смыслом тестирующего персонала.

2. Автоматический выключатель

Автоматический выключатель является наиболее важным и сложным из всех типов оборудования для прерывания силовых цепей.

Это связано с его очень важной способностью отключать мощный ток короткого замыкания, помимо его нормальной роли в проведении, изоляции и прерывании номинальных токов нагрузки.

2.1 ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ

Его структуру можно разделить на три основные части:

2.1.1 СИЛОВАЯ ЦЕПЬ

Здесь протекает или прерывается основной ток; и в него входят:

2.1.1.1 ДУГОВАЯ КАМЕРА

Дугогасительная камера представляет собой замкнутый объем, содержащий неподвижный контакт, подвижный контакт и прерывающую среду. Ток устанавливается, когда подвижный контакт касается неподвижного контакта, и прерывается, когда они расходятся.

Дуга образуется при разъединении контактов.Прерывистая среда отвечает за гашение дуги и установление номинального уровня изоляции между разомкнутыми контактами.

Несколько камер могут быть соединены последовательно для обслуживания более высоких уровней напряжения; в этом случае градуировочный конденсатор устанавливается параллельно каждой камере для уравновешивания напряжения на контактах при разъединении.

2.1.1.2 ВСТАВОЧНЫЙ РЕЗИСТОР

Внезапное изменение характеристик цепи при срабатывании выключателей создает импульсы пикового напряжения, уровень которых определяется характеристиками цепи.Эти импульсы могут достигать очень высокого уровня и должны быть уменьшены.

Хорошо известный метод — замыкание или размыкание в два или три шага на резисторах.

2.1.1.2.1 В ПОЕЗДКЕ

Уровни импульсов напряжения обычно приемлемы при прерывании номинальных токов или токов короткого замыкания, но они могут быть опасно высокими при прерывании малых емкостных или индуктивных токов.

2.1.1.2.2 НА ЗАКРЫТИИ

Внезапное включение цепи всегда генерирует импульсы напряжения с обычно умеренными уровнями, за исключением включения или повторного включения на длинных ненагруженных линиях, где импульсы в зависимости от длины линии, момента включения или повторного включения и несоответствия трех полюса, может достигать чрезвычайно высокого уровня.

2.1.1.2.3 ОПИСАНИЕ

Резистор заданного номинала включен последовательно со вспомогательным контактом. Оба устанавливаются параллельно основной дугогасительной камере.

Вспомогательный выключатель запрограммирован на замыкание за несколько миллисекунд до замыкания главных контактов и на размыкание через несколько миллисекунд после размыкания основных контактов при отключении. Запрограммированная задержка называется временем вставки.

2.1.2 РАБОЧИЙ МЕХАНИЗМ

Здесь вырабатывается энергия, необходимая для разъединения контактов и гашения дуги.

Включает устройства, называемые аккумуляторами энергии, для хранения необходимой энергии.

Примеры аккумуляторов:

— Пружины
— Азотные баллоны

Наиболее распространенные приводные механизмы в автоматических выключателях:

— Пружинный
— Гидравлический
— Пневматический

2.1.3 КОНТРОЛЬ

Команда на приведение в действие выключателя подается в управляющей части выключателя в виде электрического импульса длительностью доли секунды.Затем этот порядок усиливается в приводном механизме до полного срабатывания выключателя, способного отключать токи короткого замыкания.

В состав управления входят:

— Катушки включения и отключения
— Система управляющих реле
— Реле и манометры
— Система наблюдения и сигнализации
— Система повторного накачивания для восстановления энергии, потраченной на операцию

2.2 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Автоматический выключатель имеет особые рабочие характеристики.Обычно он либо закрыт, либо открыт в течение длительного времени, его иногда просят изменить состояние, и он редко видит ток короткого замыкания.

2.2.1 НАДЕЖНОСТЬ

Требуется эффективное изменение состояния после длительных периодов бездействия.

2.2.2 ПРАВИЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ

Устройство управления выключателем должно обеспечивать правильное включение, независимо от значения тока включения, и обеспечивать отключение (размыкание) в требуемый момент путем высвобождения, механическим воздействием или через реле энергии, накопленной в аккумуляторах.

Эта энергия должна сталкиваться с противодействующими силами при замыкании или размыкании цепей под нагрузкой или без нее, и даже с более сильными силами при токах короткого замыкания.

Это означает, что избыток энергии при работе без нагрузки должен подавляться соответствующей системой демпфирования.

2.2.3 РАБОЧИЕ ЦИКЛЫ

Автоматический выключатель должен иметь возможность выполнять различные рабочие циклы и обеспечивать быстрое отключение токов короткого замыкания, чем быстрее, тем лучше для сети.Недавний прогресс позволил сократить время отклика с 5 до 3 циклов до 2 циклов. Уже запланировано время отклика в 1 цикл.

Работа должна быть надежной, прочной и простой в обслуживании.

2.3 ТИПЫ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Основная проблема автоматических выключателей проистекает из характера их существования.

Автоматический выключатель должен отключать слабые емкостные или индуктивные токи, вплоть до высоких токов короткого замыкания, и, как следствие, гасить мощные электрические дуги.

Проблема, по сути, заключается в возникновении электрической дуги.

Еще одна проблема — импульсы перенапряжения; это связано с характером цепи, в которой он установлен.

Одним из основных факторов, влияющих на мощность автоматических выключателей, является отключающая среда. Это влияет на концепцию и конструкцию автоматических выключателей.

По этому принципу автоматические выключатели классифицируются по семействам в зависимости от типа используемой среды прерывания.

2.3.1 ПРЕРЫВАЮЩАЯ СРЕДА

Большое количество веществ имеет приемлемые качества в качестве среды прерывания.

Три из них широко используются разработчиками автоматических выключателей во всем мире. Это связано с их превосходными разрушающими и изоляционными свойствами, которые обеспечивают высокую производительность и экономичность конструкции. Их:

— Минеральное масло
— Сжатый воздух
— Гексафторид серы или SF6

2.3.1.1 МИНЕРАЛЬНОЕ МАСЛО

Минеральное масло до недавнего времени было предпочтительной прерывистой средой.

Он обладает отличными отключающими и изоляционными качествами, особенно когда он очень чистый, как в случае, когда он используется в определенных устройствах, таких как конденсаторы или трансформаторы, которые являются герметичными устройствами.

Однако автоматические выключатели имеют отверстия для дыхания, и масло контактирует с дугой. Таким образом, в масле бурильного молотка обнаруживается определенное количество примесей в виде влаги и разной пыли, включая частицы углерода. Это значительно снижает его изоляционные свойства.

Обязательно следить за состоянием масла внутри работающих выключателей и периодически заменять его в зависимости от количества поломок, выполненных устройством.

Критерии замены масла зависят от конструкции гидромолотов и указываются производителем.

2.3.1.2 СЖАТЫЙ ВОЗДУХ

Воздух атмосферного давления имеет следующие преимущества:

— Хорошее качество изоляции
— Всегда в наличии
— Ничего не стоит

Изоляционные качества воздуха быстро повышаются с его давлением.

На практике мы можем рассчитывать на разрывное напряжение до 90 кВ между контактами, разнесенными на 1 см при давлении 10 бар, и в 1,5 раза больше этого значения для того же расстояния при давлении 20 бар.

Сжатый воздух в основном использовался для прерывания в более ранних конструкциях пневматических выключателей.Позже он использовался для изоляции между контактами после их размыкания, причем последний был помещен в изолирующую камеру, предназначенную для сопротивления давлению воздуха. Это значительно уменьшило расстояние между открытыми контактами.

Качество воздуха для пневматических выключателей:

Следует отметить, что отличное качество воздуха во многом зависит от влажности. Действительно, важно избегать образования конденсата в изоляторах и воздуховодах, иначе может произойти внутреннее отключение.Установка дорогостоящих сушильных компрессорных станций значительно увеличивает стоимость эксплуатации автоматических выключателей с воздушным дутьем.

2.3.1.3 ГЕКСАФТОРИД СЕРЫ, SF6

Определенное количество газов, называемых электроотрицательными, обладают лучшими изоляционными свойствами, чем воздух. Среди них гексафторид серы, SF6, добившийся большого успеха в проектировании электрических аппаратов благодаря своим превосходным изоляционным свойствам и замечательной способности гасить дугу.

Он в пять раз тяжелее воздуха, без запаха, бесцветный, негорючий и нетоксичный в новом состоянии.Его диэлектрическая прочность в 3 раза превышает диэлектрическую прочность воздуха.

При воздействии электрической дуги частично разлагается. В присутствии влаги и примесей он производит побочные продукты кислоты, которые разрушают металл и изоляционные оболочки. Эффективный способ уменьшить количество побочных продуктов — использовать активированный оксид алюминия внутри камер, содержащих газ.

SF6 представляет собой газ при нормальных температурах, при атмосферном давлении он сжижается при -60 ° C, а при 20 барах он сжижается при 20 ° C, что отрицательно сказывается на его изоляционных качествах.Для применения при очень низких температурах его необходимо нагреть или смешать с другими газами, такими как азот или CF4.

2.3.2 МАСЛЯНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Первыми высоковольтными выключателями были масляные автоматические выключатели, за которыми последовали минимальные масляные выключатели.

В масляном выключателе дуга разлагает часть масла на газы, состоящие из 70% водорода и 20% ацетилена, а также образует частицы углерода.

2.3.2.1 ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ НАЛИВНОГО МАСЛА

Состоит из стального резервуара, частично заполненного маслом, через крышку которого установлены фарфоровые или композитные изоляционные втулки.

Контакты в нижней части втулок перекрываются токопроводящей траверсой, поддерживаемой деревянной или композитной подъемной штангой, которая в обычных конструкциях опускается под действием силы тяжести после разъединения контактов под действием пружины, тем самым размыкая выключатель.

Воздушная подушка над уровнем масла служит расширяющимся объемом для предотвращения повышения давления внутри камеры после прерывания тока короткого замыкания.

Несмотря на улучшения, масляный автоматический выключатель имеет много недостатков:

— Большой вес и громоздкость
— Риск возгорания
— Сильная реакция на землю
— Частые выходы из строя втулок и т. Д.

2.3.2.2 МИНИМАЛЬНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ МАСЛЯНОГО ЦЕПИ

Эти выключатели были разработаны для систем на 170 и 245 кВ, наивысших напряжений в то время, где присущие масляным выключателям проблемы были наиболее серьезными, а также для исключения масла в качестве изолирующей среды и, таким образом, уменьшения количества масла в установках распределительного устройства до количество, которое не вызовет никакой опасности. Тем не менее, превосходные дугогасительные свойства масла были позже использованы в специально разработанных масляных и герметичных дугогасительных камерах.

Минимальные масляные выключатели для высокого напряжения: одинарные выключатели до 170 кВ и многопозиционные выключатели на 230 кВ и выше.

Контакты помещены в цилиндрическую изолирующую оболочку с соединительными клеммами на обоих концах и помещены на изолирующую опору.

По сравнению с массовым масляным выключателем изоляция заземления значительно улучшена за счет устранения уязвимых изолирующих втулок и металлического резервуара вблизи дуги. Масло больше не изолирует относительно земли, и объем масла уменьшается в 10-20 раз.

Они используют устройство управления дугой в дугогасительной камере, которое физически сокращает дугу и время дуги, тем самым уменьшая энергию дуги.

Когда прерыватель прерывает малые токи, дуга гасится принудительным осевым потоком масла. В диапазоне короткого замыкания дуга гаснет в зависимости от тока. Дуга продувается струей масла под прямым углом к ​​ее оси и гаснет.

Большинство автоматических выключателей с минимальным содержанием масла предназначены для быстрого повторного включения. Они должны иметь возможность отключать токи короткого замыкания дважды подряд с 0.Интервал от 2 до 0,3 с, поэтому устройство управления дугой должно содержать достаточно масла для успешного выполнения второго прерывания.

2.3.3 ВОЗДУШНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

До недавнего времени воздушные автоматические выключатели преобладали в системах высокого и очень высокого напряжения. От 170 кВ до 800 кВ и отключающей способности от 20 кА до 100 кА.

Выключатель более 100 кВ имеет несколько камер, соединенных последовательно. Каждый элемент оптимизирован примерно до 80 кВ. Сначала выключатели на 800 кВ имели 12 камер последовательно на фазу, теперь у них всего 8 камер на фазу.

Хотя увеличение давления воздуха увеличивает скорость регенерации диэлектрика, она все еще относительно медленная. Вставные резисторы часто используются для уменьшения скачков напряжения.

Воздушные автоматические выключатели

хорошо адаптированы к новым требованиям высоковольтной электросети.

Например, легко добавить вставные резисторы, одно- или двухступенчатые, для уменьшения скачков напряжения замыкания. Кроме того, он способен обеспечивать очень короткое время отключения, 2 цикла и даже меньше, повышая стабильность сети.

В целом, воздушные автоматические выключатели представляют собой высокотехнологичное и надежное оборудование с большой электрической и механической износостойкостью. Износ контактов низкий благодаря малой продолжительности дуги и низкому напряжению дуги.

Автоматический выключатель сжатого воздуха имеет два основных недостатка:

— Установка дорогих компрессорных станций
— Высокий уровень шума при эксплуатации

2.3.4 ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Гексафторид серы (SF6) зарекомендовал себя как отличное средство для гашения дуги и изоляции для автоматических выключателей.

Выключатели

SF6 доступны для всех напряжений в диапазоне от 14,4 кВ до 800 кВ, постоянного тока до 4000 А и симметричного отключения до 63 кА.

Выключатели

SF6 имеют конструкцию либо с мертвым баком, либо с токоведущим баком и конструкцией GIS.

За последние годы элегазовые выключатели достигли высокой степени надежности и справляются со всеми известными коммутационными явлениями.

Их полностью замкнутая газовая система исключает выхлоп во время переключения и, таким образом, адаптируется к экологическим требованиям.Они могут быть установлены горизонтально или вертикально в соответствии с конструктивными требованиями подстанции. Быстрая диэлектрическая регенерация дуговой плазмы в SF6 делает ненужными вставные резисторы, упрощая устройство.

Их компактный дизайн значительно сокращает занимаемую площадь, а также снижает затраты на строительство и установку. Кроме того, элегазовые выключатели практически не требуют обслуживания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Точный анализ позволяет принимать решения, выгодные для выключателя, сети и обслуживающего персонала.Чтобы достичь этого, важно знать механизм хронометража и значение времени работы, но этого недостаточно.

Необходимо хорошо знать сам выключатель, справочные значения (временная диаграмма) и характеристики сети.

Все это подкреплено опытом и здравым смыслом тестирующего персонала.

Анализ данных — это последний этап временного теста.

Ответственный профессионал должен хорошо разбираться в синхронизируемых автоматических выключателях и требованиях к сети.Поскольку в настоящее время машины для измерения времени включают в себя мощные инструменты анализа, хорошее знание этих инструментов очень полезно и экономит время.

Он также должен обладать развитым аналитическим чутьем и уметь различать важность запрашиваемых результатов и последствия несоответствия.

Помимо всего вышеперечисленного, одним из важных факторов хорошего анализа данных всегда является опыт.

4.1 ТАБЛИЦА СИНХРОНИЗАЦИИ

Автоматический выключатель должен соответствовать требованиям пользователя в дополнение к спецификациям международных стандартов.

Разработчик учитывает эти требования при проектировании конкретного автоматического выключателя. На основе испытаний устанавливаются эталоны времени работы и допуски, и составляется справочная таблица, называемая временной диаграммой.

Временная диаграмма содержит привязку ко времени для всех рабочих циклов, которые должен выполнить выключатель. В дополнение к этим временным привязкам разработчик может счесть полезным отметить другие моменты времени, чтобы обеспечить правильную работу выключателя или любого из его узлов.

4.2 ПРИОРИТЕТ

По результатам анализа данных необходимо принять важные решения:

    1. Ввести выключатель в эксплуатацию
      2. Приостановить операции по вводу в эксплуатацию и предпринять дальнейшие действия для исправления любого неисправного состояния.

В первом случае ввод в эксплуатацию неподходящего выключателя имел бы катастрофические последствия для оборудования или обслуживающего персонала.

Во втором случае стоимость была бы огромной, если бы она оказалась ненужной в результате неправильного анализа.

Решающее значение имеют хороший анализ и определение приоритетов.

4.2.1 ПРИОРИТЕТНЫЕ УРОВНИ ВРЕМЕНИ РАБОТЫ

Остается вопрос определения приоритетов для успешного анализа. Уровни приоритета описываются от высокого к низкому следующим образом:

4.2.1.1 ВРЕМЯ ПОЕЗДКИ

Сокращение продолжительности токов короткого замыкания в линиях электропередачи — постоянная цель.

Основным преимуществом является более высокая передаваемая мощность, поскольку порог устойчивости передачи мощности выше, когда продолжительность короткого замыкания короче.

Пользователь определяет текущую продолжительность прерывания, например 2 цикла.

Продолжительность прерывания тока отсчитывается с момента подачи питания на катушку главного механизма до окончательного прерывания тока в главном контакте, включая продолжительность дуги.

Тогда время отключения равно механическому времени (времени работы) плюс длительность дуги.

Для сети 60 Гц 2 цикла эквивалентны 2/60 = 0,03334 с = 33.34 мс (мс = миллисекунды)

Поскольку проверка времени выполняется при отключенном выключателе (без нагрузки), продолжительность дуги не поддается измерению.

Продолжительность дуги зависит от нескольких факторов: уровня напряжения, среды прерывания, методов прерывания и т. Д. Она определяется во время проектных испытаний. Затем корректируется время «ОТКЛЮЧЕНИЕ», чтобы получить время отключения.

Таким образом, время «TRIP» — это, прежде всего, требование пользователя, которое проектировщик согласился соблюдать. Тем не менее, неподходящее время «ПОЕЗДКИ» может вызвать серьезные риски различного характера на более длительный или более короткий срок.

4.2.1.2 БОЛЬШЕ ВРЕМЕНИ «ПОЕЗДКИ»

Слишком долгое время «TRIP» может вызвать множество рисков. Это может быть что угодно, от простой аномалии в цепи управления отключением до серьезного отказа в главной цепи отключения.

Анализ должен тщательно изучить все детали, чтобы прийти к точному выводу. Характеристики выключателей играют фундаментальную роль. Перечислить все возможные случаи невозможно.

В целом, независимо от типа выключателя, более длительное время «ОТКЛЮЧЕНИЯ» может быть вызвано более низкой скоростью перехода, продолжительность дуги может быть больше и может иметь место преждевременный износ контактов.

При малых емкостных токах скачки напряжения являются сильными и могут вызвать последовательный отказ.

Последовательные неисправности — это короткие замыкания между фазой на землю, следующие за прерыванием малых емкостных или индуктивных токов.

Выключатель, прерывающий небольшой ток, мгновенно увеличивает свой ток до полного тока короткого замыкания. Некоторые типы прерывателей затрудняются исправить эту ситуацию.

Известный способ преодоления последовательной неисправности — это прерывание с помощью высокоскоростных выключателей.В этом случае решающее значение может иметь более низкая скорость.

Вывод:

Пониженная скорость отключения может нарушить работу выключателя и, возможно, самой электросети, не говоря уже о риске последовательных отказов.

4.2.1.3 БОЛЕЕ КОРОТКОЕ ВРЕМЯ «ПОЕЗДКИ»

После короткого замыкания номинальный переменный ток, протекающий в цепи, мгновенно возрастает до огромного значения той же природы и частоты, называемого симметричным током короткого замыкания.

Из-за индуктивного характера сети к значению симметричного короткого замыкания добавляется временная составляющая постоянного тока.Результат называется асимметричным коротким замыканием.

Начальное значение равно мгновенному значению симметричного короткого замыкания в точке короткого замыкания с отрицательным знаком. После этого она уменьшается, следуя экспоненциальной кривой с затуханием, со скоростью, определяемой постоянной времени контура.

Отключающая способность конкретного выключателя — это максимальное значение тока, которое выключатель способен отключать.

Предполагается, что выключатель успешно прерывает каждый ток, равный его отключающей способности или меньше, независимо от того, является ли ток симметричным или асимметричным.

Рассматривая кривую на рисунке 4.2.1.3b, можно заметить, что асимметричное значение является функцией времени отключения.

Если больше, значит время прерывания меньше. В результате, если выключатель работает слишком быстро, значение асимметрии может превысить его отключающую способность, и отключение больше не обеспечивается.

Кривая на рисунке 4.2.1.3b показывает номинальное значение апериодической составляющей как функцию времени отключения выключателя. Эта кривая использует время демпфирования 20% на сотую долю секунды.

Вывод:

Время «ОТКЛЮЧЕНИЕ» никогда не должно быть меньше эталонного значения, в противном случае значение асимметричного короткого замыкания может превысить отключающую способность выключателя.

4.2.2 НЕСООТВЕТСТВИЕ КОНТАКТОВ

Выключатели высокого напряжения — аппараты трехфазные. Он содержит, по крайней мере, один контакт на фазу, а в некоторых случаях — несколько контактов, включенных последовательно на фазу, до 12 на фазу для некоторых воздушных выключателей на 765 кВ.

Для правильной работы выключателя и сети крайне важно ограничить временную разницу между контактами.

Типы расхождений можно разделить на 2 группы:

    1. Контактное несоответствие полюсов,

2. Несоответствие контактов в одном полюсе.

4.2.2.1 НЕСООТВЕТСТВИЕ КОНТАКТОВ МЕЖДУ ПОЛЮСАМИ

В пути:

Согласно IEC 56 (параграф 3.3.1) фаза считается разомкнутой, когда первый контакт полюса разомкнут.

Самое большое измеренное расхождение не должно превышать максимального значения, установленного проектировщиком, пользователем или соглашением между ними.

Если не соответствует:

Разделение контактов полюсов

должно быть одновременным, чтобы предотвратить переходные процессы высокого напряжения, в противном случае оно достигнет удвоенного номинального значения на первом разделяющем полюсе. Максимально допустимое расхождение составляет 1/6 цикла.

При закрытии:

Согласно IEC 56 (параграф 3.3.2) фаза считается замкнутой, когда замыкается последний контакт полюса.

Самое большое измеренное расхождение не должно превышать максимального значения, установленного проектировщиком, пользователем или соглашением между ними.

Если не соответствует:

Внезапное включение цепей всегда сопровождается умеренным повышением напряжения, за исключением длинных ненагруженных линий передачи, где повышение напряжения может быть критически опасным.

Когда линия подключена к сети, находящейся под напряжением, на линии создается волна напряжения. Эта волна отражается обратно в конец открытой линии и возвращается с удвоенной амплитудой.

Еще более высокие напряжения могут возникать, когда линия имеет нагрузку до повторного включения, и если выключатель замыкается в момент, когда полярность сети противоположна той, которая была на линии.

После отражения волны напряжение может быть в три раза больше напряжения сети. Эта ситуация может возникнуть при быстром повторном замыкании линии.

Еще более высокие напряжения могут встречаться в трехфазных линиях, когда три полюса выключателя не замыкаются одновременно.

Волна в одной фазе вызовет индуцированные волны в других фазах и при неблагоприятных условиях увеличит напряжение в другой фазе.

Более высокие подъемы переходного напряжения могут возникать, если расхождение при замыкании слишком велико.

Обратите внимание, что в сетях с номинальным напряжением 500 кВ и выше изоляция линий определяется скачками рабочего напряжения.

4.2.2.2 НЕСООТВЕТСТВИЕ КОНТАКТАМ ОДНОГО ПОЛЮСА

В автоматических выключателях с несколькими контактами на полюс параллельно с каждым контактом устанавливаются конденсаторы для выравнивания напряжения при разъединении контактов.

Как правило, самый быстрый контакт имеет наибольшую продолжительность дуги и более высокий износ контактов.

В случае чрезмерного несоответствия самый быстрый контакт при замыкании и самый медленный при размыкании вызовет скачки более высокого напряжения на их конденсаторах, тем самым сокращая их ожидаемый срок службы и срок службы контактов.

4.2.3 ВРЕМЯ «ЗАКРЫТЬ»

Во время включения, особенно при коротких замыканиях, противоположные силы значительны. В случае медленно движущихся контактов предварительная дуга имеет большую продолжительность, что приводит к большему износу контакта.

Если время закрытия не соблюдается, это может поставить под угрозу относительную гарантию способности закрытия.

Это время обычно предоставляется разработчиком автоматического выключателя.

4.2.4 РАБОЧИЕ ЦИКЛЫ

Рабочий цикл — это последовательность основных операций «ЗАКРЫТЬ» и «ОТКЛЮЧИТЬ» в определенные промежутки времени.

Наиболее распространенные последовательности соответствуют следующей формуле:

O -> T -> CO -> T ’-> CO

O: отключение

CO: цикл без отключения

T: Задержка 0,3 секунды или 3 минуты

T ’: Задержка 3 минуты

4.2.4.1 БЕЗОПАСНЫЙ (СО) ЦИКЛ, КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ

цикла CO имитируют замыкание при коротком замыкании. В действительности, выключатель сначала замыкается, затем система реле защиты обнаруживает короткое замыкание и отключает выключатель.

В тестовом случае таймер можно запрограммировать на запуск команды отключения, как только контакты замыкаются. Это обеспечивает самое короткое время короткого замыкания, на которое способен выключатель.

Это значение сравнивается с рекомендациями дизайнера.

4.2.4.2 ЦИКЛ ОТКРЫТИЯ-ОТКРЫТИЯ (OCO), ВРЕМЯ ИЗОЛЯЦИИ

Опыт показывает, что большое количество коротких замыканий носит временный характер. Это означает, что они вызваны событием, которое исчезает вскоре после размыкания выключателя.Вот несколько примеров: короткие замыкания, вызванные молнией, птицей, упавшими деревьями или ветвями и т. Д.

Целью быстрого повторного включения является сокращение продолжительности отключения питания.

Важно сократить эту продолжительность до минимума. Для схемы, находящейся в нерабочем состоянии, важно дать ей достаточно времени для устранения неисправности.

Фактически, временные разломы создают дуги; после того, как питание этой дуги прерывается, должно пройти достаточно времени, чтобы плазма дуги деионизировалась до повторного включения питания, в противном случае может произойти еще одно отключение.

Статистика показывает, что для достижения этой цели достаточно 0,3 секунды между размыканием и замыканием контактов.

Если при включении произойдет еще одно отключение, выключатель должен будет прервать короткое замыкание во второй раз. Между прерываниями должна быть достаточная задержка для регенерации прерывающей среды, чтобы второе прерывание было выполнено правильно. Если выключатель сработает во второй раз, он должен оставаться разомкнутым.

Высоковольтные транспортные и соединительные сети

Автоматическое быстрое повторное включение предотвращает отключение между двумя взаимосвязанными источниками.

Фактически, когда выключатели на соединительной линии между двумя сетями отключаются, происходит быстрая потеря фазовой синхронизации, если эта линия является единственной, соединяющей их. Если параллельно работает другая линия, она может отключиться из-за перегрузки, что приведет к потере синхронизации.

Этой рассинхронизации можно избежать, когда неисправности носят временный характер, путем быстрого повторного включения выключателей до того, как фазовый сдвиг станет слишком большим.

Если отключенная цепь является трехфазной, время повторного включения должно быть очень коротким, порядка 0.3 секунды. Если время повторного включения больше, существует риск закрытия из-за рассогласования фаз.

Во время временных тестов тест O-0.3s-CO проверяет поведение автоматического выключателя в данном конкретном режиме работы.

При событии проверки времени повторного включения-открытия, таймер запрограммирован на задержку команды закрытия до достижения времени отключения 0,3 секунды. Эту задержку не следует путать с задержкой определенного типа, установленной на некоторых выключателях, даже если эти времена похожи.

Заключение

Точный анализ позволяет принимать решения, выгодные для выключателя, сети и обслуживающего персонала. Чтобы достичь этого, важно знать механизм хронометража и значение времени работы, но этого недостаточно.

Необходимо хорошо знать сам выключатель, справочные значения (временная диаграмма) и характеристики сети.

Все это подкреплено опытом и здравым смыслом тестирующего персонала.

    • BRESSON (C) — Электрическая одежда
    • HAMMERLAND (P) — Transitoire de rétablissement напряжения
    • POUARD (M) — электрическая одежда. Fonction de l’appareillage. Problèmes généraux.
    • POUARD (M) et COUVREUX (J.P.) — Электрическая одежда. Étude pratique des d’appareillage à moyenne et haute Voltage.
    • TRENCHAM (H) — Coupure des circuit.
    • CONFÉRENCE INTERNATIONALE DES GRANDS RÉSEAUX ÉLECTRIQUES À HAUTE-TENSION (CIGRE) — Comptes rendus des travaux de sessions, 1re Section Groupe 13.
    • Кэсси (AM) — Une nouvelle théorie de l’arc et de la coupure. CIGRE 1939 Отчет № 102.
    • SKEATS (W.F.), TITUS (C.H.) ET WILSON (W.R.) — Taux de rétablissement de la voltage dans le cas de défauts sur les lignes de Transmission.
    • POUARD (M) — Nouvelles notions sur les vitesses de rétablissement de la Voltage auxborn des disjoncteurs à haute Voltage
    • TESZNER (S), MAURY (E) et PEROLINI (M) — Surtension de coupure, moyens de les atténuer et возможности d’une réglementation des interrupteurs. CIGRE 1954 Отчет № 147.
    • MAURY (E) — Problèmes apparaissant aux tensions les plus élevées lors de la maneuver des disjoncteurs.CIGRE 1964 Отчет № 138.
    • DUBANTON (C) et GERVAIS (G) — Surtensions de maneuver à l’enclenchement des lignes à vide. Influence de la puissance et de la configuration du réseau. Статистика повторного разделения. СИГРЭ 1972 г. Отчет № 33-05.
    • BRESSON (CH) — Phénomènes électrodynamiques dus aux courants intenses dans l’appareillage
    • MOUTON (M) — Les disjoncteurs-sectionneurs associés à des fusibles et les interrupteurs-sectionneurs.
    • FERNIER (B) — Les interrupteurs à coupure en charge en moyenne et haute Voltage.
    • MAYO (P.C.) — Distances d’ouverture en série dans les sectionneurs dans l’air. I.E.E.E Trans P.A.S. 1967
    • HOFFMANN (D) — Прерыватель секции C.I.R.E.D. 1975 Отчет № 25.
    • SWIFT-HOOK (D.T.) — La fiabilité des disjoncteurs 1968
    • MAURY (E) — Évolution des disjoncteurs des réseaux de transport 1971.
    • PEROLINI (M) — Disjoncteurs à air comprimé pour des réseaux à high Voltage 1955.
    • ORGERET (L) et RENAUD (J) — Le disjoncteur pneumatique à haute voltage et les vitesses de rétablissement de tsions élevées. Lev défaut kilométrique. 1959
    • FRIEDRICH (R.E.) et BATES (G) — L’utilisation du SF6 pour l’interruption high Voltage) 1958.
    • ARTHUR (A) — Подготовка, физическая подготовка, химические средства и общие приложения для гексафтористого сульфида 1962 г.
    • LEEDS (WM), FRIEDRICH (RE), WAGNER (CL) et BROWNE (TE) — Приложение для исследований по элементам маневра, аркам и элементам газа, а также по определению элементов SF6 CIGRE 1970 Отчет 13.11
    • PRIGENT (H) — Механизм защиты и купирование аккумуляторов, конденсаторов, работающих на напряжение. 1954.
    • FINK (D) ET BEATY (H.W.) — Стандартное руководство для инженеров-электриков MacGraw-Hill Edition 11

WILDI (T) — Первое издание электротехники

Short Circuit

Краткое описание: Короткое замыкание получило свое название от того, что электрическая энергия находит короткий путь, более легкий путь от одной стороны источника питания к другой.

Защита вашей компоновки от чрезмерных токов, протекающих во время короткого замыкания, предотвращает повреждение ваших моделей и цифровой системы командного управления.Чтобы вызвать повреждение, показанное выше, не требуется много времени или тока.

Не следует путать с пусковым током, внезапным скачком тока, вызванным цепями накопления энергии, используемыми с многофункциональными декодерами, вызывающими срабатывание максимальной токовой защиты бустера. Для получения дополнительной информации см. Пусковой ток.

Что такое

Короткое замыкание ?

Короткое замыкание (или просто короткое замыкание ) получило свое название от того, что электрическая энергия находит короткий путь, более легкий путь от одной стороны источника питания к другой.И он всегда пойдет по легкому пути, когда найдет его. Меньше всего вам нужно быть частью этого легкого обратного пути в цепи высокого напряжения. При этом он обходит нагрузку, ограничивающую прохождение тока.

Короткое замыкание — это плохо. Если флажок не установлен, источник питания, электропроводка, пластиковые шпалы и т. Д. Расплавятся, а в худшем случае может произойти возгорание. По этой причине все источники питания коммерческих моделей для железных дорог (аналоговые или DCC) имеют встроенную защиту от короткого замыкания.

Использование обычного предохранителя для защиты источников питания трека может быть обременительным, когда короткое замыкание происходит достаточно часто, чтобы требовать постоянной замены предохранителей.Вместо этого используются электронные методы защиты, которые автоматически восстанавливаются при устранении замыкания.

У некоторых бустеров DCC отсутствует какая-либо защита от чрезмерного исправления на своих выходах. Всегда читайте руководство и при необходимости приобретайте соответствующие устройства защиты от перегрузки по току.

Причины

Есть несколько вещей, которые могут вызвать короткое замыкание:

  • Металлический предмет, соединяющий дорожку, например инструмент или ремешок для часов
  • Крушение — короткое замыкание локомотива или другого подвижного состава в рельсах противофазных рельсов
  • Наезд на живую лягушку, настроенную против вас
  • Реверсивная петля или любое другое расположение путей, позволяющее поезду вернуться назад тем же путем, которым он пришел
  • Локомотивный переезд между энергорайонами, не находящимися в фазе
  • Плохая проводка дорожки — например, неизолированные подводящие провода входят в контакт
  • Неправильная установка декодера — в результате короткое замыкание звукоснимателей трека
  • Явка, не отвечающая требованиям DCC, в сочетании с нестандартным подвижным составом, вызывающая сокращение явки

Некоторые фактические причины, о которых сообщается в информационном бюллетене Lenz:

  • Инструменты поперек пути
  • Неисправные переключатели
  • Очки в металлической оправе
  • Спящая мокрая кошка
  • Кормушки перекрестные
  • Банка кокса
  • Секундомер на трассе
  • Пролитый кофе
  • Блокнот на спирали
  • Свежеоклеенный балласт
  • Паяльная станция
  • Leaf Rake (Применяется только если вы путешествуете по улице.)

Почему я должен волноваться?

Зачем беспокоиться о коротких замыканиях, если бустеры DCC имеют встроенную защиту? Если вы используете более крупный макет, есть две важные причины, по которым вам не следует полагаться только на свой бустер:

  1. Отключение бустера отключит весь район повышения давления , и все поезда, курсирующие по нему, немедленно остановятся. Это может быть очень неудобно при планировке клуба, потому что любая ошибка оператора сразу становится очевидной и раздражает всех остальных операторов.
  2. Максимальная токовая защита бустера предназначена для защиты самого бустера.
    1. Большой усилитель может непрерывно обеспечивать до 5 ампер без отключения. При низком качестве проводки этот ток может быть результатом короткого замыкания, поэтому 5А будет постоянно течь через все, что вызывает короткое замыкание. Это может включать тонкую проводку приемного устройства локомотива, которая может перегреться и расплавить пластиковую изоляцию.

Защита от короткого замыкания

Бустерные поездки

Как упоминалось ранее, многие усилители DCC включают электронную защиту от короткого замыкания.В зависимости от конструкции они сработают либо при превышении определенного уровня тока, либо при внезапном увеличении потребляемого тока.

Это одна из веских причин, по которой вы хотите использовать проводку достаточно толстого сечения для силовой шины рельсового пути в средней и большой компоновке. Если вы используете только соединительный провод легкого калибра (скажем, калибр 22 AWG) для 40-дюймовой шины, сопротивление постоянному току (туда и обратно) будет около 1,3 Ом. Само по себе этого недостаточно, чтобы предотвратить срабатывание бустера, но он точно не поможет.Чрезмерное сопротивление и индуктивность на силовой шине будет препятствовать работе выключателя.

Скорость изменения

Многие бустеры используют скорость изменения для обнаружения короткого замыкания. Этот метод очень быстрый и эффективный для предотвращения повреждений. Если ток изменится более чем на установленную величину за фиксированный промежуток времени, система защиты цепи примет меры.

Если у вас есть несколько локомотивов, оборудованных звуком, на пути, бустер может отключиться при включении пути или при восстановлении после предыдущего происшествия.Всплеск пускового тока для зарядки любых конденсаторов в локомотивах будет интерпретирован как короткое замыкание. Это также может быть проблемой с устройствами хранения энергии, установленными в ваших локомотивах. Некоторые из них могут не вызывать проблем, но по мере того, как к флоту присоединяется больше, их пусковой ток может превышать допуск бустера для всплеска. По мере зарядки конденсаторов их пусковой ток будет уменьшаться. Коммерческое предложение может включать дополнительные компоненты для снижения пускового тока.

Многие бустеры имеют возможность изменять время отклика, в бустере есть CV, чтобы продлить период короткого замыкания до того, как он среагирует.Это часто необходимо при ложных срабатываниях (например, при высоком пусковом токе) или для предотвращения срабатывания усилителя до срабатывания устройства управления питанием или автоматического реверсирования.

Проверьте проводку трека

Вы должны проверить проводку дорожки, выполнив квартальный тест. Если тест не прошел, значит, проблема связана с проводкой, и ее необходимо исправить. Чрезмерная индуктивность замедлит скорость изменения тока, снизив эффективность защиты от сверхтока.

Автоматический реверсивный усилитель

Если вы используете два или более бустеров в своей компоновке, тогда все, кроме одного, должны иметь автоматический реверс.Это избавляет от необходимости беспокоиться о согласовании фазы района повышения мощности. В противном случае при пересечении локомотивом между районами два ускорителя будут бороться друг с другом — фактически то же самое, что и короткое замыкание.

Очень важно, чтобы на границе зоны повышения давления только один усилитель мог менять фазу.

Прочтите инструкции, так как вам может потребоваться обратный путь между бустерами, чтобы обеспечить правильную работу функции автоматического реверса

Автореверсоры

Если на схеме есть возможность для выхода и возврата поезда так, чтобы он оказался лицом в противоположном направлении на том же участке пути, с которого он начал, то у вас короткое замыкание.Это может быть реверсивная петля или гусеница баллона , реверсивный треугольник (звезда), поворотный стол или кроссовер по схеме «собачья кость».

Очевидно, что для предотвращения сильного короткого замыкания дорожка должна иметь двойной зазор в соответствующих местах. Но короткое замыкание все равно произойдет, когда локомотив пересечет зазоры, войдя в реверсивную секцию. Это можно решить с помощью модуля автоматического реверсирования DCC.

Автоматические выключатели

PM4 от Digitrax. Он может управлять 4 энергорайонами или функционировать как 4 блока с автореверсом.Автоматические выключатели

могут использоваться для отключения электричества в подрайонах вспомогательного района при обнаружении короткого замыкания. Это снижает эффект короткого замыкания за счет уменьшения количества отключений компоновки из-за ошибки оператора.

Это гораздо более дешевое решение, чем добавление дополнительных бустеров.

Система управления питанием Digitrax PM42 является примером автоматического выключателя с несколькими выходами.

Недостатки использования автоматических выключателей:

  • Они не предотвращают короткое замыкание, а только уменьшают эффект
  • Их сложно модернизировать, потому что силовые автобусы рельсового пути должны быть разделены на отдельные подрайоны, и к каждой подрайонной силовой шине необходимо провести дополнительный провод большой толщины.

Устройства ограничения тока

Часто можно услышать решения, связанные с последовательной вставкой резистора (обычного или предохранителя PTC) или автомобильной лампы с дорожкой для ограничения тока в случае короткого замыкания.

Плохая идея. Защита от короткого замыкания должна включать отключение источника питания до обнаружения и устранения проблемы.

Ограничением тока вы не решите проблему. Предохранители защищают ваше оборудование от повреждений в случае короткого замыкания.Многократная замена предохранителя не решает проблему. Сначала устраните причину короткого замыкания. Используйте прибор NMRA, чтобы проверить зазоры стрелочных переводов и правильность колеи.

Поскольку многие системы DCC могут подавать более пяти ампер, ограничение тока с помощью дополнительного импеданса означает, что не весь ток может протекать через короткое замыкание. У вас может еще течь три или четыре ампера. Это решение отлично работало во времена аналогового управления с низким током. Бустеры DCC имеют гораздо более высокий ток.

Дополнительный импеданс в рельсовой цепи DCC может отрицательно повлиять на работу устройств защиты от перегрузки по току, присутствующих в бустере, а также устройств управления питанием.

Автомобильные лампы

Эта идея появилась в 1960-х годах, когда для ограничения тока использовались лампы задних фонарей. Когда протекает слабый ток, нить накала имеет низкое сопротивление с минимальным падением напряжения. Во времена аналогового управления использовались несколько слаботочных источников питания для питания кабины компоновки.Так что в этой идее были свои достоинства. Типичная лампа 1156 потребляет ~ 2,5 А при полной яркости, поэтому при коротком замыкании она ограничивает ток и ярко светится.

Лист данных NMRA D7q упоминает использование ламп 12 В для ограничения тока, но не рекомендует использовать лампы в среде с сильным током. Он рекомендует их только в ситуациях с низким током ( меньше, чем 1A). Поскольку системы DCC обычно вырабатывают 3 или более ампер, этот метод не подходит. Это аналоговое решение аналоговой проблемы, и оно должно оставаться в этой области.

Почему это не лучшая идея для DCC?

  1. Бустеры DCC вырабатывают больший ток, обычно 5 А, и срабатывают до того, как лампа что-нибудь сделает.
  2. Если вы защищаете несколько участков электроснабжения с помощью нескольких ламп, усилитель может отключиться при двух или более коротких замыканиях.
    1. Когда лампы остынут, бустер снова включит питание дорожки, немедленно отключится, снова включит питание …
  3. Этот метод ограничивает ток.Максимальный ток будет ограничен сопротивлением лампы. Между тем, ток около 2,5 А все еще течет, чем дольше он течет, тем больше вероятность повреждения. Если не очистить сразу, короткое замыкание нанесет ущерб.
  4. Лампочки сами по себе нагреваются. Более чем достаточно, чтобы растопить или опалить что-нибудь поблизости. При наличии достаточного количества времени или наличия легковоспламеняющегося материала поблизости может возникнуть пожар.

Опять же, это не решает проблему, а просто маскирует ее. Устранение причины короткого замыкания — единственное решение.

Вопросы безопасности и гарантии

Поскольку добавление устройства ограничения тока будет мешать правильной работе встроенной защиты от перегрузки по току усилителя, производитель вашей системы DCC или усилителя может аннулировать любые гарантии, если такие устройства использовались с их оборудованием DCC.

Пусковые установки DCC со слаботочными бустерами не выдают достаточного тока для зажигания лампы во время короткого замыкания. Эти системы обычно вырабатывают не более трех ампер, что недостаточно для зажигания лампы 1156.Лампа могла фактически предотвратить отключение усилителя, что могло привести к повреждению его выходной схемы из-за чрезмерного нагрева. Дополнительная нагрузка может также привести к тому, что выход усилителя будет многократно включаться и выключаться до тех пор, пока короткое замыкание не будет устранено, что снова может привести к повреждению усилителя.

  • Компания Lenz аннулирует вашу гарантию, если вы сделаете их защиту цепи бесполезной с помощью ламп.

Соковыжималка для лягушек

Электронная соковыжималка для лягушек

не только решает проблему правильной фазировки лягушек для стрелок с живыми лягушками, но и частично решает проблему, когда оператор совершает распространенную ошибку, заключающуюся в неправильном направлении на стрелку (т.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.