Модульный автоматический выключатель (MCB) — все, что вы хотели знать, но стеснялись спросить. Глава 2.

10.02.2020
610
В этой статье мы хотим рассказать об основных свойствах модульных автоматических выключателей.
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.

Предыдущая статья
Оцените статью:
Оставаться на связи
Подпишитесь и получайте первым все новые материалы
Выберите reCAPTCHA

Читайте также

10.02.2020
Модульный автоматический выключатель (MCB) — все, что вы хотели знать, но стеснялись спросить. Глава 4.
Коммутационные аппараты
598
10.02.2020
Модульный автоматический выключатель (MCB) — все, что вы хотели знать, но стеснялись спросить. Глава 3.
Коммутационные аппараты
382
10.02.2020
Модульный автоматический выключатель (MCB) — все, что вы хотели знать, но стеснялись спросить. Глава 1.
Коммутационные аппараты
1073
08.10.2019
Типы электроустановок и их особенности
Коммутационные аппараты , Электрощиты
306
16.05.2019
Рады представить Вам нашего нового партнера — компанию по изготовлению электрооборудования ETI
Коммутационные аппараты , Оптимизация производства , Электрощиты
560
23.01.2019
Автоматические выключатели ABB basic M — надежная защита для дома
Коммутационные аппараты
1001
05.12.2018
Выбираем автоматический выключатель для защиты сети: несколько полезных советов
Коммутационные аппараты
1053
05.12.2018
Выбивает автоматический выключатель: основные причины
Коммутационные аппараты
350
05.12.2018
Автоматический выключатель: надежная защита электросети
Коммутационные аппараты
228

Похожие записи

10.02.2020
Модульный автоматический выключатель (MCB) — все, что вы хотели знать, но стеснялись спросить. Глава 4.
Коммутационные аппараты
598

Комментарии