Порівняння характеристик відключення мініатюрних вимикачів

28.12.2021
138

Вимоги щодо захисту робочих провідників від впливу надструмів визначені у стандарті IEC 60364-4-43 «Вимоги із забезпечення безпеки. Захист від надструму». Мініатюрні автоматичні вимикачі, які використовуються для захисту кабелів, повинні автоматично відключитися, як тільки поєднання наростання струму та його тривалості призведе до надмірного нагрівання кабелю або іншого компонента електричної установки.

Мініатюрні вимикачі використовуються для:

  • захисту від перевантаження
  • захисту від короткого замикання
  • захисту від ураження електричним струмом шляхом автоматичного відключення.

Відключення здійснюється двома різними розщіплювачами. Миттєве спрацьовування електромагнітного розщіплювача забезпечує захист при коротких замиканнях. Біметалевий тепловий розщіплювач використовується для захисту від перевантаження. Він спрацьовує через підвищення температури, тобто як по струму, так і за часом.

При виборі автоматичних вимикачів, щоб перевірити, чи гарантується достатній захист в разі короткого замикання, відповідно до IEC60364-4-43, значення енергії I2xt, що проходить через автоматичний вимикач за час його відключення (<0,1 с) порівнюється з тепловим імпульсом k2xS2, допустимим для кабелю.

Комбінація кривих відключення електромагнітного розщіплювача та теплового біметалевого розщіплювача дає загальну криву відключення для захисту від надструмів.

Ця крива визначає поведінку автоматичного вимикача у разі надструму, тобто, залежність часу його відключення від величини струму.

Простір графіка ліворуч від кривої відключення — так звана зона не відключення, протікання зазначених струмів протягом відповідного часу не призведе до спрацьовування автоматичного вимикача. Простір графіка праворуч від кривої – це зона гарантованого вимкнення.

Простір усередині кривих – це зона невизначеності, в ній ми не можемо визначити точний час спрацьовування автоматичного вимикача через розкид фізичних характеристик матеріалів біметалевого та електромагнітного розщіплювачів. (Детальні значення часу відключення та не відключення для різних характеристик відключення наведено в таблиці наприкінці тексту.)

Прагнення до найкращого захисту, яке вимагає високої чутливості автоматичних вимикачів, повинно бути узгоджене з різними робочими характеристиками навантажень, що захищаються. У навантаженні повинні допускатися піки струму (наприклад, при її включенні), але водночас має бути забезпечене відключення у разі відносно невеликих, але тривалих перевантажень. Тому автоматичні вимикачі мають різні характеристики відключення, в залежності від їх навантаження:

−B, C і D для захисту кабелів від надструмів відповідно до IEC/EN 60898-1

−K для захисту двигунів та трансформаторів, а також захисту кабелів від надструмів відповідно до IEC/EN 60947-2

Z для захисту кіл керування з високим імпедансом (довгих ліній), вторинних ланцюгів трансформаторів напруги, напівпровідників, а також одночасного захисту кабелів з відключенням від перевантаження відповідно до IEC/EN 60947-2.

Захист при коротких замиканнях

Для захисту кабелю при короткому замиканні необхідно забезпечити такі умови, щоб кількість енергії, що протікає через нього, протягом часу відключення автоматичного вимикача не перевищувало допустиме значення теплового імпульсу для кабелю певного перерізу.

На малюнку 1 показані типові значення енергії I2t, що проходить через автоматичні вимикачі при короткому замиканні. У разі мініатюрного автоматичного вимикача S201-B16 енергія, обмежується, приблизно, до

20.000 А2с при очікуваному струмі короткого замикання iK = 6 кА. Це значення набагато менше

29700 A2с – максимальної допустимої величини теплового імпульсу для мідного провідника перетином

1,5 мм2 з ПВХ-ізоляцією, що означає його захист у разі короткого замикання.

Захист при перевантаженні відповідно до IEC 60364-4-43

Для захисту при перевантаженні захисний пристрій повинен вибиратися з допустимої струмопровідної здатності кабелю Iz:

Ib ≤ In ≤ Iz         (1)

I2 ≤ 1.45 x Iz     (2)

Ib  = Проєктний струм лінії

In  = Номінальний струм захисного пристрою

Iz   = Струмопровідна здатність згідно до IEC 60364-5-52

I2 = Заданий струм відключення захисного пристрою

В окремих випадках умови (1) і (2) не гарантують повного захисту,

наприклад, у разі тривалих надструмів, менших за I2. У таких випадках слід вибирати кабель більшого перетину.

В окремих випадках умови (1) і (2) не гарантують повного захисту,

наприклад, у разі тривалих надструмів, менших за I2. У таких випадках слід вибирати кабель більшого перетину.

Пристрої захисту зі значеннями I2, близькими до номінального струму In можуть значно підвищують ефективність захисту від перевантаження.

У цих випадках рекомендується використовувати характеристики K або Z з I2 = 1,2 x In.

 

Порівняння характеристик Z і B

Характеристику Z доцільно застосовувати для захисту довгих ліній, коли в умовах великого опору кабелю, струм короткого замикання не достатній для спрацьовування автоматичних вимикачів з характеристикою С або навіть В. Особливо це критично для ланцюгів управління з напругою 24 В постійного або змінного струму.

Не допускається перевищення максимальної довжини кабелю до опору контуру. Враховуючи різні параметри, максимальна довжина кабелю може бути наступною:

Cu, дві жили, 1.5 мм2:

-МАВ В6 макс. 10 м

-МАВ Z2 макс. 47 м

-МАВ Z6 макс. 18 м

Найбільша довжина лінії досягається з мініатюрним автоматичним вимикачам з характеристикою Z завдяки їхньому низькому струму відключення.

Також, характеристика Z безальтернативна для забезпечення захисту чутливих елементів схеми, таких як контакти або заводські кабелі датчиків/кінцевих вимикачів, навіть низькі струми короткого замикання повинні вимикатися за мілісекунди.

Примітка

При постійному струмі значення відключення електромагнітних розщіплювачів збільшуються в 1,5 раза.

Очевидно, що характеристика відключення Z також забезпечує кращий захист при перевантаженні.

Порівняння характеристик C і K

Характеристика K вирішує суперечність між виникненням пікових струмів при пуску та необхідністю швидкого відключення автоматичного вимикача у разі короткого замикання.

У ланцюгах, де через двигуни, зарядні пристрої, зварювальні трансформатори тощо, можуть виникати пускові струми або піки пускового струму, характеристика відключення K виявляється успішною протягом понад 70 років.

Піки струму до 10 · In не призводять до ненавмисного відключення. Навпаки, характеристика відключення C витримує піки струму лише до 5 · In.

Примітка

При постійному струмі значення відключення електромагнітних розщіплювачів збільшуються в 1,5 раза.

 

Порівняння характеристик K і D

Обидві характеристики K і D призначені  для захисту ліній, у яких можуть бути великі пускові струми.

Проте характеристика відключення K спрацьовує не пізніше 14 · In за <0,1 секунди. На відміну від цього, характеристика відключення D відключає пристрій при 20 · In за <0,1 секунди, що може бути недоліком як щодо опору контуру, так і для захисту кабелю в діапазоні від 10-20 x In.

Приклад:

Розетка захищена автоматичним вимикачем D16. У цьому випадку, для дотримання умов відключення ≤0,4 с при захисті від ураження електричним струмом має бути забезпечений мінімальний струм короткого замикання ≤ 16 Ах20 = 320 А. Навпаки, у випадку використання вимикача з характеристикою К із тим самим номінальним струмом мінімальний струм відключення ≤ 16 Ах14 = 224 А.

Примітка

При постійному струмі значення відключення електромагнітних розщіплювачів збільшуються в 1,5 раза.

Очевидно, що характеристика відключення К також забезпечує кращий захист при перевантаженні.

Порівняння характеристик B, C, D, Z, K

 

 

 

 

 

 

Порівняння характеристик B, C, D, Z, K

При виборі мініатюрних автоматичних вимикачів для оптимального захисту ланцюга додатково необхідно враховувати такі міркування та обмеження.

Вплив температури навколишнього середовища

Якщо передбачається використання автоматичних вимикачів при температурах, відмінних від еталонного значення, необхідно враховувати фактори зміни номінальних характеристик. Номінальне значення струму автоматичного вимикача з характеристиками B, C та D відповідає температурі навколишнього середовища 30°C і 20°C для мініатюрних вимикачів з характеристиками K і Z. Якщо температура навколишнього середовища вища, максимальний робочий струм зменшується приблизно на 6 % на +10°C різниці температур. Для точних розрахунків та при використанні при високих або низьких температурах навколишнього середовища необхідно звертатися до довідкових таблиць виробників.

Вплив суміжних пристроїв

Якщо кілька автоматичних вимикачів встановлюються поруч один з одним і при високому навантаженні на всіх полюсах, необхідно застосувати коефіцієнт поправки до номінального струму (див. Таблицю).

Кількість сусідніх пристроїв Коефіцієнт F
 1 1
2, 3 0.9
4, 5 0.8
≥ 6 0,75

Характеристики відключення

Стандарт Характеристика відключення Номінальний струм Біметалевий розщіплювач 1) Електромагнітний розщіплювач 2)
Умовний струм не відключення Умовний струм відключення Час відключення Діапазон миттєвого відключення Час відключення
In I1 I2
IEC/EN 60898-1 B 6 … 63 A 1.13 · In > 1 год 3 · In 0.1 … 45 с (In ≤ 32 A)/0.1 … 90 с (In > 32 A)
1.45 · In < 1 год 3) 5 · In < 0.1 с
C 6 … 63 A 1.13 · In > 1 год 5 · In 0.1 … 15 с (In ≤ 32 A)/0.1 … 30 с (In > 32 A)
1.45 · In < 1 год 3) 10 · In < 0.1 с
D 0.5 … 63 A 1.13 · In > 1 год 10 · In 0.1 … 4 с (In ≤ 32 A)/0.1 … 8 с (In > 32 A)
1.45 · In < 1 год 3) 20 · In < 0.1 с
IEC/EN 60947-2 K 0.5 … 63 A 1.05 · In > 1 год 10 · In > 0.2 с
1.2 · In < 1 год 3) 14 · In < 0.2 с
Z 0.5 … 63 A 1.05 · In > 1 год 2 · In > 0.2 с
1.2 · In < 1 год 3) 3 · In < 0.2 с

1) Біметалевий розщіплювачі калібрують за номінальної еталонної температури навколишнього середовища; для B, C, D еталонне значення становить 30°C, K і Z еталонне значення становить 20°C. При більш високих температурах довкілля поточні значення знижуються прим. 6% на кожні 10 K підвищення температури.

2) Зазначені значення спрацьовування електромагнітних розчіплювачів є дійсними для частоти 50/60 Гц. Тепловий розчіплювач працює незалежно від частоти.

3) Починаючи з робочої температури (після I1> 1 год).

Оцініть статтю:
Залишайся на зв'язку
Підпишіться та отримуйте спочатку всі нові матеріали на цю тему
Выберите reCAPTCHA

Читайте також

21.12.2021
Автоматичні вимикачі диференційного струму. Класифікація та огляд пропозиції від компанії АБ
Комутаційні апарати
172
08.11.2021
Мініатюрні автоматичні вимикачі компанії АББ — розбираємо відмінності серій
Комутаційні апарати
370
07.08.2021
Зміна асортименту обмежувачів імпульсної перенапруги
OVR
679
03.06.2021
Обладнання System pro M compact® InSite
Комутаційні апарати
514
31.05.2021
Абсолютна селективність з автоматичним вимикачем S750 DR
Комутаційні апарати
707
21.04.2021
Пристрої плавного пуску компанії АББ:​ PSR, PSRC, PSE, PSTX
Пристрої плавного пуску
395
09.04.2021
Нові мініатюрні автоматичні вимикачі серії SZ200
Комутаційні апарати
324
10.02.2020
Модульный автоматический выключатель (MCB) — все, что вы хотели знать, но стеснялись спросить. Глава 4.
Комутаційні апарати
1786
10.02.2020
Модульный автоматический выключатель (MCB) — все, что вы хотели знать, но стеснялись спросить. Глава 3.
Комутаційні апарати
787
10.02.2020
Модульный автоматический выключатель (MCB) — все, что вы хотели знать, но стеснялись спросить. Глава 2.
Комутаційні апарати
2646

Вибиває автоматичний вимикач: основні причини

Комутаційні апарати

Схожі повідомлення

28.12.2021
Порівняння характеристик відключення мініатюрних вимикачів
Комутаційні апарати
138