Правильный подбор расцепителя автоматического выключателя защитит электрооборудование, СБТ и разводку распределительной сети от перегруза и сверхтока короткого замыкания. В автоматические выключатели (АВ) устанавливается один или несколько расцепителей с разной селективностью. Эти компоненты защищают электрическую цепь от тока перегрузки и возникающем при коротком замыкании сверхтоке. Существуют устройства релейной защиты мгновенного расцепления и с задержкой срабатывания.
Виды расцепителей автоматических выключателей
Устройство защиты нагрузочной цепи представляетреле прямого действия, способное распознавать наступление аварийной ситуации и предотвращать развитие негативных процессов. Существует несколько видов расцепляющих устройств:
- расцепители с защитой от сверхтоков и фиксированными заводскими настройками (тепловые компоненты с задержкой времени и электромагнитные мгновенного действия);
- устройства селективного распознавания перегрузки от короткого замыкания с настройками номинального тока и времени выдержки (полупроводниковые, электронные);
- компоненты с расширенной функциональностью (независимые, минимального и нулевого напряжения).
Тепловой
Тепловой расцепитель – биметаллическая пластина из 2 спаянных (сваренных или приклепанных) вместе полосок. Материалы для полосок подбираются таким образом, чтобы коэффициент температурного расширения одной отличался от аналогичного параметра другой. При прохождении электричества биметаллическая спайка нагревается сильнее, чем больше сила тока в ней. Если металл нижней полоски при нагревании удлиняется меньше, чем металл верхней, биметаллическая пластина изогнется вниз.
При определенном значении силы тока изгиба пластины достаточно для размыкания контактов автомата. Тепловой расцепитель реагирует на перегрузку ≥30% номинального значения тока, поэтому применяется для защиты от перегрузок. Время срабатывания находится в обратной зависимости от величины проходящего тока. В разных коммуникационных аппаратах оно составляет от секунд до 1–2 часов.
Электромагнитный
Электромагнитный компонент представляют катушку (соленоид) с сердечником, передвигающимся под воздействием электромагнитного поля тока, проходящего в обмотке. Сердечник, преодолевая сопротивление пружины, вызывает срабатывание отключающего цепь элемента.Электромагнитные реле прямого действия распознают короткое замыкание (превышение значения тока в несколько раз от номинального значения) и, в зависимости от чувствительности срабатывания, автоматам присваивается класс А, В, С и D.
Наиболее часто в бытовой сети задействуют автоматические выключатели класса В и С, в которых заставка расцепления рассчитана на 3–10-кратное превышение номинального тока.
Расцепители этого вида срабатывают за доли секунды и относятся к элементам мгновенного действия, используются для защиты от токов КЗ.
Термомагнитный или комбинированный
Зачастую соединяются тепловой и электромагнитный расцепитель последовательно. Тандем обеспечивает токовую селективность: один элемент отслеживает токи в зоне перегрузки, а другой защищает электрические цепи от сверхтоков КЗ. Такую связку некоторые производители именуют комбинированным расцепителем. В зарубежных каталогах последовательное соединение 2-х устройств называют термомагнитным расцепителем.
Полупроводниковый
Полупроводниковое устройствопостроено на измерительном элементе ИЭ и исполнительном элементе – электромагните с блоком управления. Измерительный элемент собран на трансформаторе тока.
Электромагнит воздействует на механизм свободного расцепления автомата, вызывая размыкание ↔замыкание цепи.Расцепитель срабатывает при протекании в цепи тока, превышающего уставку в перегруза или короткого замыкания. Эта настройка используется как дополнительная защита к основной защите от сверхтока короткого замыкания.
Настройки тока перегрузки (1,25–6,0 от номинального тока) и времени перегрузки (4–16 секунд) полупроводникового расцепителя незаменимы в домашней электросети. Они позволяют гибко настраивать срабатывание автомата при питании СБТ с электродвигателями, учитывая большие токи в момент пуска бытового агрегата.
Выставляются требуемые значения тока и временной задержки переключателями. Они расположены на лицевой стороне блока управления.
Электронный
Электронный аналог блок-схемой не отличается от полупроводникового расцепителя. Измерительное устройство меряет ток АВ с помощью схемы на трансформаторе.Электронный модуль блока управления сравнивает полученное и заданное значение, подает управляющее напряжение на электромагнит.
Расширенный набор опций позволяет производить логическую селективность с помощью встроенного в некоторые устройства контроллера. Электронный расцепитель отличает наличие индикатора силы тока, большой выбор настроек и максимальная точность следования поставленной задаче.
Независимый
Расцепитель независимого типа удаленно управляет коммутацией электрических цепей переменного (AC) и постоянного (DC) тока, представляет обычный расцепитель с опцией дистанционной защиты. Поступающее по управляющей цепи, например с пульта оператора, напряжение подается на соленоид. В обмотке создается магнитное поле, сердечник втягивается и приводит в действие механизм свободного расцепления за время ≤0,04 с. Чтобы вернуть автоматический выключатель в исходное состояние, следует вручную нажать кнопку с надписью «Возврат».
Расцепитель минимального и нулевого напряжения
Некоторые АВ оснащаются дополнительно минимальными и нулевыми устройствами расцепления, которые встраиваются непосредственно в автомат или крепятся снаружи корпуса.
Расцепители этого типа реагируют на пороговое значение напряжения, а не силы тока. Они отключают автоматический включатель при падении вольтажа в электрической цепи ниже 0,35–0,7 и 0,1–0,35 от номинального напряжения соответственно.
Кратко про селективность
По правилам: защита должна обеспечивать отключение поврежденного участка при КЗ в конце защищаемой линии.
Грубо говоря, нельзя ставить автоматический выключатель меньшим номиналом выше автомата с большим номиналом теплового расцепителя. То есть должна соблюдаться иерархическая цепочка. Чтобы при срабатывании автомата, отключалась только один участок цепи, на котором произошло КЗ.
На фото выше соответственно 32 и 25; 32 и 16. Селективность соблюдена. Но такой вариант щита не является хорошим примером сборки, это всего лишь для понимания сути. У заказчика было всего 2 контура (силовой и свет), и менять проводку он не хотел.
Причем это относится и к характеристике ЭМР . Над автоматом с хар-кой С нельзя ставить В. Если у вас несколько мощных потребителей, то на вводной автомат выбирается категория D. Чтобы при одновременном запуске нескольких установок с большим пусковым током, не вырубался вводной. Хотя на тех участках автоматика не сработает, ибо на них не произошло превышения токов короткого замыкания.
Надеюсь, эта статья на нашем сайте была вам полезной!
Явления, вызываемые сверхтоками
Протекание экстремальной силы тока вызывает следующие неблагоприятные явления:
- Тепловой перегрев повреждает изоляцию проводников и рабочие компоненты, становится причиной возгораний. Развитие этого явления блокируется установкой аппарата защитыпо току с быстродействием ≤ 0,005 с.
- Электродинамическая сила деформирует и разрушает токопроводящие компоненты, вызывая поломку коммутационного аппарата. Способом борьбы является подбор комплектующих с повышенной электродинамической стойкостью и правильная компоновка деталей, исключающая взаимное ЭМ-влияние.
- Магнитное поле отрицательно влияет на работу измерительных приборов, компьютеров и прочей прецизионной техники. Воздействие поля минимизируется применением экранов из магнито-мягких сплавов (пермаллой, феррит).
Как правильно подобрать устройство?
Самое главное, что надо учитывать при выборе автоматического выключателя — это значение номинального тока (т. е. какая будет нагрузка на сеть). Не рекомендуется выбирать выключатель со слишком большим запасом по этой характеристике, так как он может просто не справиться со своей задачей (слишком поздно разорвать электрическую цепь, когда уже будет нанесен урон электрооборудованию).
После определения силы тока следует выбрать класс (тип расцепления). Он показывает, во сколько раз должен быть превышен номинальный ток, прежде чем сработает автомат. Обозначается этот параметр латинской буквой:
- A – превышение в 2-3 раза — подходит для установки в зданиях с протяженной проводкой;
- B – превышение в 3-5 раз — в жилые дома и квартиры;
- C – превышение в 5-10 раз — в цеха и на предприятия, где одновременно подключается очень много электроприборов;
- D – превышение в 10-20 раз — устанавливаются на производствах (как и у выключателей группы С);
Немаловажную роль также играет количество полюсов, так как эта характеристика зависит от количества фаз в здании. Для однофазной сети подходят однополюсные выключатели (для электросетей TN-C, TT) и двухполюсные (в электросетях IT). Для трехфазной сети — трехполюсные (для электросетей TN-C, TT, IT) и четырехполюсные (для электросетей TN-S).
Проверка работоспособности расцепителей
Проверка работоспособности включает следующие действия:
- Визуальный осмотр выключателя. На корпусе девайса не должно быть механических повреждений: сколов и трещин. Обращать внимание на плотность прилегания частей, качество креплений и зажимов. Сделать несколько пробных манипуляций по «включению ↔выключению» вручную. Во включенном положении аппарат должен со щелчком фиксироваться и затем свободно выключаться.
- Прогрузка аппарата. Испытание заключается в определении времени срабатывания расцепителя при подаче электропитания с регулируемой силой тока на специальном стенде. Полученный результат сравнивается с типовой времятоковой характеристикой модели АВ.
Современный рынок электротехнического оборудования предлагает потребителю широкий спектр расцепителей. Этими устройствамикомплектуются аппараты 1-3 фазного переменного AС и постоянного тока DС и напряжением до 1000 В.
Правильные способы управления независимыми расцепителями
Расширитель выходов АПС для управления исполнительными устройствами /В
Задача управления исполнительными устройствами 12/24В проработана производителями систем пожарной сигнализации более тщательнее.
Это не удивительно, ведь видов слаботочных исполнительных устройств гораздо больше, чем исполнительных устройств 220В.
Тут подойдут все те же выходы напряжения типа OK (открытый коллектор), что и для управления средствами оповещения и табло эвакуации.
Поэтому задача организации цепи управления низковольтным независимым расцепителем кажется проще, чем высоковольтным.
Количество полюсов
Как уже было сказано, автомат защиты сети имеет полюса – от одного до четырех.
Подобрать для цепи устройство по их числу совсем несложно, достаточно лишь знать, где используются различные типы АВ:
- Однополюсники устанавливают для защиты линий, в которые включены розетки и осветительные приборы. Они монтируются на фазный провод, не захватывая нулевого.
- Двухполюсник нужно включать в цепь, к которой подсоединена бытовая техника с достаточно высокой мощностью (бойлеры, стиральные машинки, электрические плиты).
- Трехполюсники монтируются в сетях полупромышленного масшатаба, к которым могут подключаться такие устройства, как скважинные насосы или оборудование автомастерской.
- Четырехполюсные АВ позволяют защитить от КЗ и перегрузок электропроводку с четырьмя кабелями.
Применение автоматов различной полюсности – на следующем видео:
Принцип работы
Суть функционирования независимого устройства расцепления основана на изменении расположения контактов. Это случается из-за поступления короткого импульса со стороны диодного выпрямителя. В качестве проводника в этом случае выступает транзистор. Регулировка частотности выключателя осуществляется за счет модулятора. Чтобы бороться с электромагнитными помехами, применяется кенотрон.
Автоматический расцепитель PH 47
Внешне устройство — корпус, который изготовлен на основе износостойкой пластмассы. Кнопка активации располагается на передней стороне системы. Сзади на агрегате имеется фиксирующая защелка, в нижней части — винтовые клеммы.
В обычной работе аппарат пропускает ток, который равен номинальному значению (она также может быть меньше). По верхней клемме идет питающее напряжение от внешней сети. После этого ток подается на тепловой выключатель, затем на электромагнитный. Если происходит экстренный случай, то расцепитель отсоединяет защищаемую цепь и выключает автомат.
Важно! Чаще всего причиной срабатывания системы становится короткое замыкание.
Разделение по номинальной отключающей возможности
По критериям, определяющим значение тока короткого замыкания, при котором выключатель сработает с последующим отключением поступающего потребителю напряжения, выделяют три разновидности:
- 4.5 кА (4500 А). Чаще применяется для защиты силовых линий частных жилых зданий с сопротивлением 0.05 Ом. Такие модели практически не используются, некоторые страны уже запретили их эксплуатацию.
- 6 кА (6000 А). Используется для предотвращения коротких замыканий общественных мест и жилых объектов, где сопротивление составляет примерно 0.04 Ом.
- 10 кА (10000 А). Автоматы предназначены для защиты электрооборудования промышленного назначения.
Для бытового назначения чаще применяется 6000 А.
