Как не оконфузиться при выборе автоматического выключателя / Хабр
Краткая заметка по поводу выбора автоматических выключателей. Искренне надеюсь, что читатель не узнает для себя ничего нового.
У поста есть видеоверсия на моем ютуб канале. Реалии времени заставляют меня делать еще и видео:
Определимся с целью
Для начала нужно определиться — для чего нам автоматический выключатель в электрощите. Задача автоматического выключателя — прежде всего защитить стационарную кабельную линию от протекания токов свыше предельно допустимых. Если ток превышен — то проводники нагреваются, с плавлением и разрушением изоляции или расплавлением самих проводников. И если не случится пожара, то случится дорогостоящий ремонт, с работами по замене замурованной в стенах электропроводки. А ток может быть превышен, если к линии подключили слишком много потребителей (происходит перегрузка) или если происходит короткое замыкание. Неправильный выбор характеристик автоматического выключателя — путь к дорогостоящему ремонту, а при особенной везучести — к пожару.
Номинальный ток
Поняв, что автоматический выключатель должен защитить кабельную линию от протекания тока свыше допустимого, мы должны понять, какой же ток допустимый. Чаще всего ссылаются на вот эту табличку из ПУЭ (таблица 1.3.4):
Но, на мой субъективный взгляд, у этой таблички есть существенный недостаток, и он указан в источнике — эта табличка составлена для окружающей температуры +25, температуры земли +15 и температуры жилы (!!!) +65. Длительная работа изоляции при повышенной температуре ускоряет процесс старения полимеров, поэтому мое личное мнение — указанные в таблице цифры стоит уменьшить хотя бы на 1/4. Если кабель проложен таким образом, что его охлаждение затруднено, то предельно допустимый рабочий ток также уменьшают. Например если кабель расположен в пучке с другими кабелями или под слоем теплоизоляции.
И вот в этом месте подходим к самой неочевидной вещи. В таблице указаны предельно допустимые токи, а на автоматических выключателях указан номинальный ток. Номинальный ток автоматического выключателя, указанный на нем — это ток, который может длительно проходить через автоматический выключатель и не вызывать его отключения. Для определения тока отключения заглянем в документацию, в график время-токовых характеристик:
Но это график конкретного экземпляра автоматического выключателя. В реальном мире, у автоматических выключателей есть разброс характеристик, даже у выключателей взятых из одной коробки. Поэтому на графике изображена область, в которой окажется характеристика случайно взятого автоматического выключателя.
В результате, если взять определенный ток, то мы получим диапазон значений времени, за которое сработает автоматический выключатель. От и до, как например вот здесь:
Думаю очевидно, что в расчетах стоит полагать, что нам попался самый плохой экземпляр, и берется самое худшее значение.
В автоматическом выключателе есть два расцепителя — тепловой, который достаточно точный, но медленный, и электромагнитный — очень быстрый, но неточный. (В посте (https://serkov.su/blog/?p=5563) я разбирал, как к такому пришли, и почему лучше пока ничего не придумали.) В итоге получается нелинейная зависимость времени срабатывания от протекающего тока. Для наглядности возьмем автоматический выключатель, на котором указан номинальный ток 16А. При перегрузке будет работать тепловой расцепитель:
До тока в 1,13 от номинального, расцепления совсем не произойдет (16*1,13=18,08А)
При токе в 1,45 от номинального тепловой расцепитель сработает, но за время менее 1 часа (!). (16*1,45=23,2А)
При токе в 2,55 от номинального тепловой расцепитель сработает за время менее 60 сек. (16*2,55= 40А)
При превышении тока еще сильнее — сработает электромагнитный расцепитель, но об этом чуть позже.
Все это становится понятнее, если взглянуть на график:
Откуда взялись эти магические цифры? Из стандарта (у нас в стране — ГОСТ 60898-1-220). Просто разработчики условились, что разброс параметров срабатывания расцепителей должны быть в этих пределах. Причем скорее всего взяли просто две удобные точки времени — 1 час и 1 минута, и воспользовались статистическими данными, чтобы получить кратности номинального тока.
Ну и чтобы совсем жизнь мёдом не казалась, стоит добавить, что в зависимости от температуры окружающей среды применяют коэффициенты. На жаре тепловой расцепитель прогревается и срабатывает быстрее, а вот на морозе наоборот.
А теперь сценарий везунчика по жизни. В частный дом заходит кабель, сечением 1,5 мм2. Щиток с автоматическим выключателем находится в холодном предбаннике, когда на улице мороз -35. Кабель от щитка идет через стену под слоем утеплителя. Автоматический выключатель на 16А почти час (!) будет пропускать ток в (16*1,45*1,25(поправочный на температуру, рис.4) = 29А. При 19А по табличке из ПУЭ у нас жилы будут горячими — +65С, а под слоем утеплителя изоляция уже начнет плавиться.
Еще раз резюмирую: Номинальный ток автоматического выключателя НЕ РАВЕН предельно допустимому току кабеля. Предельный ток кабеля должен вызывать отключение автоматического выключателя в адекватное время.
Тип электромагнитного расцепителя
Тепловой расцепитель медленный, что плохо при коротком замыкании — токи могут быть огромными, и даже за одну секунду могут наделать бед. Поэтому в конструкцию автоматического выключателя добавили электромагнитный расцепитель, который срабатывает за доли секунды. Но он настроен на ток в разы превышающий номинальный.
Дело в том, что некоторые виды потребителей при включении потребляют ток в разы, превышающий ток в рабочем режиме. Например мотор в пылесосе в момент включения кратковременно потребляет ток в 2-3 раза больший, но после разгона мотора, потребление снижается. Возможно вы замечали, как лампочки накаливания слегка притухают в момент включения чего-то как раз из-за этого. Вот график потребления тока мотора пылесоса:
Чтобы эти пусковые токи не заставляли сработать электромагнитный расцепитель, его характеристику сдвинули в зону бОльших токов, что бы такие кратковременные превышения тока были в зоне теплового расцепителя, который в силу своей инерционности такие краткосрочные процессы не замечает.
В итоге получилась линейка автоматических выключателей с одинаковыми тепловыми расцепителями, но с разными электромагнитными. Из-за огромного разброса параметров электромагнитных расцепителей — получились большие разбросы кратности тока срабатывания:
Характеристика В — электромагнитный расцепитель сработает при превышении тока в 3-5 раз
Характеристика С — электромагнитный расцепитель сработает при превышении тока в 5-10 раз
Характеристика D — электромагнитный расцепитель сработает при превышении тока в 10-20 раз
Вот они на графике:
Есть и другие характеристики (K, Z и т.д) но встречаются крайне редко и под заказ, поэтому опустим их.
Если по какой-то причине стартовые токи кратковременно попадут в зону действия электромагнитного расцепителя то возможны ложные срабатывания. И именно для исключения таких ложных срабатываний и сделали несколько типов характеристик.
Некоторые производители для упрощения указывают стартовые токи, вот например светодиодный драйвер уважаемой фирмы при включении кушает солидные 55А (из-за зарядки конденсатора в блоке питания), производитель даже сразу посчитал, сколько светодиодных драйверов можно подключить параллельно на один автоматический выключатель:
4 штуки с характеристикой В и 7 штук на автомат с характеристикой С. Кто бы мог подумать, что 150 ватт светодиодного света могут вышибать 16А автомат! Ситуация становится еще хуже, если используются некачественные светодиодные светильники, где производитель не только не предусмотрел плавный старт, да даже пусковой ток не регламентирует!
Если используется большое количество светодиодных светильников — то придется делить их на группы, чтобы одновременный пуск не вызывал срабатывание автоматического выключателя. Пытливый читатель задастся вопросом — а почему бы не взять просто автоматический выключатель с характеристикой «C» или «D»? Тогда бы пусковые токи не вызывали бы ложных срабатываний! Но не все так просто….
Ток короткого замыкания
Можно иногда услышать выражение «сопротивление цепи фаза-нуль», оно по сути про то же. Ток короткого замыкания — это величина тока в цепи, в случае если из-за повреждения случается короткое замыкание (прямое соединение фазного проводника и нейтрального, или соединение фазного и заземления) в самом дальнем участке. В идеальном мире с идеальными проводниками ток короткого замыкания был бы бесконечным. Но в реальном мире кабели имеют собственное сопротивление, и чем они длиннее тоньше — тем выше их собственное сопротивление. При обычной работе это не так важно — их собственное сопротивление много меньше сопротивления нагрузки. Но если случится короткое замыкание, ток будет ограничен именно этим собственным сопротивлением всех проводников в цепи + внутреннее сопротивление источника тока.
А теперь смотрим. В деревне Вилларибо измеренный ток короткого замыкания линии 278 Ампер, и электрик поставил автоматический выключатель С16:
Как видим все отлично — при коротком замыкании тока будет достаточно, чтобы электромагнитный расцепитель сработал. А вот в деревне Вилабаджо очень плохая проводка, и ток короткого замыкания всего 124 А. Смотрим на график:
В самом худшем случае, электромагнитный расцепитель типа «С» сработает при токе в 10 раз больше номинального (16*10=160А). А значит при 124А возможна ситуация, когда электромагнитный расцепитель при коротком замыкании не сработает, а пока тепловой расцепитель успеет сработать — по линии будет гулять ток в 124А, что может закончиться плохо. В таком случае деревне Вилабаджо нужно или менять проводку, чтобы уменьшить потери, или использовать автоматический выключатель типа В16, у которого электромагнитный расцепитель сработает в худшем случае при токе 5*16=80А. Теперь вы понимаете, почему характеристика типа D (10-20 *Iном) в некоторых случаях изощренный способ стрелять себе в ногу?
Как же определить ток короткого замыкания? Для проектируемых линий его можно расчитать — длина кабеля известна, сечение тоже. Для линий уже находящихся в эксплуатации — только измерять, поскольку никто не знает, на что пришлось пойти электрикам при ремонте поврежденных участков.
Для определения тока короткого замыкания есть специальные приборы. Показывать современные не интересно, поэтому покажу суровый советский олдскул, который есть у меня. М-417 измеряет сопротивление цепи путем измерения падения напряжения на известном сопротивлении, а ток короткого замыкания необходимо рассчитывать:
Щ41160, творение сумрачного советского гения. Устраивает короткое замыкание на доли секунды и измеряет ток непосредственно. В коричневой коробочке на проводе — предохранитель на 100А.:
Как правило, ток короткого замыкания измеряют при введении линии в эксплуатацию, и планово, раз в несколько лет. Только после измерения тока короткого замыкания можно сказать, правильно ли подобрана защита.
Ток короткого замыкания равен …Oh shi….
Если ток короткого замыкания будет черезчур большим? Вот тут мы сталкиваемся с отключающей способностью автоматического выключателя. В момент размыкания контактов выключателя загорается электрическая дуга, которая сама по себе проводит ток и гаснет неохотно. Для ее принудительного разрушения в конструкции автоматических выключателей предусмотрены дугогасительные камеры. Вот здесь на высокоскоростной съемке видно как работает дугогасительная камера:
На автоматическом выключателе в прямоугольной рамке нанесена величина отключающей способности в амперах — это максимальный ток, который способен разомкнуть автоматический выключатель без поломки. Вот на фото автоматические выключатели с отключающей способностью в 3000, 4500, 6000 и 10000 А:
Для наглядности я их разобрал. Большая отключающая способность заставляет не только делать дугогасительные камеры больше, но и усиливать другие конструктивные части, например защиту от прогара вбок.
Отключающая способность автоматического выключателя должна быть больше тока короткого замыкания в линии. Как правило, 6000 А достаточно для большинства применений. 4500А обычно достаточно для работы в линиях старых домов, но может быть недостаточным в новых сетях.
Коммутационная стойкость
При каждом включении/отключении автомата меж контактов загорается дуга, которая постепенно разрушает контактную группу. Производитель часто указывает количество циклов включения/отключения, который должны выдержать контакты:
Отсюда легко видеть, что автоматический выключатель не замена нормальному выключателю при частом использовании. Если пожадничать, и вместо пускателя с контактором заставить сотрудника включать/отключать мешалку дергая автомат по 10 раз в день, то автомат может прийти в негодность менее чем за пару лет. Вот фото автоматического выключателя, контакты которого пришли в негодность из-за большого тока:
Помните, каждая коммутация и срабатывание автоматического выключателя «съедает» его ресурс.
Класс токоограничения
Наверное самая мистическая характеристика. Указывается в виде цифры в квадратике. Про нее в рунете написано мало и чаще ерунда. Класс токоограничения, если упрощать, говорит о количестве электричества, которое успеет пройти через автоматический выключатель при коротком замыкании прежде, чем он отключит цепь, и говорит о быстродействии. Всего классов три:
Что интересно, отечественными стандартами класс токоограничения не регламентируется, поэтому на картинке выше нет кириллицы. Цифры в таблице — это величина интеграла Джоуля. Отечественные производители указывают класс просто потому что «так принято», а не того требуют отечественные стандарты 🙂 В быту на данный параметр можно не обращать внимание — классы хуже третьего встречаются в продаже не часто.
Селективность
Вам бы не хотелось, чтобы при перегрузке или коротком замыкании срабатывал автоматический выключатель где-то на столбе у ввода в дом. При последовательном соединении автоматов защиты, подбором их характеристик можно добиться селективности — свойству срабатывать защите ближайшей к повреждению, без срабатывания вышестоящей. И у меня две новости.
Хорошая — можно воспользоваться специальными таблицами, которые есть у многих производителей, и подобрать пары автоматических выключателей, которые при перегрузке будут обеспечивать селективность. На графике это видно как непересекающиеся графики работы расцепителей:
Но по графику вы могли понять, что плохая новость — обеспечить полную селективность автоматических выключателей при коротком замыкании затруднительно. Кривые пересекаются в области больших токов. Поэтому чаще всего речь о частичной селективности. Например, если синий график — автомат В10, а фиолетовый В40, то ток селективности составит 120А (значение взято из таблиц одного производителя для конкретной модели автоматов). Тоесть при токах меньше тока селективности — все отлично. При токах больше — сработать могут оба устройства защиты.
В бытовой серии модульных автоматических выключателей обеспечивать селективность, даже частичную, довольно трудно. Лишь большие и мощные устройства защиты, например на подстанциях, имеют тонкие настройки уставок расцепителей для обеспечения селективности с вышестоящими устройствами защиты.
Да скажи уже что ставить!?
Прежде всего то, что предусмотрено проектом.
Ну а если уж совсем среднестатистический случай с кучей оговорок, то:
Линия 1,5 мм2 — Автомат В10 с отключающей способностью 6000А
Линия 2,5 мм2 — Автомат В16 с отключающей способностью 6000А
Применение автоматического выключателя с характеристикой «C» или «D» вместо «B» должно иметь вескую причину.
Плюшки
Автоматические выключатели разных производителей могут содержать разные приятности/полезности, которые напрямую на защитные функции не влияют, но могут быть полезны:
Это различные шторки/колпачки/крышечки для пломбирования вводного автомата по требованию электросетевой компании.
Это визуальный индикатор фактического состояния контактов, такой индикатор останется красным, если контакты из-за перегрузки сварились
Это окошки для дополнительных нашлепок с электромагнитными расцепителями, контактами
Это дополнительное окошко у клемм для использования гребенки при подключении
и прочее и прочее.
Резюме
Номинальный ток автоматического выключателя не равен предельно допустимому для кабеля! В силу особенностей конструкции автоматический выключатель может длительное время пропускать через себя токи значительно больше номинальных и не отключаться.
Разные типы электромагнитных расцепителей позволяют избежать ложных срабатываний, но использовать тип С, и в особенности тип D нужно понимая что к чему.
Если ток короткого замыкания в вашей линии мал — то использование автоматического выключателя требует вдумчивого подхода.
Если ток короткого замыкания в вашей линии огромен, то отключающая способность автоматического выключателя должна быть еще больше.
А чтобы знать ток короткого замыкания, его нужно измерить специализированным прибором. И только после измерения можно сказать, будет ли правильно работать защита
Хочу сказать спасибо всем, кто принимал участие в рецензировании черновика. Буду рад указаниям на фактические ошибки в статье и ценным дополнениям.
Как выбрать автоматический выключатель по току, сечению кабеля, мощности
Основное назначение автоматического выключателя – защита электропроводки от токов короткого замыкания (в дальнейшем КЗ) и перегрузок электросети. Если произойдет аварийная ситуация и по домашней проводке пройдет сверхток, изоляция кабеля мгновенно расплавится, а сама проводка вспыхнет, как бенгальские огни. Результат будет, как Вы понимаете, плачевный – возникновения пожара и что еще хуже – поражение электрическим током. Чтобы такого не произошло, в квартирном щитке нужно обязательно установить автомат (а лучше несколько) с подходящими характеристиками. О том, как выбрать автоматический выключатель по току, сечению кабеля и остальным техническим характеристикам, читайте дальше! Сразу же советуем обязательно просмотреть видео инструкцию, предоставленную ниже, в которой наглядно показывается методика расчета нужных параметров автоматики.Основные критерии выбора
Итак, рассмотрим, как правильно подобрать наиболее важные параметры устройства для защиты проводки в доме и квартире.
- Ток КЗ. Чтобы выбрать автоматический выключатель по току короткого замыкания, необходимо учитывать важное условие – правилами ПУЭ автоматы с наибольшей отключающей способностью менее 6 кА запрещаются. На сегодняшний день устройства могут иметь номиналы 3; 4,5; 6 и 10 кА. Если Ваш дом размещен рядом с трансформаторной подстанцией, нужно выбрать автоматический выключатель, срабатывающий при предельном коротком замыкании в 10 кА. В остальных случаях вполне достаточно подобрать коммутационный аппарат номиналом 6000 Амер.
- Номинальный ток (рабочий). Следующий, не менее важный критерий выбора автомата для дома – по номинальному току. Данная характеристика отображает значение тока, свыше которого произойдет разъединение цепи и, соответственно, защита электропроводки от перегрузок. Чтобы выбрать подходящее значение (оно может быть 10, 16, 32, 40А и т.д.), необходимо опираться на сечение кабеля домашней проводки и мощность потребителей электроэнергии. Именно от того, насколько большой ток способны пропустить жилы через себя и в то же время, какая суммарная мощность всей бытовой техники, будет зависеть рабочий ток устройства коммутации. В данном случае для выбора подходящей характеристики автоматического выключателя рекомендуем сначала определить сечение кабеля в Вашем доме либо квартире, после чего руководствоваться данными таблицами:
- Ток срабатывания. Одновременно с рабочим током автомата нужно подобрать его номинал по току срабатывания. Как Вы знаете, при включении мощных электроприборов пусковой ток может быть значительно Выше номинального (вплоть до 12 кратного значения). Чтобы автоматический выключатель не сработал, восприняв включение двигателя, как короткое замыкание, нужно правильно выбрать класс коммутационного аппарата. На сегодняшний день для бытового применения могут использоваться классы B, C и D. Для дома и квартиры лучше всего выбрать устройство класса B, если в кухне установлена газовая плита и нет мощных потребителей электроэнергии. Если установлена электроплита либо мощный электрический котел, лучше подобрать подходящий автомат класса C. Ну и если у Вас в частном доме задействованы электродвигатели большой мощности, необходимо осуществить выбор коммутационного аппарата с маркировкой «D».
- Селективность. Данный термин подразумевает отключение в аварийной ситуации только определенного, проблемного участка, а не всей электроэнергии в доме. Тут уже нужно немного вникнуть в логическую цепочку и выбрать номиналы автоматических выключателей согласно обслуживающей линии. Вершину так называемого разветвления должен занимать вводной автомат, номинал которого не должен превышать максимально допустимую нагрузку на электропроводку, исходя из сечения провода. Номинальный ток вводного коммутационного аппарата должен превышать значение рабочего тока всех остальных, нижестоящих автоматических выключателей в щитке. Для частного дома рекомендуется на ввод выбрать аппарат на 40А, на электроплиту – 32А, на электроприборы до 5 кВт – 25А, розетки – 16А и освещение – 10А. При выборе такого варианта сборки распределительного щитка условие селективности будет удовлетворено.
- Количество полюсов. Еще один, не менее важный критерий выбора, с которым, как правило, возникает меньше всего вопросов. Итак, для однофазной сети 220 Вольт на ввод рекомендуется выбрать двухполюсный однофазный автомат. На освещение и отдельно подключаемую бытовую технику (к примеру, стиральную машину, водонагреватель, кондиционер) нужно подобрать подходящий однополюсный автоматический выключатель. Если у Вас в доме трехфазная электросеть, на ввод купите четырехполюсный коммутационный аппарат. Ну и для защиты двигателя от сверхтоков нужно выбрать трехполюсный автомат на 380 Вольт.
- Завод изготовитель. Очень важно правильно выбрать фирму автомата, иначе при покупке подделки далеко не факт, что указанные выше параметры по факту являются такими же. В результате, при токе КЗ электромагнитный расцепитель может не сработать и как следствие – пожар в доме. Чтобы такого не произошло рекомендуется осуществлять подбор коммутационных аппаратов и другой автоматики только от качественных фирм. Рейтинг лучших производителей автоматических выключателей мы предоставили в соответствующей статье!
Рекомендуем также просмотреть видео инструкцию, в которой предоставлены все необходимые таблицы и формулы для выбора автоматического выключателя по току, мощности и сечению кабеля:
Как правильно подобрать подходящий номинал коммутационного аппарата для дома и квартиры?
Перечисленные критерии выбора автоматического выключателя являются основными, и первым делом обращайте внимание на данные параметры. Следует отметить, что экономить на автоматах очень глупо! Разница между качественным изделием (от производителя ABB либо Schneider Electric) и подделкой не слишком велика, если учитывать, что на кону стоит Ваш дом и, что более важно – жизнь!
Недопустимые ошибки при покупке
Существует несколько ошибок, которые могут допустить электрики-новички при выборе автоматического выключателя по силе тока и нагрузке. Если Вы неправильно выберите защитную автоматику, даже немного «промахнувшись» с номиналом, это может повлечь за собой множество неблагоприятных последствий: срабатывание автомата при включении электроприбора, электропроводка не выдержит токовые нагрузки, срок службы выключателя быстро сократиться и т.д.
Чтобы такого не произошло, рекомендуем ознакомиться со следующими ошибками, что позволит в будущем правильно выбрать автоматический выключатель для своего дома либо квартиры:
- Первое и самое важное, что вы должны знать — во время заключения договора новые абоненты заказывают энергетическую мощность своего присоединения. От этого технический отдел производит расчет и выбирает в каком месте будет происходить подключение и сможет ли оборудование, линии, ТП выдержать нагрузку. Также по заявленной мощности рассчитывается сечение кабеля и номинал защитного автомата. Для квартирных абонентов недопустимо самовольное увеличение нагрузки на ввод без его модернизации, поскольку по проекту уже заявлена мощность и проложен питающей кабель. В общем номинал вводного автомата выбираете не вы, а технический отдел. Если в итоге вы захотите выбрать более мощный автоматический выключатель, все должно согласовываться.
- Всегда ориентируйтесь не на мощность бытовой техники, а на электропроводку. Не стоит осуществлять выбор автомата только по характеристикам электроприборов, если проводка старая. Опасность в том, что если, к примеру, для защиты электроплиты Вы выберите модель на 32А, а сечение старого алюминиевого кабеля способно выдержать только ток в 10А, то Ваша проводка не выдержит и быстро расплавиться, что станет причиной короткого замыкания в сети. Если же Вам нужно выбрать мощный коммутационный аппарат для защиты, первым делом замените электропроводку в квартире на новую, более мощную.
- Если, к примеру, при расчете подходящего номинала автомата по рабочему току у Вас вышло среднее значение между двумя характеристиками – 13,9А (не 10 и не 16А), отдавайте предпочтение большему значению только в том случае, если Вы знаете, что проводка выдержит токовую нагрузку в 16А.
- Для дачи и гаража лучше выбрать автоматический выключатель помощнее, т.к. здесь могут использоваться сварочный аппарат, мощный погружной насос, асинхронный двигатель и т.д. Лучше заранее предусмотреть подключение мощных потребителей, чтобы потом не переплачивать на покупке коммутационного аппарата большего номинала. Как правило, 40А вполне хватает для защиты линии в бытовых условиях применения.
- Желательно подобрать всю автоматику от одного, качественного производителя. В этом случае вероятность какого-либо несоответствия сводится к минимуму.
- Покупайте товар только в специализированных магазинах, а еще лучше – у официального дистрибьютора. В этом случае Вы вряд ли выберите подделку и к тому же, стоимость изделий у прямого поставщика, как правило, немного ниже, чем у посредников.
Вот и вся методика правильного выбора автомата для собственного дома, квартиры и дачи! Надеемся, что теперь Вы знаете, как выбрать автоматический выключатель по току, нагрузке и остальным, не менее важным характеристикам, а также какие ошибки не следует допускать при покупке!
Рекомендуем прочитать:
Особенности выбора автоматического выключателя
При составлении схемы электропроводки квартиры или дома, одним из наиболее важных этапов является выбор автоматического выключателя. От правильности выбора автоматического выключателя зависит степень защиты конструктивных элементов электропроводки и соответственно срок их службы. В данном материале рассмотрим особенности выбора автоматического выключателя. Наиболее важный электрический параметр, по которому выбирается автоматический выключатель – это номинальный ток. Автоматические выключатели классифицируются по току срабатывания теплового расцепителя. Существует ряд номинальных токов данных защитных аппаратов. Приведем значения номинального тока автоматических выключателей, которые наиболее часто используются для защиты квартирной электропроводки: 6, 10, 16, 25, 32, 40, 50, 63 А. Что показывает это значение? Номинальный ток автоматического выключателя – это такое значение тока, при котором электрический аппарат может работать продолжительное время. При этом срабатывания теплового расцепителя автомата не происходит. Автоматический выключатель осуществляет защиту конструктивных элементов электропроводки от повреждения. Следовательно, его выбор должен производиться с учетом всех элементов, питание которых осуществляется от данного аппарата.Пример выбора автоматического выключателя
Приведем пример выбора автоматического выключателя. Линия электропроводки выполнена кабелем ВВГ-3х2,5. Номинальный ток для данного кабеля около 25 А (в зависимости от условий прокладки). Штепсельная розетка, питающаяся от данной линии электропроводки, рассчитана на номинальный ток 16 А. Выбранный автоматический выключатель должен осуществлять защиту всех конструктивных элементов данной линии проводки, в частности кабель и штепсельную розетку. В данном случае выбираем автомат с номинальным током 16 А. Но в этом случае есть исключение. Если схема электропроводки предусматривает питание нескольких розеток от одной распределительной коробки, то выбор автоматического выключателя производится иначе. Например, кабель, который идет от главного распределительного щитка квартиры к распаечной коробке комнаты имеет сечение 4 мм2. Линии электропроводки, питающие розетки данной комнаты, имеют сечение 2,5 мм2. Розетки, как и в предыдущем случае, рассчитаны на номинальный ток значением в 16 А. Автоматический выключатель на какой номинальный ток наиболее целесообразно выбрать? Автоматический выключатель в разрезе Если выбрать автоматический выключатель на 16 А, то все конструктивные элементы электропроводки, а именно кабель от главного щитка, от распределительной коробки до розеток, а также розетки, будут защищены от повреждения в результате перегрузки. Но при необходимости одновременного включения в обе розетки бытовых приборов общей нагрузкой более 16 А, автоматический выключатель отключится. Выходом в данной ситуации является выбор автоматического выключателя большего номинала, например, на 25 А. При этом в обе розетки могут быть включены электроприборы, суммарной нагрузкой в 25 А. Автоматический выключатель в данном случае осуществляет защиту от перегрузки только линии электропроводки. Поэтому в таком случае необходимо контролировать нагрузку, включаемую в каждую из розеток. В противном случае возможно повреждение одной из розеток. Следует отметить, что при возникновении короткого замыкания автоматический выключатель отключится в любом случае, как при выборе аппарата на 16 А, так и на 25 А. Номинальное напряжение, род тока, частота сети – это номинальные параметры сети, которые также следует учитывать при выборе автоматического выключателя. Номинальные параметры бытовой сети следующие: напряжение – 220 В для однофазной сети, 380 В – для трехфазной сети, род тока – переменный, частотой 50 Гц. Существует также такой критерий выбора автоматического выключателя, как класс аппарата. Класс данного электрического аппарата показывает кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя. Данный критерий следует учитывать в том случае, если вы планируете включать в сеть электроприбор, который имеет большой пусковой ток. Если же таких электроприборов нет, то класс автоматического выключателя не имеет принципиального значения, так как при коротком замыкании он отключится в любом случае.Выбор автомата по сечению кабеля таблица пуэ
Выбор защитных автоматических выключателей производится не только в ходе установки новой электрической сети, но и при модернизации электрощита, а также при включении в цепь дополнительных мощных приборов, повышающих нагрузку до такого уровня, с которым старые устройства аварийного отключения не справляются. И в этой статье речь пойдет о том, как правильно производить подбор автомата по мощности, что следует учитывать в ходе этого процесса и каковы его особенности.
Непонимание важности этой задачи может привести к очень серьезным проблемам. Ведь зачастую пользователи не утруждают себя, производя выбор автоматического выключателя по мощности, и берут в магазине первое попавшееся устройство, пользуясь одним из двух принципов – «подешевле» или «помощнее». Такой подход, связанный с неумением или нежеланием рассчитать суммарную мощность устройств, включенных в электросеть, и в соответствии с ней подобрать защитный автомат, зачастую становится причиной выхода дорогостоящей техники из строя при коротком замыкании или даже пожара.
Для чего нужны защитные автоматы и как они работают?
Современные АВ имеют две степени защиты: тепловую и электромагнитную. Это позволяет обезопасить линию от повреждения в результате длительного превышения протекающим током номинальной величины, а также короткого замыкания.
Основным элементом теплового расцепителя является пластина из двух металлов, которая так и называется – биметаллической. Если на нее в течение достаточно длительного времени воздействует ток повышенной мощности, она становится гибкой и, воздействуя на отключающий элемент, вызывает срабатывание автомата.
Наличием электромагнитного расцепителя обусловлена отключающая способность автоматического выключателя при воздействии на цепь сверхтоков короткого замыкания, выдержать которые она не сможет.
Расцепитель электромагнитного типа представляет собой соленоид с сердечником, который при прохождении сквозь него тока высокой мощности моментально сдвигается в сторону отключающего элемента, выключая защитное устройство и обесточивая сеть.
Это позволяет обеспечить защиту провода и приборов от потока электронов, величина которого намного выше расчетной для кабеля конкретного сечения.
Чем опасно несоответствие кабеля сетевой нагрузке?
Правильный подбор защитного автомата по мощности – очень важная задача. Неверно выбранное устройство не защитит линию от внезапного возрастания силы тока.
Но не менее важно правильно подобрать по сечению кабель электропроводки. В противном случае, если суммарная мощность превысит номинальную величину, которую способен выдерживать проводник, это приведет к значительному росту температуры последнего. В итоге изоляционный слой начнет плавиться, что может привести к возгоранию.
Чтобы более наглядно представить, чем грозит несоответствие сечения проводки суммарной мощности включенных в сеть устройств, рассмотрим такой пример.
Новые хозяева, купив квартиру в старом доме, устанавливают в ней несколько современных бытовых приборов, дающих суммарную нагрузку на цепь, равную 5 кВт. Токовый эквивалент в этом случае будет составлять около 23 А. В соответствии с этим в цепь включается защитный автомат на 25 А. Казалось бы, выбор автомата по мощности сделан верно, и сеть готова к эксплуатации. Но через некоторое время после включения приборов в доме появляется задымление с характерным запахом горелой изоляции, а через некоторое время возникает пламя. Автоматический выключатель при этом не будет отключать сеть от питания – ведь номинал тока не превышает допустимого.
Если хозяина в этот момент не окажется поблизости, расплавленная изоляция через некоторое время вызовет короткое замыкание, которое, наконец, спровоцирует срабатывание автомата, но пламя от проводки может уже распространиться по всему дому.
Причина в том, что хотя расчет автомата по мощности был сделан правильно, кабель проводки сечением 1,5 мм² был рассчитан на 19 А и не мог выдержать имеющейся нагрузки.
Чтобы вам не пришлось браться за калькулятор и самостоятельно высчитывать сечение электропроводки по формулам, приведем типовую таблицу, в которой легко найти нужное значение.
Защита слабого звена электроцепи
Итак, мы убедились, что расчет автоматического выключателя должен производиться, исходя не только из суммарной мощности включенных в цепь устройств (независимо от их количества), но и из сечения проводов. Если этот показатель неодинаков на протяжении электрической линии, то выбираем участок с наименьшим сечением и производим расчет автомата, исходя из этого значения.
Требования ПУЭ гласят, что выбранный автоматический выключатель должен обеспечивать защиту наиболее слабого участка электроцепи, или иметь номинал тока, который будет соответствовать аналогичному параметру включенных в сеть установок. Это также означает, что для подключения должны использоваться провода, поперечное сечение которых позволит выдержать суммарную мощность подключенных устройств.
Как выполняется выбор сечения провода и номинала автоматического выключателя – на следующем видео:
Если нерадивый хозяин проигнорирует это правило, то в случае аварийной ситуации, возникшей из-за недостаточной защиты наиболее слабого участка проводки, ему не стоит винить выбранное устройство и ругать производителя – виновником сложившейся ситуации будет только он сам.
Как рассчитать номинал автоматического выключателя?
Допустим, что мы учли все вышесказанное и подобрали новый кабель, соответствующий современным требованиям и имеющий нужное сечение. Теперь электропроводка гарантированно выдержит нагрузку от включенных бытовых приборов, даже если их достаточно много. Теперь переходим непосредственно к выбору автоматического выключателя по номиналу тока. Вспоминаем школьный курс физики и определяем расчетный ток нагрузки, подставляя в формулу соответствующие значения: I=P/U.
Здесь I – величина номинального тока, P – суммарная мощность включенных в цепь установок (с учетом всех потребителей электричества, в том числе и лампочек), а U – напряжение сети.
Чтобы упростить выбор защитного автомата и избавить вас от необходимости браться за калькулятор, приведем таблицу, в которой указаны номиналы АВ, которые включаются в однофазные и трехфазные сети, и соответствующие им мощности суммарной нагрузки.
Эта таблица позволит легко определить, сколько киловатт нагрузки какому номинальному току защитного устройства соответствуют. Как мы видим, автомату 25 Ампер в сети с однофазным подключением и напряжением 220 В соответствует мощность 5,5 кВт, для АВ на 32 Ампера в аналогичной сети – 7,0 кВт (в таблице это значение выделено красным цветом). В то же время для электрической сети с трехфазным подключением «треугольник» и номинальным напряжением 380 В автомату на 10 Ампер соответствует мощность суммарной нагрузки 11,4 кВт.
Наглядно про подбор автоматических выключателей на видео:
Заключение
В представленном материале мы рассказали о том, для чего нужны и как работают устройства защиты электрической цепи. Кроме того, учитывая изложенную информацию и приведенные табличные данные, у вас не вызовет затруднения вопрос, как выбрать автоматический выключатель.
При выборе автоматов постоянно допускается одна и та же ошибка — не учитывается температура окружающей среды.Номинальный ток автомата назначается по ПУЭ при температуре в + 30 градусов Цельсия,а номинальный ток кабеля или провода назначается по ПУЭ при температуре в + 25 ,а эксплуатироваться автомат и кабель будут при комнатной температуре,допустим в + 18 градусов Цельсия.Если номинальный ток двухжильного или трехжильного, с защитным проводником, кабель — провода сечением 2.5 миллиметра квадратного по меди в однофазной сети равно 25 ампер ( 27 ампер это для кабелей с дополнительной изоляцией в виде ПЭТ ленты или композитного стекломиканита или стеклоленты,заполнением пространства под общей оболочкой мелованной резиной и т. д.),то при + 18 градусов Цельсия это уже номинальный ток в 27 ампер,а номинальный ток автомата на 16 ампер уже фактически равен 18.3 ампера,если учесть что при токах в 1.13 номинального тока автомат не отключается гарантированного в течении более одного часа,то реальный предельный рабочий ток провода уже 20.7 амер,то есть автомат на 16 ампер превращается уже в автомат на 20 ампер,при этом ,согласно DIN стандарту на модульные автоматы ,изготовленные по этому стандарту,номинальный ток кабеля или провода должен быть в полтора раза больше номинального тока автомата или 20. 2.
Собирая электрощиток или подключая новую крупную бытовую технику, домашний мастер обязательно столкнется с такой проблемой как необходимость подбора автоматических выключателей. Они обеспечивают электро и пожарную безопасность, потому правильный выбор автомата — залог безопасности вас, семьи и имущества.
Для чего служит автомат
В цепи электропитания автомат ставят для предупреждения перегрева проводки. Любая проводка рассчитана на прохождение какого-то определенного тока. Если пропускаемый ток превышает это значение, проводник начинает слишком сильно греться. Если такая ситуация сохраняется достаточный промежуток времени, начинает плавиться проводка, что приводит к короткому замыканию. Автомат защиты ставят чтобы предотвратить эту ситуацию.
Пакетник или автомат защиты необходим для предотвращения перегрева проводников и отключения в случае КЗ
Вторая задача автомата защиты — при возникновении тока короткого замыкания (КЗ) отключить питание. При замыкании токи в цепи возрастают многократно и могут достигать тысяч ампер. Чтобы они не разрушили проводку и не повредили аппаратуру, включенную в линию, автомат защиты должен отключить питание как можно быстрее — как только ток превысит определенный предел.
Чтобы защитный автоматический выключатель исправно выполнял свои функции, необходимо правильно сделать выбор автомата по всем параметрам. Их не так много — всего три, но с каждой надо разбираться.
Какие бывают автоматы защиты
Для защиты проводников однофазной сети 220 В есть отключающие устройства однополюсные и двухполюсные. К однополюсным подключается только один проводник — фазный, к двухполюсным и фаза и ноль. Однополюсные автоматы ставят на цепи 220 В внутреннего освещения, на розеточные группы в помещениях с нормальными условиями эксплуатации. Их также ставят на некоторые виды нагрузки в трехфазных сетях, подключая одну из фаз.
Для трехфазных сетей (380 В) есть трех и четырех полюсные. Вот эти автоматы защиты (правильное название автоматический выключатель) ставят на трехфазную нагрузку (духовки, варочные панели и другое оборудование которое работает от сети 380 В).
В помещениях с повышенной влажностью (ванная комната, баня, бассейн и т.д.) ставят двухполюсные автоматические выключатели. Их также рекомендуют устанавливать на мощную технику — на стиральные и посудомоечные машины, бойлеры, духовые шкафы и т.д.
Просто в аварийных ситуациях — при коротком замыкании или пробое изоляции — на нулевой провод может попасть фазное напряжение. Если на линии питания установлен однополюсный аппарат, он отключит фазный провод, а ноль с опасным напряжением так и останется подключенным. А значит, остается вероятность поражения током при прикосновении. То есть, выбор автомата прост — на часть линий ставятся однополюсные выключатели, на часть — двухполюсные. Конкретное количество зависит от состояния сети.
Автоматы для однофазной сети
Для трехфазной сети существуют трехполюсные автоматические выключатели. Такой автомат ставится на входе и на потребителях, к которым подводятся все три фазы — электроплита, трехфазная варочная панель, духовой шкаф и т.д. На остальных потребителей ставят двухполюсные автоматы защиты. Они в обязательном порядке должны отключать и фазу и нейтраль.
Пример разводки трехфазной сети — типы автоматов защиты
Выбор номинала автомата защиты от количества подключаемых к нему проводов не зависит.
Определяемся с номиналом
Собственно, из функций защитного автомата и следует правило определения номинала автомата защиты: он должен срабатывать до того момента, когда ток превысит возможности проводки. А это значит, что токовый номинал автомата должен быть меньше чем максимальный ток, который выдерживает проводка.
На каждую линию требуется правильно выбрать автомат защиты
Исходя из этого, алгоритм выбора автомата защиты прост:
- Рассчитываете сечение проводки для конкретного участка.
- Смотрите, какой максимальный ток выдерживает данный кабель (есть в таблице).
- Далее из всех номиналов защитных автоматов выбираем ближайший меньший. Номиналы автоматов привязаны к допустимым длительным токам нагрузки для конкретного кабеля — они имеют немного меньший номинал (есть в таблице). Выглядит перечень номиналов следующим образом: 16 А, 25 А, 32 А, 40 А, 63 А. Вот из этого списка и выбираете подходящий. Есть номиналы и меньше, но они уже практически не используются — слишком много электроприборов у нас появилось и имеют они немалую мощность.
Пример
Алгоритм очень прост, но работает безошибочно. Чтобы было понятнее, давайте разберем на примере. Ниже приведена таблица в которой указаны максимально допустимый ток для проводников, которые используют при прокладке проводки в доме и квартире. Там же даны рекомендации относительно использования автоматов. Они даны в колонке «Номинальный ток автомата защиты». Именно там ищем номиналы — он немного меньше предельно допустимого, чтобы проводка работала в нормальном режиме.
| Сечение жил медных проводов | Допустимый длительный ток нагрузки | Максимальная мощность нагрузки для однофазной сети 220 В | Номинальный ток защитного автомата | Предельный ток защитного автомата | Примерная нагрузка для однофазной цепи |
|---|---|---|---|---|---|
| 1,5 кв. мм | 19 А | 4,1 кВт | 10 А | 16 А | освещение и сигнализация |
| 2,5 кв. мм | 27 А | 5,9 кВт | 16 А | 25 А | розеточные группы и электрический теплый пол |
| 4 кв.мм | 38 А | 8,3 кВт | 25 А | 32 А | кондиционеры и водонагреватели |
| 6 кв.мм | 46 А | 10,1 кВт | 32 А | 40 А | электрические плиты и духовые шкафы |
| 10 кв. мм | 70 А | 15,4 кВт | 50 А | 63 А | вводные линии |
В таблице находим выбранное сечение провода для данной линии. Пусть нам необходимо проложить кабель сечением 2,5 мм 2 (наиболее распространенный при прокладке к приборам средней мощности). Проводник с таким сечением может выдержать ток в 27 А, а рекомендуемый номинал автомата — 16 А.
Как будет тогда работать цепь? До тех пор, пока ток не превышает 25 А автомат не отключается, все работает в штатном режиме — проводник греется, но не до критических величин. Когда ток нагрузки начинает возрастать и превышает 25 А, автомат еще некоторое время не отключается — возможно это стартовые токи и они кратковременны. Отключается он если достаточно длительное время ток превысит 25 А на 13%. В данном случае — если он достигнет 28,25 А. Тогда электропакетник сработает, обесточит ветку, так как это ток уже представляет угрозу для проводника и его изоляции.
Расчет по мощности
Можно ли выбрать автомат по мощности нагрузки? Если к линии электропитания будет подключено только одно устройство (обычно это крупная бытовая техника с большой потребляемой мощностью), то допустимо сделать расчет по мощности этого оборудования. Так же по мощности можно выбрать вводный автомат, который устанавливается на входе в дом или в квартиру.
Если ищем номинал вводного автомата, необходимо сложить мощности всех приборов, которые будут подключены к домовой сети. Затем найденная суммарная мощность подставляется в формулу, находится рабочий ток для этой нагрузки.
Формула для вычисления тока по суммарной мощности
После того, как нашли ток, выбираем номинал . Он может быть или чуть больше или чуть меньше найденного значения. Главное, чтобы его ток отключения не превышал предельно допустимый ток для данной проводки.
Когда можно пользоваться данным методом? Если проводка заложена с большим запасом (это неплохо, кстати). Тогда в целях экономии можно установить автоматически выключатели соответствующие нагрузке, а не сечению проводников. Но еще раз обращаем внимание, что длительно допустимый ток для нагрузки должен быть больше предельного тока защитного автомата. Только тогда выбор автомата защиты будет правильным.
Выбираем отключающую способность
Выше описан выбор пакетника по максимально допустимому току нагрузки. Но автомат защиты сети также должен отключаться при возникновении с сети КЗ (короткого замыкания). Эту характеристику называют отключающей способностью. Она отображается в тысячах ампер — именного такого порядка могут достигать токи при коротком замыкании. Выбор автомата по отключающей способности не очень сложен.
Эта характеристика показывает, при каком максимальном значении тока КЗ автомат сохраняет свою работоспособность, то есть, он сможет не только отключится, но и будет работать после повторного включения. Эта характеристика зависит от многих факторов и для точного подбора необходимо определять токи КЗ. Но для проводки в доме или квартире такие расчеты делают очень редко, а ориентируются на удаленность от трансформаторной подстанции.
Отключающая способность автоматических защитных выключателей
Если подстанция находится недалеко от ввода в ваш дом/квартиру, берут автомат с отключающей способностью 10 000 А, для всех остальных городских квартир достаточно 6 000 А. Если же дом находится в сельской местности иди вы выбираете автомат защиты электросети для дачи, вполне может хватить и отключающей способности в 4 500 А. Сети тут обычно старые и токи КЗ большими не бывают. А так как с возрастанием отключающей способности цена возрастает значительно, можно применить принцип разумной экономии.
Можно ли в городских квартирах ставить пакетики с более низкой отключающей способностью. В принципе, можно, но никто не гарантирует, что после первого же КЗ вам не придется его менять. Он может успеть отключить сеть, но окажется при этом неработоспособным. В худшем варианте контакты расплавятся и отключиться автомат не успеет. Тогда проводка расплавится и может возникнуть пожар.
Тип электромагнитного расцепителя
Автомат должен срабатывать при повышении тока выше определенной отметки. Но в сети периодически возникают кратковременные перегрузки. Обычно они связаны с пусковыми токами. Например, такие перегрузки могут наблюдаться при включении компрессора холодильника, мотора стиральной машины и т.д. Автоматический выключатель при таких временных и краткосрочных перегрузках отключаться не должен, потому у них есть определенная задержка на срабатывание.
Но если ток возрос не из-за перегрузки а из-за КЗ, то за время, которое «выжидает» автоматический выключатель, контакты его расплавятся. Вот для этого и существует электромагнитный автоматический расцепитель. Он срабатывает при определенной величине тока, которая уже не может быть перегрузкой. Этот показатель называют еще током отсечки, так как в этом случае автоматический выключатель отсекает линию от электропитания. Величина тока срабатывания может быть разной и отображается буквами, которые стоят перед цифрами, обозначающими номинал автомата.
Есть три самых ходовых типа:
- B — срабатывает при превышении номинального тока в 3-5 раз;
- C — если он превышен в 5-10 раз;
- D — если больше в 10-20 раз.
Класс автомата или тока отсечки
С какой же характеристикой выбрать пакетник? В данном случае выбор автомата защиты также основывается на отдаленности вашего домовладения от подстанции и состояния электросетей выбор автомата защиты проводят ползуясь простыми правилами:
- С буквой «B» на корпусе подходят для дач, домов селах и поселках, которые получают электропитание через воздушки. Также их можно ставить в квартиры старых домов, в которых реконструкция внутридомовой электросети не производилась. Эти защитные автоматы далеко не всегда есть в продаже, стоят немного дороже категории С, но могут доставляться под заказ.
- Пакетники с «C» на корпусе — это наиболее широко распространенный вариант. Они ставятся в сетях с нормальным состоянием, подходят для квартир в новостройках или после капремонта, в частных домах недалеко от подстанции.
- Класс D ставят на предприятиях, в мастерских с оборудованием, имеющим высокие пусковые токи.
То есть по сути выбор автомата защиты в этом случае прост — для большинства случаев подходит тип C. Он и есть в магазинах в большом ассортименте.
Каким производителям стоит доверять
И напоследок уделим внимание производителям. Выбор автомата нельзя считать завершенным, если вы не подумали о том, какой фирмы автоматические выключатели вы будете покупать. Точно не стоит брать неизвестные фирмы — электрика не та область, где можно ставить эксперименты. Подробно о выборе производителя в видео.
Энергетикам
| Рассчитать сечение проводов по току или мощности С помощью этого калькулятора можно рассчитать требуемое сечение провода или кабеля по току или заданной мощности | ||||||
| Введите мощность: | кВт | |||||
| Выберите номинальное напряжение: | ||||||
| Укажите число фаз: | ||||||
| Выберите материал жилы: | ||||||
| Введите длину кабельной линии: | м | |||||
| Укажите тип линии: | ||||||
| Расчетное сечение жилы мм 2 : | ||||||
| Рекомендуемое сечение мм 2 : | ||||||
| Сечение токопроводящей жилы, мм 2 | Токовые нагрузки А проводов, проложенных в одной трубе (коробе, пучке) | |||||
| открыто (в лотке) | 1 + 1 (два 1ж) | 1 + 1 + 1 (три 1ж) | 1 + 1 + 1 + 1 (четыре 1ж) | 1*2 (один 2ж) | 1*3 (один 3ж) | |
| 0,5 | 11 | – | – | – | – | – |
| 0,75 | 15 | – | – | – | – | – |
| 1,00 | 17 | 16 | 15 | 14 | 15 | 14 |
| 1,5 | 23 | 19 | 17 | 16 | 18 | 15 |
| 2,5 | 30 | 27 | 25 | 25 | 25 | 21 |
| 4,0 | 41 | 38 | 35 | 30 | 32 | 27 |
| 6,0 | 50 | 46 | 42 | 40 | 40 | 34 |
| 10,0 | 80 | 70 | 60 | 50 | 55 | 50 |
| 16,0 | 100 | 85 | 80 | 75 | 80 | 70 |
| 25,0 | 140 | 115 | 100 | 90 | 100 | 85 |
| 35,0 | 170 | 135 | 125 | 115 | 125 | 100 |
| 50,0 | 215 | 185 | 170 | 150 | 160 | 135 |
| 70,0 | 270 | 225 | 210 | 185 | 195 | 175 |
| 95,0 | 330 | 275 | 255 | 225 | 245 | 215 |
| 120,0 | 385 | 315 | 290 | 260 | 295 | 250 |
| 150,0 | 440 | 360 | 330 | – | – | – |
| 185,0 | 510 | – | – | – | – | – |
| 240,0 | 605 | – | – | – | – | – |
| 300,0 | 695 | – | – | – | – | – |
| 400,0 | 830 | – | – | – | – | – |
| Сечение токопроводящей жилы, мм 2 | открыто (в лотке) | 1 + 1 (два 1ж) | 1 + 1 + 1 (три 1ж) | 1 + 1 + 1 + 1 (четыре 1ж) | 1 * 2 (один 2ж) | 1 * 3 (один 3ж) |
| Токовые нагрузки А проводов, проложенных в одной трубе (коробе, пучке) | ||||||
ПУЭ, Таблица 1.3.5. Допустимый длительный ток для проводов
с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами
(в лотке)
(два 1ж)
(три 1ж)
(четыре 1ж)
(один 2ж)
(один 3ж)
(в лотке)
(два 1ж)
(три 1ж)
(четыре 1ж)
(один 2ж)
(один 3ж)
ПУЭ, Таблица 1.3.6. Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных
ПУЭ, Таблица 1.3.7. Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных
ПУЭ, Таблица 1.3.8. Допустимый длительный ток для переносных шланговых легких и средних шнуров, переносных шланговых тяжелых кабелей, шахтных гибких шланговых, прожекторных кабелей и переносных проводов с медными жилами
ГОСТ 16442-80, Таблица 23. Допустимые токовые нагрузки кабелей до 3КВ включ. с медными жилами с изоляцией из полиэтилена и поливинилхлоридного пластиката, А*
ГОСТ 16442-80, Таблица 24. Допустимые токовые нагрузки кабелей до 3КВ включ. с алюминиевыми жилами с изоляцией из полиэтилена и поливинилхлоридного пластиката, А*
* Токи относятся к проводам и кабелям как с нулевой жилой, так и без нее.
Сечения приняты из расчета нагрева жил до 65°С при температуре окружающей среды +25°С. При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе, нулевой рабочий провод четырехпроводной системы трехфазного тока (или заземляющий провод) в расчет не входит.
Токовые нагрузки для проводов, проложенных в лотках (не в пучках), такие же, как и для проводов, проложенных открыто.
Если количество одновременно нагруженных проводников, проложенных в трубах, коробах, а также в лотках пучками, будет более четырех, то сечение проводников нужно выбирать как для проводников, проложенных открыто, но с введением понижающих коэффициентов для тока: 0,68 при 5 и 6 проводниках, 0,63 – при 7-9, 0,6 – при 10-12.
Выбор автоматического выключателя по характеристикам.
Автоматический выключатель – низковольтный коммутационный аппарат, обеспечивающий защиту электрической цепи от токовых перегрузок, связанных с подключением большого количества приборов (суммарная мощность которых превышает допустимую), неисправностью приборов или тока короткого замыкания (КЗ). Если выключатель не сработает вовремя и не обесточит линию, большая сила тока может вывести из строя бытовые приборы, а также привести к высокому нагреву кабеля с последующим возгоранием изоляции. Поэтому основная задача автоматического выключателя – определить появление чрезмерного тока и отключить сеть раньше, не допуская пожароопасной ситуации или повреждений приборов. В соответствии с требованиями Правил устройств электроустановок (ПУЭ), эксплуатация сети без автоматов защиты – запрещена. Для того, чтобы правильно подобрать необходимые автоматы защиты, нужно знать основные характеристики автоматических выключателей: это номинальный ток и время-токовая характеристика.Номинальный ток – максимальный ток, который может протекать через автоматический выключатель бесконечно долго, не отключая защищаемую электрическую сеть.
Время-токовая характеристика — это зависимость времени срабатывания от силы тока, протекающего через автоматический выключатель.
Принцип работы автоматического выключателя
Основные органы срабатывания автоматического выключателя – Тепловой расцепитель (биметаллическая пластина) и электромагнитный расцепитель (соленоидом с сердечником). При нормальной работе электрической сети и подключенных в сеть приборов, через автоматический выключатель протекает электрический ток. Биметаллическая пластина от воздействия повышенного тока нагревается и изгибается приводя в действие механизм расцепления. В зависимости от категории автоматического выключателя, время срабатывания будет происходить быстрее или медленнее.
Категории (типы) автоматических выключателей
Автоматические выключатели делятся на типы в зависимости от чувствительности мгновенного расцепителя. Обозначаются класс латинскими буквами A, B, C и D.
Автоматические выключатели типа А (2 – 3 значения номинального тока) срабатывают без выдержки времени (неселективные). Применяются в основном для защиты цепей с большой протяженностью и для защиты микропроцессорных устройств.
Автоматические выключатели типа B (от 3 до 5 значений номинального тока). То есть выключатель с маркировкой В16 сработает при силе тока от 48А до 80А. Данные выключатели широко используются в быту, в основном в домах со старой проводкой, на дачах или в сельской местности.
Автоматические выключатели типа C (от 5 до 10 значений номинального тока). Выключатель с маркировкой С16 сработает при силе тока от 80А до 160А. Используются выключатели типа С в основном в новых многоквартирных домах, где в сеть может быть подключено много бытовой техники (стиральная машина, утюг, холодильник, кондиционер, посудомоечная машина, электрический чайник, микроволновая печь, пылесос и пр.).
Автоматические выключатели типа D (от 10 до 20 номинальных токов) используются для защиты цепей, питающих электрические установки с высокими пусковыми токами (компрессоры, электромоторы, станки, насосы и подъемные механизмы) и применяются в основном в производственных помещениях. Также устройства с характеристикой D используют в общих сетях зданий, где они выполняют подстраховочную роль, если в отдельных помещениях по каким-то причинам не произошло своевременного отключения электроэнергии.
Зависимость времени отключения от силы тока нагляднее всего можно изобразить в виде графика.
Автоматические выключатели типа K 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%.
Автоматические выключатели типа Z 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.
Количество полюсов автоматических выключателей
Однополюсные автоматические выключатели используются для защиты цепей с приборами освещения и розетками, куда подключаются обычные однофазные бытовые приборы.
Для защиты однофазной проводки, куда подключаются отопительные приборы, водонагреватели, электрические плиты, стиральные машины в качестве защиты между щитом и помещением устанавливаются двухполюсные автоматические выключатели.
Двухполюсные АВ при отключении обеспечивает разрыв не только «фазы», но и «нуля».
Нельзя устанавливать два однополюсных выключателя для защиты фазного и нулевого провода! Для этих целей применяют двухполюсные автоматы, которые отключают «ноль» и «фазу» одновременно.
В трехфазной сети, в основном в промышленности, применяются 3-х полюсные автоматические выключатели.
4-х полюсные выключатели являются вводными автоматами и обеспечивают защиту 3-х фазной электросети: 3 фазы + нейтраль.
Вводной автоматический выключатель обязательно должен отключать все фазы и рабочий «ноль», так как имеется вероятность поражения электрическим током при проведении обслуживания или работ с проводкой.
Селективность автоматических выключателей пуэ — Морской флот
Одним их важнейших параметров, определяющих надежность схемы электроснабжения, является селективность защиты. То есть способность отключить только поврежденную линию, в которой либо в результате перегрузки, либо вследствие короткого замыкания возник сверхток, не отключая при этом другие цепи. Сверхтоком называют любое превышение тока в линии выше номинального тока аппарата защиты.
В соответствие с ГОСТ Р 50030.2-2010 (IEC 60947-2) селективность по сверхтокам может быть полная и частичная.
При полной селективности (см. 2.17.2) по сверхтокам при отключении аппарата защиты (автоматического выключателя) поврежденной линии вышестоящий по схеме автоматический выключатель не отключается при любых значениях тока перегрузки или короткого замыкания.
В случае частичной селективности (см. 2.17.3) вышестоящий (например, вводной в электрощите) автоматический выключатель щита при перегрузке или коротком замыкании в одной из отходящих линий не отключается одновременно с аппаратом защиты поврежденной линии только в определенном диапазоне токов.
Для достижения требуемой селективности автоматические выключатели подбирают по их времятоковым характеристикам с учетом разброса их параметров. При этом следует пользоваться данными по обеспечению селективности конкретных аппаратов (чаще всего представлены в виде таблиц селективности), предоставляемыми производителями автоматических выключателей.
Добиться полной селективности, используя модульные автоматические выключатели по ГОСТ Р 50345-2010 (МЭК 60898) как правило, практически невозможно. Например, если номинальный ток вводного автоматического выключателя 25 А, а номинальные токи автоматических выключателей отходящих линий 10 А, то селективность при одинаковых характеристиках срабатывания выключателей ограничивается в диапазоне токов до 200 А. То есть при токах короткого замыкания более 200 А автоматические выключатели отключатся не селективно (как правило, оба одновременно). Максимальный ток короткого замыкания, который может возникнуть, рассчитывают или измеряют в точке подключения ближайших по длине кабеля нагрузок (розеток, светильников).
Если вводной автоматический выключатель имеет характеристику срабатывания D при номинальном токе 25 А, а выключатель отходящей линии характеристику C при номинальном токе 10 А, то по таблицам селективности удается подобрать пару выключателей, которые обеспечат селективность при токах короткого замыкания до 500 – 600А. Автоматические выключатели должны быть одного производителя, в противном случае никто не даст никаких гарантий по селективности. А в случае возникновения аварийной ситуации из-за отсутствия селективности претензии предъявить будет некому.
В соответствие с требованиями ГОСТ 50345-2010 (МЭК 60898), модульные автоматические выключатели (для бытового и аналогичного применения) при коротком замыкании должны срабатывать за время, не превышающее 0,1 секунды. Обычно такие выключатели (в зависимости от производителя) срабатывают при коротком замыкании за время 0,03 – 0,05 секунды. При использовании неселективных выключателей, особенно разных производителей, может возникнуть ситуация, когда при коротком замыкании будет отключаться только вышестоящий аппарат защиты. Поэтому гарантии по селективности двух конкретных типов выключателей может дать только их производитель. Таблицы селективности можно найти в каталогах на низковольтное оборудование.
При использовании модульных автоматических выключателей для достижения частичной селективности хотя бы в небольшом диапазоне токов (что определяет размер селективной зоны действия защит по длине отходящей линии) отношение номинального тока вышестоящего аппарата (например, вводного) к нижестоящему, (например, групповых линий) должно быть, как правило, не менее 2,5 – 3.
Для достижения полной селективности при защите отходящих групповых линий модульными автоматическими выключателями по ГОСТ 50345-2010 (МЭК 60898), вышестоящие аппараты защиты электрощитов и автоматические выключатели для защиты распределительной сети должны соответствовать ГОСТ Р 50030.2-2010 (IEC 60947-2) и обладать в зоне действия селективной токовой отсечки определенным временем несрабатывания (как правило, данное время составляет несколько десятков миллисекунд). При этом отношение номинальных токов выключателей должно быть не менее 1,6. Для получения более точных данных следует пользоваться таблицами селективности, или запрашивать информацию у производителей оборудования.
Следует отметить, что в зоне действия неселективной (мгновенной) токовой отсечки вышестоящего аппарата (обычно при значительных токах короткого замыкания вблизи мощных источников питания, определяемых расчетным путем) селективность у ряда производителей так же может быть обеспечена за счет так называемого «рефлексного отключения», когда энергия замыкания рассеивается на нижестоящем аппарате, обладающем функцией токоограничения (быстрое отключение до достижения максимального пика тока менее, чем за 10 мс). В этом случае энергии замыкания, пропускаемой через вышестоящий аппарат недостаточно для его срабатывания.
В распределительных щитах аварийного освещения и других систем обеспечения безопасности зданий необходимо обеспечить максимальную, желательно полную селективность защиты. В обоснованных случаях допускается частичная селективность, если максимальный ток короткого замыкания не выходит за пределы диапазона токов, при которых выполняется условие селективности. Нельзя допустить, что бы при коротком замыкании в отдельной групповой линии отключился вышестоящий (вводной) аппарат защиты.
Необходимо стремиться к уменьшению количества ступеней, используя, где это допустимо, на вводе в щиток выключатель нагрузки. В этом случае селективность должна быть обеспечена между автоматическими выключателями групповых линий и автоматическим выключателем, защищающим распределительную сеть. При использовании выключателей нагрузки на вводе в щиток освещения удается значительно повысить надежность сети аварийного освещения в случае, если вышестоящий аппарат защиты обеспечивает полную селективность с групповыми аппаратами, по сравнению со схемой, когда на вводе в щиток предусматривают аппарат, обеспечивающий только частичную селективность. Если же вышестоящий аппарат, защищающий распределительную сеть, и и вводной аппарат в щиток, предусматриваются одинаковыми (обеспечивающими селективность с групповыми аппаратами), то это ведет к удорожанию и, как правило нерациональному усложнению схемы. При этом данные аппараты работают между собой не селективно. Селективное же их выполнение приводит к завышению вышестоящей защиты, увеличению сечений питающих линий и к неоправданным затратам. Поэтому подобные решения следует применять только в обоснованных случаях (например, при необходимости разделения зон ответственности эксплуатирующих организаций).
Часто в примечаниях к схеме распределительного щита можно увидеть фразу: «Допускается использовать оборудование других производителей, имеющее аналогичные параметры». Следует учитывать, что подбирать автоматические выключатели следует всегда с учетом их селективности.
В электрощитах многих зданий, построенных 30 – 40 лет назад, можно увидеть стандартные электрические щиты, в которых вводной автоматический выключатель установлен с номинальным током 100 А и автоматические выключатели отходящих линий на 10 и 16 А. Если расчетный ток такого щита не превышает 40 – 50 А, то иногда службы эксплуатации здания получают предписание установить в щит вводной автоматический выключатель, соответствующий расчетному току. И когда в такой щит устанавливают современный аппарат защиты, то при коротком замыкании в любой отходящей линии могут отключиться и вводной и групповой аппарат и даже только вводной автоматический выключатель. В щитах аварийного освещения подобное недопустимо.
Автор выражает глубокую признательность Сергею Волкову (АО «Атомэнергопроект»), за полезные советы и рекомендации, сделанные при подготовке статьи.
Избирательность или селективность автоматических выключателей — ключевой момент в обеспечении надежной работы электрической цепи. Эта функция способствует предупреждению аварийных ситуаций, подымает на более высокую ступень безопасность.
В случае перегрузки линии, короткого замыкания включается в работу защита только линии с повреждением, остальная часть электроустановки остается в рабочем состоянии. Почему так происходит мы детально разберем в этой статье, рассмотрим основные задачи селективной защиты, схемы подключения и их особенности.
Также уделим внимание расчету селективности и правилам создания карты, снабдив материал наглядными схемами, таблицами и фото. И дополним статью подробными объяснениями в видеороликах.
Значение и основные задачи селективной защиты
Безопасная эксплуатация и стабильная работа электроустановок — это те задачи, которые возложены на избирательную защиту. Она мгновенно вычисляет и отсекает поврежденную зону без прекращения подачи питания на исправные участки. Селективность снижает нагрузки на установку, уменьшает последствия КЗ.
При отлаженной работе автоматических выключателей по максимуму удовлетворяются запросы, относительно обеспечения бесперебойного электроснабжения и как следствие, технологического процесса.
Когда автоматическое оборудование, осуществляющее размыкание, в результате КЗ окажется неисправным, благодаря селективности потребители получат нормальное питание.
Правило, утверждающее, что величина тока, проходящего через все распредвыключатели, установленные за вводным автоматом, меньше обозначенного тока последнего, является основой селективной защиты.
В сумме эти номиналы могут быть и больше, но каждый отдельный обязательно хотя бы на шаг ниже вводного. Так, если на вводе установлен 50-амперный автомат, то следующим за ним устанавливают выключатель, с номиналом по току в 40 А.
При помощи рычажка как включают, так и выключают впуск тока на клеммы. К клеммам подводят и фиксируют контакты. Подвижный контакт с пружиной служит для быстрого размыкания, а связь цепи с ним выполнена через неподвижный контакт.
Расцепление, в случае перекрытия током своего порогового значения, происходит за счет нагрева и изгиба биметаллической пластины, а также соленоида.
Токи срабатывания настраивают при помощи регулировочного винта. С целью предотвращения появления электродуги во время размыкания контактов, введен в схему такой элемент, как дугогасительная решетка. Для фиксации корпуса автомата существует защелка.
Избирательность, как особенность релейной защиты — это умение обнаруживать неисправный узел системы и отсекать его от действующей части ЭЭС.
Селективность автоматов — это их свойство работать поочередно. Если этот принцип нарушен, будут греться и автоматические выключатели, и электропроводка.
В результате может возникнуть КЗ на линии, перегорание плавких контактов, изоляции. Все это приведет к выходу из строя электроприборов и пожару.
Допустим, на длинной линии электропередач возникла аварийная ситуация. Согласно главному правилу селективности первым срабатывает автомат ближайший к месту повреждения.
Если в обычной квартире в розетке происходит короткое замыкание, на щитке срабатывать должна защита линии, частью которой эта розетка является. Если этого не произошло, наступает очередь автоматического выключателя на щиток, и только за ним — вводного.
Абсолютная и относительная селективность защиты
Понятие селективности определено ГОСТотм IEC 60947-1-2014. Выделяют два типа селективности — абсолютную и относительную. Если работа защиты скоординирована таким образом, что она срабатывает исключительно внутри защищенной зоны, то это указывает на ее абсолютную селективность.
В этих обстоятельствах максимальный ток селективности становится таким же, как и максимальная отключающая способность расположенного ниже автомата.
Срабатывание в виде резервного, когда не произошло отключение на проблемном участке, называют относительно селективной защитой. При этом происходит отключение выше расположенных выключателей.
В случае превышения заданной величины тока выключателя-автомата, т.е. при отсутствии больших перегрузок, селективная защита действует практически безотказно. Куда труднее добиться этого при коротких замыканиях.
Данные о выпускаемых изделиях предприятия размещают на корпусе прибора и на своих сайтах. Важно правильно читать маркировку автоматов – связки выключателей формируют только по таблицам одного конкретного производителя. Следует учитывать, что группы, устроенные по относительному принципу, обладают большим числом функций.
Чтобы проверить избирательность между автоматом выше- и нижестоящим, находят скрещение вертикали и горизонтали. Обеспечение селективности — очень важная задача при питании потребителей, относящихся к особой категории.
При ее отсутствии может произойти остановка производственного процесса, повреждение линий, отключение систем кондиционирования, дымоудаления и других.
Виды селективных схем подключения
Кроме абсолютной и относительной селективности существует еще 7 видов селективной защиты:
- зонная;
- времятоковая;
- энергетическая;
- временная;
- полная;
- частичная;
- токовая.
Для обеспечения требуемой селективности автозащиты электросети с автоматическими выключателями используют разные методы. Но в любом случае важно правильно установить выключатель, следуя выбранной схеме и правилам монтажа.
Вид #1 — полная и частичная защита
Полная защита обозначает, что если последовательно подключена пара автоматов, появление сверхтоков вызывает отключение одного, расположенного вблизи зоны неисправности.
Частичная защита действует по тому же принципу, что и полная, но только после того, как ток достигнет установленной пороговой величины.
Если селективность обеспечена до меньшей из величин тока двух АВ, есть повод говорить о полной селективности между ними. В этом случае предельная величина предполагаемого тока КЗ установки при каких либо обстоятельствах будет равной или меньшей величины тока двух АВ.
Вид #2 — токовый тип селективности
У токовой избирательности основной показатель — предельная токовая отметка. От объекта до ввода значения выстраивают по признаку возрастания. Действие этой избирательности защит основано на той же базе, что и у временной селективности.
Разность только в том, что выдержка делается по значению тока — с приближением точки КЗ к вводу, растут показания тока КЗ. Временной показатель отключения может быть таким же.
Поврежденную из-за КЗ зону определяют посредством уставки срабатывания на разные величины тока. Полной селективность может быть только в условиях, где ток КЗ невысокий, а в промежутке между двумя автоматами есть оборудование, отличающееся немалым электрическим сопротивлением. При таком раскладе токи КЗ будут значительно отличаться.
Применяют такой вид избирательности в основном в конечных распредщитах. Здесь сочетается номинальный ток незначительной величины и ток КЗ с большим полным сопротивлением стыковочных кабелей.
Этот вариант селективности является экономичным, простым и действующим в течение мгновения. Все же зачастую указанная селективность может являться частичной т.к. наибольший ток, как правило, небольшой.
Когда значения Isd1 и Isd2 одинаковы или предельно близки, то Is — максимальный ток селективности равен Isd2. Если эти величины намного отличаются, Is = Isd1.
Условием обеспечения селективности по току является соблюдение неравенств: Ir1/Ir2 > 2 и Isd1/Isd2 > 2. В этом случае максимум селективности — Is = Isd1.
К недостаткам относят и быстрый рост уровня уставок защиты от токов большого уровня. Невозможно быстро отключить поврежденную цепочку, если один из автоматов окажется неисправным.
При расчете уставок защиты по току необходимо принимать во внимание действительные токи, проходящие через выключатели, работающие в автоматическом режиме.
Вид #3 — временной и времятоковый вариант
Когда в цепи имеется ряд автоматических выключателей, обладающих идентичными токовыми характеристиками, но разным временем выдержки, то при возникновении неисправности они страхуют друг друга. Тот, что находится в непосредственной близости к месту повреждения, сработает сразу, следующий — через какое-то время и т.д.
В случае времятоковой селективности защитные приборы реагируют не только на ток, но и на продолжительность реакции. При определенном значении тока через какое-то время задержки срабатывает защита, дистанция от которой к месту КЗ меньше. Исправная часть установки не отключается.
Комбинация токовой и временной селективности увеличивает эффективность отключения. Когда Isc B Вид #4 — энергетическая селективность автоматов
При энергетической селективности отключения происходят внутри корпуса автомата. Длительность процесса настолько мала, что ток КЗ не успевает приблизиться к своему предельному значению.
Времятоковая система защиты считается сложной. Здесь задействована не только реакция на ток, но и время, на протяжении которого это происходит.
С возрастанием тока у автомата падает величина времени срабатывания. Базой для этого вида селективности является регулировка защиты таким способом, когда со стороны защищаемого объекта она срабатывает быстрее при всех пороговых значениях тока, по сравнению с автоматом на вводе.
Вид #5 — зонная схема защиты
Зонный способ сложный и недешевый, поэтому применяют его в основном в промышленности. Как только пороговые показатели тока достигают максимума, в центр контроля поступают данные и выбранный автомат срабатывает. Электрическая сеть с таким видом избирательности включает специальные электронные расцепители.
Когда обнаруживается нарушение, от выключателя, расположенного ниже, поступает сигнал к устройству, находящемуся выше. Первый автомат должен отреагировать в течение секунды. Если он не среагировал, срабатывает второй.
Сравнивая этот вид селективности с временной избирательностью, можно увидеть, что время срабатывания в этом случае намного ниже — иногда составляет сотни миллисекунд. Снижается как процент интервенции в систему, так и процент ее повреждения. Уменьшаются тепловые и динамические влияния на части установки. Возрастает число уровней селективности.
В случае зонной селективности срабатывает защита, находящаяся со стороны источника питания, если взять за исходную точку место КЗ. До момента срабатывания автомата осуществляется контроль над тем, чтобы защитное устройство с нагруженной стороны не подало аналогичный сигнал.
Но такая избирательность требует присутствия дополнительного источника питания. Поэтому рациональное применение этого вид селективности — системы с высокими параметрами тока КЗ и током значительной величины. Такими являются коммутационно-распределительные аппараты, находящиеся со стороны нагруженности генераторов, трансформаторов.
Расчет селективности автоматов
Грамотный выбор автомата и правильная настройка — основной принцип соблюдения селективности автоматических выключателей. Избирательность для выключателя, находящегося вблизи источника, гарантирует выполнение требования: Iс.о.послед ≥ Kн.о.∙ I к.пред.
Здесь Iс.о послед. — такая величина тока, за которой следует срабатывание защиты. I к.пред. — ток КЗ в конечной точке зоны, на которую распространяется действие автомата, расположенного далеко от энергоисточника. Kн.о. — коэффициент надежности. Его величина находится в зависимости от разброса параметров.
Расклад tс.о.послед ≥ tк.пред.+ ∆t демонстрирует селективность в случае регулировки АВ по времени. tс.о.послед, tк.пред. — интервалы времени срабатывания выключателей, находящихся на большой дистанции от источника питания и расположенных рядом. ∆t — параметр, который берут из каталога и обозначающий временную степень селективности.
Карта селективности и правила ее создания
Времятоковые характеристики всех устройств, включенных в схему электрической сети, изображают на карте селективности. Целью ее составления является максимальное обеспечение защиты автоматов. Основа защиты выключателей — принцип, по которому выключатели подключают друг за другом строго последовательно.
Существует ряд правил, обязательных при создании карты селективности:
- Установки должны иметь один источник напряжения.
- Все важные расчетные точки должны хорошо просматриваться. С учетом этого требования необходимо выбирать масштаб.
- На карте указывают защитные свойства, минимальные, максимальные параметры КЗ в точках системы.
Часто нормы проектирования нарушаются, и карты селективности в проектах отсутствуют. Это может привести к перебоям в электроснабжении потребителей.
Карта дает полную картину о согласовании уставок. Она предоставляет возможность сравнить работу автоматов по такой характеристике, как селективность.
Времятоковые разновидности осей являются базой не только для построения карт селективности для токовой защиты в виде автоматических выключателей, но и для других ее видов: предохранителей, реле. Обычно одна карта содержит характеристики 2-3 АВ. По оси абсцисс отмечают величину тока в кВ, а по оси ординат — время в секундах.
Выводы и полезное видео по теме
Неполадки при работе автоматических выключателей и их устранение:
Вычерчивание карты селективности посредством специальной программы:
Надежное, безопасное использование электрической проводки невозможно без учета избирательности автоматов. Зная об основных моментах создания селективной защиты, можно грамотно выполнить подбор оборудования для своего технического проекта.
Вы профессионально занимаетесь электромонтажными работами и хотите дополнить изложенный выше материал? Или заметили несоответствие или ошибку в этой статье? А может вы хотите задать вопрос нашим экспертам? Пишите, пожалуйста, свои комментарии в блоке ниже.
Надежная и безопасная работа электрических сетей обеспечивается различными способами, среди которых важную роль играет селективность автоматических выключателей. Она представляет собой особую функцию релейной защиты, способной избирательно обнаруживать неисправный участок или элемент в общей системе и отключать только его. Таким образом, предупреждаются аварийные ситуации, а уровень защиты становится значительно выше.
Общее понятие селективности
Для защиты электрических сетей от перегрузок и коротких замыканий в системе релейной защиты применяются автоматические выключатели. В аварийной ситуации они полностью отключают потребителей, что не всегда удобно. В связи с этим были разработаны селективные схемы защиты, принцип действия которых заключается в отключении не всей линии, а только аварийного участка. Групповой автоматический выключатель остается во включенном состоянии.
Отсюда следует, что селективностью считается определенный подбор автоматов для одной системы, призванный обеспечить отключение лишь конкретного аварийного участка. То есть, срабатывает то защитное устройство, которое отвечает за этот участок, а прочие автоматы в это время работают в обычном режиме. Путем селективности согласуется работа защитной аппаратуры, установленной последовательно. При возникновении короткого замыкания или перегрузки, отключается только неисправная часть электроустановки.
Выбор автоматов, в том числе и для защиты с абсолютной селективностью зависит от их номинала и характеристик срабатывания, обозначаемых как В, С и D. Система должна выстраиваться таким образом, чтобы срабатывания происходили в нужное время при различных токах коротких замыканий.
Модульные автоматы отличаются по току различными классами токоограничения, характеризующими время срабатывания электромагнитных расцепителей и собственной избирательностью. Однако быстрота не всегда имеет решающее значение, поэтому в селективных системах устанавливаются групповые автоматы, срабатывающие медленнее, чем приборы на отходящих линиях. Это позволяет исключить одновременное срабатывание основного устройства и автомата с более низким ограничением тока.
Функции и задачи селективности
Основной задачей селективной защиты является функция обеспечения стабильной работы и безопасной эксплуатации электроустановок. При возникновении аварийных ситуаций, поврежденный участок определяется практически мгновенно и сразу же отключается, не нарушая работу исправных мест. За счет селективности значительно снижается нагрузка на электроустановки, уменьшаются негативные последствия от действия короткого замыкания.
Четкая и слаженная работа защитных автоматических устройств максимально обеспечивает требования, предъявляемые к бесперебойному электроснабжению. В результате, селективность автоматического выключателя сохраняет непрерывность всех технологических процессов с участием электроустановок. Отключенные участки никак не влияют на их стабильную работу.
Основное правило устройства селективной защиты предполагает установку автоматов с номинальным током, более низким, чем у вводного устройства. Суммарно они могут превышать номинал группового автомата, но по отдельности каждый из них должен быть хотя-бы на одну ступень ниже. То есть, при установке вводного устройства на 50 А, следующий прибор на линии будет иметь номинал не выше 40 А. Первым всегда срабатывает автомат, ближе всего расположенный от места повреждения.
Селективность автоматов обеспечивается их конструкцией. Включение и отключение питания выполняется специальным рычажком. Неподвижные контакты соединяются с клеммами, к которым, в свою очередь, подключаются проводники. Быстрое размыкание осуществляется с помощью подвижного контакта, соединенного с пружиной. Расцепление обеспечивается биметаллической пластиной, изгибающейся после нагрева в случае превышения током своего предельно допустимого значения.
Для настройки токов срабатывания имеется регулировочный винт. В совокупности все элементы способствуют быстрому определению неисправного участка и отсечению его от работоспособных частей.
Основным принципом селективности считается поочередное срабатывание защитной аппаратуры. В случае отступлений от норм, произойдет перегрев не только автоматов, но и электропроводки. В результате, возникают аварийные ситуации с серьезными негативными последствиями.
Виды селективности защитных устройств
Устройства автоматической защиты классифицируются по ПУЭ в соответствии со схемами подключения:
- При полной схеме осуществляется последовательное подключение нескольких устройств. В случае аварии быстрее всех сработает аппарат, находящийся на минимальном расстоянии от места неисправности. Это основное условие работы защитных систем.
- Частичная схема селективной защиты действует аналогично предыдущему варианту, за исключением некоторых ограничений, установленных для величины тока.
- Временные схемы отличаются избирательностью, то есть, различным временем выдержки устройств с одинаковыми параметрами. Таким образом, обеспечивается не только селективная защита, но и страховка автоматов по скорости отключения на случай их неисправности. Например, первый прибор должен сработать через 0,2 секунды. Если он оказался неисправным, то через 0,4 секунды сработает второй прибор.
- Токовая селективность имеет такой же принцип работы, как и временная, но в данном случае основным критерием служит максимальная величина токовой отметки. Значения тока выставляются в направлении от источника питания до нагрузок в порядке убывания.
- Наиболее сложной в устройстве считается времятоковая селективность. Для таких схем используется аппаратура четырех групп – А, В, С и D. Каждая из них отличается собственной реакцией на электрический ток и обеспечивает отключение в нужный момент. Защитная схема от коротких замыканий составляется с учетом индивидуальных особенностей каждой из них. При необходимости обеспечивается селективность между предохранителями и автоматическим выключателем.
- Зонные схемы чаще всего применяются на объектах промышленного производства. Данный способ селективности считается не только сложным, но и дорогим вариантом, требующим специальных приборов слежения. При этом, все полученные данные сосредотачиваются в центре контроля, который и определяет, какой автомат будет использован для отключения. То есть, он мгновенно выполняет необходимый расчет. В таких устройствах используются электронные расцепители, работающие по следующей схеме, предусмотренной ПУЭ: в случае аварийной ситуации нижестоящий аппарат, подает сигнал вышестоящему. Если через 1 секунду не произойдет срабатывания нижнего автомата, то сразу же включится второй прибор.
- Энергетическая схема предполагает быстрое действие селективности автоматических выключателей, при котором токи коротких замыканий не успевают набрать свое максимальное значение.
Правила составления карты селективности
Максимальное использование защитных свойств автоматических выключателей обеспечивается за счет составления специальной карты, отображающей селективность защиты электрической сети, с графическим обозначением всех возможных процессов. Она выполняется в виде схемы установленного образца, в которой указываются все токовые характеристики защитных устройств, включенных в конкретную электрическую сеть.
При составлении карты должны соблюдаться определенные правила:
- Все электроустановки должны быть подключены к общему источнику питания.
- Все места расположения значимых расчетных точек должны нормально просматриваться, поэтому карта селективности выполняется в наиболее подходящем масштабе.
- На схеме отмечаются защитные свойства каждого автомата, а также характеристики возможных коротких замыканий в различных точках с их минимальным и максимальным значением.
- Характеристики автоматов наносятся последовательно, в соответствии с порядком их подключения. Для правильного построения схемы используются оси с основными показателями. На основании схемы составляется специальная таблица, облегчающая выбор защитных устройств.
На правильно составленной карте отображается полная картина об уставках автоматов, согласованных между собой. Это дает возможность сравнивать параметры защитных устройств и общую селективность защиты. Сама карта в первую очередь строится на основе осей времятоковых характеристик и их разновидностей. Как правило, в одной этой схеме отображаются параметры двух или трех автоматов. Горизонтальная ось абсцисс содержит токовые величины (в кВт), а на вертикальной оси ординат отмечается время (с).
Ускорить составление карты помогает специальная программа, которую можно легко найти в интернете. Иногда такие схемы отсутствуют в проектной документации на электрооборудование. Это может привести к нарушениям установленных норм и отключениям питания потребителей.
Почему на розетки нужно ставить автомат 16А а не 25А | Инженер-Электрик⚡
Доброго времени суток, дорогие читатели!
В этой статье я хочу кратко рассказать о выборе автоматического выключателя (далее автомат) на розеточную группу.
Для чего нужен автомат? Для проводников от короткого замыкания и перегрузки.
Кабель на розеточную линию должен быть сечением 2,5мм, и этот кабель нужно как-то защитить. Защитим мы его как раз автоматом. Дальше перед нами стоит выбор, какого же номинала взять автоматический выключатель? На рынке электротехнической продукции в России широко представлены автоматы номиналом: 6,10,16,20,25,32,40,50,63 Ампера и т.д.
Ещё необходимо учесть вот этот пункт:
ПУЭ 3.1.4 Номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи уставок автоматических выключателей, служащих для защиты отдельных участков сети, во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков или по номинальным токам электроприемников, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковые токи, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске и т. п.).
И Если у Вас медный кабель сечением 2,5мм то Ваш выбор это автомат номиналом 16А. Я не буду вдаваться в подробности и углубляться в сложные расчеты, а просто приведу таблицу из Правил Устройства Электроустановок (ПУЭ).
Правила Устройства Электроустановок, таблица 1.3.6.Правила Устройства Электроустановок, таблица 1.3.6.
Но в качестве исходных данных, можно( и даже нужно) взять в расчёт несколько ГОСТов, например: ГОСТ Р 50345-2010 и ГОСТ 31996-2012
Но как же так, подумают многие, ведь автомат 25А, судя по таблице приведённой выше, подходит к сечению 2,5мм по меди, но тут не всё так просто:
У автоматов есть время-токовые характеристики, и при протекающем токе в 25А и даже 27А, автомат с номиналом в 25А не отключит линию! И кабель начнёт нагреваться сверх нормы. Изоляция начнёт разрушаться, а там и до пожара не далеко.
Давайте быстренько пробежимся по время-токовым характеристикам и узнаем как их посчитать:
Возьмём для примера самую распространённую характеристику «C»
Не буду подробно разбирать график, представленный ниже, а просто приведу к примеру простые формулы, по которым Вы сможете рассчитать время, за которое автоматический выключатель отключит линию.
График время-токовых характеристик автоматических выключателейГрафик время-токовых характеристик автоматических выключателей
Первый коэффициент — это (запоминайте) — 1,13. Ещё его называют условным током нерасцепления,
Например: Возьмём автомат 16А умножим на 1,13 и получим 18,08 А
Это означает, что автомат 16А не отключит линию при токе 18А !
А любимый автомат горе-электриков (который часто можно встретить на розеточной линии, а то и на освещении) не отключит линию при токе аж в 28,25А !
Взглянув на ту же таблицу из ПУЭ, которую я приложил выше, станет ясно, что предел по току будет уже превышен.
Второй коэффициент — это 1,45. При таком показателе автомат отключится до часа, это значит, что автомат с номиналом 25А будет держать 36А может быть и целый час! Для розеточного кабеля в 2,5мм квадрата это верная смерть!
И это же может стать причиной смерти для владельцев данной электропроводки…
Третий коэффициент — это 2,55 про него писать даже не буду, No comment как говорится…
И вот только не надо говорить:
Бытовые приборы будут на этой линии маломощные и т.д. и т.п.
Мы с Вами не вечно будем жить на этой земле, в этом помещении, да и техника тоже.
Но вот проводка, вещь достаточно долговечная, хоть и тоже не вечная, но защищать её нужно должным образом!
Я Вам рекомендую защищать кабели следующим образом:
- 1,5 кв.мм — защищаем автоматом на 6(А) или 10 (А)
- 2,5 кв.мм — защищаем автоматом на 16 (А)
- 4 кв.мм — защищаем автоматом на 20 (А) или 25 (А)
- 6 кв.мм — защищаем автоматом на 25 (А) или 32 (А)
- 10 кв.мм — защищаем автоматом 40 (А)
- 16 кв.мм — защищаем автоматом 50 (А)
Делайте выводы, все показатели приведены выше, будьте осторожны с электричеством, до свидания!
P.S. сердечно буду признателен, за лайки и подписку на канал:)
Разъяснение правила 120% — 2011 NEC 705.12 (D) (2)
Все знают о правиле 120%, но не все понимают ситуацию, от которой оно пытается защитить. В этой статье объясняется философия Pure Power о правиле 120%.
Код
В Национальном электротехническом кодексе (NEC) 2011 года язык в 705.12 (D) (2) прост:
«Рейтинг шины или проводника. Сумма номинальных значений тока устройств максимального тока в цепях, подающих питание на шину или провод, не должна превышать 120% номинала шины или проводника. ”
В кодексе 2014 года это одно предложение было изменено и теперь состоит из нескольких абзацев с разными сценариями. Однако философия верна, и как только вы поймете философию более простой версии 705.12 (D) (2) 2011 года, вы сможете понять более сложную версию NEC 2014.
Пример типичного коммерческого электрооборудования:
Ниже представлено изображение типичного коммерческого распределительного щита. Очень часто сумма автоматических выключателей ответвления превышает сумму основного автоматического выключателя.Инженер, который первоначально проектировал здание и электрическую систему, понимал, что нагрузки были прерывистыми, и маловероятно, что они будут исчерпаны одновременно.
Система без солнечной батареи, при нормальной нагрузке:
Здесь показана система при типичной нагрузке. Ни один из выключателей ответвления не тянет полную нагрузку, а общий ток меньше номинального значения шины и главного автоматического выключателя. В этом сценарии все отлично.
Система без солнечной батареи, в условиях перегрузки
Если выключатели ответвления потребляют ток, превышающий номинальный ток главного выключателя, главный выключатель отключит и защитит шину.
Система в условиях перегрузки с подключенной солнечной батареей на стороне нагрузки.
Выключатели нагрузки потребляют больше тока, чем номинал главного выключателя, однако главный выключатель не срабатывает для защиты шины. Солнечная батарея действует как «черный ход», позволяя дополнительному току питать нагрузки. Нагрузки могут потреблять гораздо больший ток, чем рассчитана на шину, но главный выключатель этого не «видит». Автобус перегрузится, перегреется и выйдет из строя (возможно, катастрофически). Это то, от чего защищает правило 120%!
Система в состоянии перегрузки со стороной линии, подключенной к солнечной батарее (сторона питания)
Как подключение стороны линии (питания) влияет на сценарий перегрузки? Ниже приведен пример с такой же нагрузкой. Поскольку солнечная батарея находится на стороне магистрали, она не может проскользнуть мимо нее в распределительную секцию. Не имеет значения, идет ли ток от фотоэлектрической панели или от электросети, если он превышает 800 А, главный выключатель сработает, чтобы защитить шину.Главный автоматический выключатель будет продолжать защищать распределительный щит, как и всегда, не о чем беспокоиться.
Заключение
Примеры из реальной жизни не всегда так просты, как приведенный выше. У вас могут быть замеры холодного цикла, сужающиеся шины, соединение на субпанелях и т. Д., Все может стать очень сложным. Если вы примените изложенную выше философию к новому языку NEC 2014, вы сможете решить проблему и убедиться, что соединение на стороне нагрузки не может перегрузить шину.
Консультации — Инженер по подбору | Удовлетворение требований к электрической инфраструктуре в центрах обработки данных
Кристофер М. Джонстон, ЧП, Syska Hennessy Group, Атланта 16 мая, 2013
Цели обучения
- Узнайте о современных требованиях центров обработки данных и о том, как их удовлетворить.
- Знать требования к основному оборудованию и его установке.
- Узнайте, как правильно подобрать проводку для различных напряжений.
Чтобы описать центр обработки данных с помощью аналогии, центр обработки данных — это матка без вида — для компьютеров. Центр обработки данных, спроектированный так, чтобы сделать сложное оборудование комфортным, требует прочной и высоконадежной электрической инфраструктуры, которая намного превосходит аналогичные коммерческие и промышленные объекты.
Эти различия в инфраструктуре с высокой степенью надежности достигаются за счет обеспечения уникальной эффективности эксплуатации, правильного выбора и установки электрического оборудования, а также определения правильной проводки и методов проектирования с соответствующими напряжениями при соблюдении требований ремонтопригодности для планового обслуживания.
Первым шагом в этом процессе является определение основных требований к электрической системе / целей центра обработки данных. Типичные для высоконадежной установки:
1. Избыточные компоненты и системы равносильны тому, что человек выходит из дома утром в слишком больших штанах, поэтому он берет ремень и пару подтяжек. Если ремень порвется, подтяжки будут удерживать брюки, и наоборот. В любом случае, он прикрыт.
2. Возможность одновременного обслуживания означает обеспечение того, чтобы каждый компонент и система (как питание, так и охлаждение), снабжающие компьютеры, могли быть выведены из эксплуатации для замены, ремонта или обслуживания без выключения компьютеров.
3. Отказоустойчивость, отличная от одновременного обслуживания, означает, что когда какой-либо компонент или система выходит из строя или выходит из строя, системы автоматически перенастраиваются, чтобы компьютеры не выключались. Отказоустойчивость — это автоматический процесс; одновременная ремонтопригодность — это ручной процесс. Частью отказоустойчивости является разделение на отсеки, чтобы пожар или взрыв в одной области не приводили к полной потере питания, охлаждения или того и другого для компьютеров.
4. Полное резервное питание в режиме ожидания достигается с помощью генераторной установки, которая настроена на обеспечение энергией, когда энергокомпания недоступна.
5. Селективная координация по максимальному току автоматических выключателей и / или предохранителей достигается таким образом, что во время короткого замыкания отключается только минимальное количество системы. В идеале система будет отключать только автоматические выключатели, питающие отдельную часть вышедшего из строя оборудования, и ничего больше перед ней.
6. Модульная масштабируемая конструкция позволяет центру обработки данных расширяться в будущем без чрезмерного увеличения мощности в первый же день. Это имеет решающее значение по двум причинам: во-первых, все следят за своими кошельками, поэтому, если в конечном итоге потребуется 10 МВт компьютеров, но в первый день потребуется только 5 МВт, общая стоимость владения (TCO) может быть минимизирована путем создания модульной системы. , масштабируемая оболочка на 10 МВт, но только 5 МВт внутренней инфраструктуры на первый день.Во-вторых, модульный масштабируемый центр обработки данных проще в обслуживании. Центры обработки данных с избытком неиспользуемых мощностей — головная боль при обслуживании. Тщательное рассмотрение окончательной конфигурации объекта и этапов расширения необходимо, чтобы минимизировать риск и исключить необходимость отключения компьютерного оборудования во время расширения.
7. Подземные цепи используются в центрах обработки данных по двум причинам: подрядчики считают, что их установка менее затратна, и они обеспечивают физическую безопасность и разделение кабельной системы центра обработки данных.Однако важно отметить, что они требуют специальных расчетов на этапе проектирования. Расчеты Neher-McGrath, содержащиеся в Национальных электротехнических правилах (NEC) 310.15.C и ПРИЛОЖЕНИИ B, должны использоваться для проектирования всех подземных цепей. Эти расчеты часто приводят к тому, что количество и размер проводов, проложенных под землей, значительно больше, чем требовалось бы над землей. Таким образом, ожидаемая экономия по сравнению с воздушными цепями часто оказывается ложной надеждой.
8. Акцент на операционной эффективности (снижение эксплуатационных расходов или OPEX) и минимизация совокупной стоимости владения могут быть достигнуты за счет снижения эффективности использования энергии (PUE).
Каждое из этих требований / целей имеет решающее значение, потому что, в отличие от типичного коммерческого или промышленного объекта, нагрузка на центр обработки данных является постоянной, с повышенными температурами окружающей среды во многих областях. Например, задние секции шкафов данных могут иметь температуру от 104 до 113 F, где установлена разветвленная разводка цепи, в то время как горячие коридоры могут достигать тех же 104-113 F, где разветвленная электропроводка проходит перед шкафами. Эти повышенные температуры являются результатом более высокой температуры приточного воздуха к компьютерному оборудованию как стратегии снижения PUE.Помещения с электрооборудованием (кроме помещений с аккумуляторными батареями) могут работать при температуре до 104 F для снижения PUE. Экстремальные температуры центра обработки данных делают его конструкцию для высоких рабочих температур в дополнение к требованиям кодов, которые гораздо более важны, чем проект типичного коммерческого или промышленного объекта.
Эксплуатация и техническое обслуживание
Помимо уникальных требований к базовой конструкции, опытные проектировщики центров обработки данных также должны учитывать обслуживание оборудования во время проектирования, поскольку простота обслуживания будет иметь решающее значение для обеспечения непрерывной и надежной работы центра обработки данных.Поскольку для поддержания критической среды требуется большой объем технического обслуживания, одновременное обслуживание, маркировка вспышки дуги и сокращение среднего времени ремонта (MTTR) — все это играет роль в поддержании электрических операций центра обработки данных.
Проектирование электрических систем центра обработки данных для обеспечения одновременной ремонтопригодности означает создание схемы, в которой любой элемент оборудования или системы, питающие компьютеры, можно отключить для целей обслуживания, пока нагрузка продолжает работать.
Иногда проводится техническое обслуживание части оборудования, находящегося под напряжением (горячие работы). Хотя высоконадежный центр обработки данных рассчитан на одновременное обслуживание, некоторые операторы выбирают горячие работы, чтобы сократить время обслуживания. Несмотря на то, что для этого типа обслуживания существует множество процедур безопасности, лучший способ понять риски, связанные с каждым элементом оборудования центра обработки данных, — это понять его маркировку дугового разряда. На этой этикетке отражена опасность возникновения дуги, рассчитанная для каждой единицы оборудования, и указаны уровень использования средств индивидуальной защиты (СИЗ) и расстояния, необходимые для безопасного обслуживания.Важно понимать, что некоторое техническое обслуживание мелких деталей в ограниченных местах невозможно с СИЗ 3 и 4 уровня NFPA 70E.
Сведение к минимуму времени, необходимого для ремонта части критически важного электрического оборудования центра обработки данных и его повторного использования для удовлетворения потребностей нагрузки (MTTR), также важно при предварительном расчете технического обслуживания центра обработки данных и при выборе оборудования. Правильная спецификация может снизить MTTR. Например, выкатной автоматический выключатель низкого напряжения на 4000 А может быть извлечен и заменен со склада за 15 минут, в то время как замена аналогичного стационарного автоматического выключателя может занять час или больше.
Подбор электрооборудования
Теперь, когда требования к базовому проектированию и техническому обслуживанию выполнены, выбор электрического оборудования центра обработки данных будет в центре внимания. Автоматические выключатели используются исключительно в центрах обработки данных (за исключением периодического использования предохранителей среднего напряжения с распределительным устройством электросети снаружи здания) из-за их способности сокращать время восстановления после сбоя и облегчения одновременного обслуживания, а также относительной простоты достижения избирательной координации перегрузки по току.
Автоматические выключателимогут быть установлены одним из двух способов: стационарным, когда выключатель прикреплен болтами к шине, или выкатным, когда он подсоединен к шине с помощью пальцевого механизма, который позволяет легко повернуть кривошип или рычаг и вынуть автоматический выключатель. Выкатной автоматический выключатель может фактически снизить время наработки на отказ и способствовать одновременной ремонтопригодности, в то время как все распределительные устройства с плавкими предохранителями устанавливаются стационарно и, следовательно, требуют больше времени для замены, чем выкатной автоматический выключатель.
Распределительное устройствоUL 1558 часто указывается вместо распределительных устройств UL 891 в центрах обработки данных. Коммутатор рассчитан на ток короткого замыкания не более трех циклов, что эквивалентно 0,05 с или немногим более 50 мс. Распределительное устройство, с другой стороны, рассчитано на ток короткого замыкания в течение 30 циклов или 0,5 с. Несмотря на то, что распределительное устройство прочнее и надежнее, оно также имеет более высокую цену и часто требует больше места. Выбор распределительных щитов или распределительного устройства становится критическим при выполнении выборочной координации максимального тока.
Используется два метода: зональная селективная блокировка и разделение кратковременных срабатываний выключателя. Независимо от техники выключатель распределительного устройства или распределительного щита, устраняющий неисправность, может быть запрограммирован на ожидание до 0,4 с перед отключением; это называется кратковременной задержкой. Общие настройки: 0,1, 0,2, 0,3, 0,4 и 0,5 секунды; Распределительное устройство UL 1558 следует указывать вместо распределительных устройств UL 891, если автоматический выключатель на входе имеет кратковременное отключение, но не имеет мгновенного отключения
Автоматические выключатели, возможно, придется уменьшить, если расчетное значение X / R при неисправности необычно велико.(Это еще один способ заявить, что расчетный коэффициент мощности при КЗ необычно низок.) Автоматические выключатели в литом корпусе рассчитаны на различные максимальные значения X / R, в зависимости от их отключающей способности (IR): 1,73 X / R для 10 тысяч ампер. отключающая способность (KAIC) IR, 3,18 X / R для 10–20 KAIC и 4,9 X / R для более чем 20 KAIC. Автоматические выключатели с изолированным корпусом рассчитаны на 6.59 X / R. Силовые автоматические выключатели рассчитаны на 6.59 X / R, если они не предохранены, и только на 4.9 X / R, если они предохранены. Снижение номинальных характеристик может быть значительным — если применяется силовой выключатель с предохранителями номиналом 200 KAIC, где X / R равно 19.9, рейтинг прерывания 200 KAIC должен быть понижен на 17% до 166 KAIC.
Такие ситуации с высоким X / R обычно возникают в центрах обработки данных, когда резервная электростанция подключена параллельно к энергосистеме для переключения нагрузки при закрытом переходе. Это ситуация, когда доступный ток короткого замыкания и X / R максимальны; Для резервного генератора нет ничего необычного в X / R, равном 32. В идеале инженер-проектировщик должен провести анализ электрической системы, чтобы определить, какой максимальный ток короткого замыкания и X / R доступны на каждом выключателе, чтобы гарантировать, что выключатель может безопасно отключить нагрузку в соответствии с конструкцией.Этот анализ также должен включать рассмотрение ожидаемых настроек расцепителя автоматического выключателя. Если автоматический выключатель является частью схемы селективной координации перегрузки по току, как и должны быть центры обработки данных, выключатель без мгновенного отключения должен иметь возможность проводить доступный ток повреждения до тех пор, пока его кратковременное отключение не истечет, и он не устранит повреждение. В этой ситуации автоматический выключатель следует применять с номинальной стойкостью, которая обычно ниже, чем номинальная мощность отключения. После того, как этот анализ будет завершен, номинал X / R — и, следовательно, отключающие и выдерживающие характеристики — автоматического выключателя, необходимого в этом месте, может быть должным образом определен.
Поскольку нагрузка центра обработки данных является одновременно критической и постоянной, все автоматические выключатели, питающие критическую нагрузку, должны иметь 100% номинальные характеристики, поскольку использование автоматических выключателей с номинальной мощностью 80% излишне увеличивает затраты на прокладку кабелей. Например, если в центре обработки данных имеется постоянная нагрузка на 400 А, автоматического выключателя на 500 А, примененного при 80% мощности, будет достаточно; однако после автоматического выключателя должна быть подведена проводка на 500 А, что на 25% дороже, чем то, что действительно необходимо для выключателя со 100% номинальным током.Будучи более дорогостоящим, автоматический выключатель на 100% снижает совокупную стоимость владения и затраты на чрезмерное проектирование.
Концы шин распределительного устройства и выключателяобычно проектируются таким образом, чтобы проводники могли работать при температуре 90 ° C во время технического обслуживания и в аварийных условиях. В то время как кусок провода для коммерческого использования может быть рассчитан на работу при пиковых условиях 75 ° C, центры обработки данных требуют более высоких значений силы тока и температуры проводника для обеспечения большей мощности, когда это необходимо. Часто эти потребности возникают во время аварийной ситуации или технического обслуживания.
Рекомендуется проверять все автоматические выключатели, несущие критическую нагрузку (ИТ, сеть и оборудование непрерывного охлаждения) на соответствие стандарту ANSI / NETA спецификациям приемочных испытаний для электроэнергетического оборудования и систем во время ввода в эксплуатацию. Многие автоматические выключатели не сработают или не сработают, если они не должны сработать, если они не будут проверены, а вместо этого будут сразу введены в эксплуатацию. Редко можно найти возможность отключить автоматический выключатель для проверки работоспособности, особенно в критических объектах с постоянной нагрузкой, даже если электрические системы обслуживаются одновременно.Инженеры нередко наблюдают равномерную частоту отказов малых выключателей на уровне от 6% до 15%. Итак, само собой разумеется, что этот шаг имеет решающее значение.
Типы проводки, способы
Базовый проект электрической инфраструктуры и выбор оборудования подкреплены соответствующей спецификацией проводки центра обработки данных. От типа выбранной проводки до методов ее установки, напряжений и поддержки — проводка — это буквально вены тела центра обработки данных.
Медь является предпочтительным материалом для проводников из-за простоты использования, исторически низкого риска и способности работать в тесноте.При этом алюминиевые проводники могут использоваться для больших фидеров, когда необходимо снижение первоначальных затрат, даже несмотря на то, что алюминиевые провода сложнее подключать к автоматическим выключателям или шине, поскольку алюминий расширяется и сжимается больше, чем медь, при изменении нагрузки. Для более крупных алюминиевых проводников часто требуется больше места в распределительных устройствах, распределительных щитах и щитах. Алюминиевые соединения также требуют дополнительных испытаний и обслуживания. Лучшая практика с алюминиевыми проводниками — это ежегодно термосканирование стыков и заделок в условиях пиковых нагрузок.Затяжка нестандартных соединений и соединений обычно выполняется в то время, когда риск выхода из строя критической нагрузки сведен к минимуму.
В центрах обработки данных используются различные способы подключения. Центры обработки данных в основном заполнены воздушными и подземными проводниками в каналах и каналах, а также используются шинные каналы, кабельные лотки и кабельные шины.
Электротехнические подрядчики предпочитают подземные проводники, потому что они считают, что затраты на установку будут снижены за счет автоматической экономии 5 футов пробега на обоих концах и устранения затрат на подвешивание.Они предполагают, что под землей проложено такое же количество и размер проводов, что и над землей. Правильный дизайн с использованием расчетов Neher-McGrath часто требует большего количества и размеров проводов, которые должны быть проложены под землей, чем надземные, что снижает или устраняет это воспринимаемое преимущество. Подземные проводники должны быть большего размера, чтобы противостоять дополнительной изоляции, естественным образом обеспечиваемой землей. Однако с помощью воздушных проводов легче избавиться от естественного тепла.
Кроме того, масштабируемая модульная конструкция центра обработки данных может затруднить надлежащую установку подземных каналов для будущего оборудования, поскольку нет 100% точного способа узнать, где должны выходить каналы для будущего строительства.
Необходимо соблюдать осторожность при выборе размеров проводов, соответствующих повышенным температурам окружающей среды в стойках с компьютерным оборудованием, в горячих коридорах информационных залов и в помещениях с электрооборудованием. Таблица 310.15 (B) (16) NEC предполагает, что температура окружающей среды составляет 86 F. Однако, если температура окружающей среды выше 86 F, проводник не будет постоянно пропускать ток нагрузки, для которого он рассчитан на 86 F, и должен быть сниженными для фактической температуры окружающей среды.
Хотя шинные каналы иногда используются в электрической инфраструктуре центра обработки данных, они сталкиваются с проблемами как надежности, так и ремонтопригодности из-за наличия в шинных каналах множества соединений.Соединения шинопровода обычно находятся через каждые 10 футов в прямых участках, поэтому на каждые 100 футов прямого участка может быть до 11 соединений (помните, что фитинги, колена и т. Д. Добавляют дополнительные соединения). Это может сделать шинопроводы более уязвимыми к сбоям и затруднить обслуживание. Кроме того, шинопроводы — это изделия заводской сборки, изготовленные с учетом полевых измерений. Если какие-либо измерения ошибочны или кусок шинопровода не подходит, его нельзя изменить на месте. Новое изделие необходимо заказывать на заводе, часто с длительным ожиданием.
Кабельные лотки, обычно используемые надземные, напоминают лестницу, свисающую с потолка, и используются в электрических схемах центра обработки данных для их надежной, гибкой и недорогой установки. Одножильные и многожильные кабели могут быть проложены в кабельном лотке, а бронированные кабели часто используются для обеспечения повышенной отказоустойчивости. Кабельный лоток можно легко модифицировать в полевых условиях в соответствии с условиями, поэтому точное измерение не так важно, как для шинопровода. Важно понимать, что каждый кабель в кабельном лотке может быть потерян, если только один из них выйдет из строя и сгорит, если все кабели не армированы.Еще одним важным моментом является то, что штабелирование кабельных лотков друг над другом может привести к каскадным сбоям. Если кабель неисправен в нижнем лотке, это может вызвать пожар, в результате которого сгорят все кабели в этом лотке, а также в перечисленных выше.
Кабельная шина — альтернатива шинному каналу, имеющая множество преимуществ. Собранный в виде кабельного лотка с проложенными в нем большими одножильными силовыми кабелями, включая распорные блоки между кабелями, он может быть легко модифицирован в полевых условиях для соответствия полевым условиям. В отличие от шинных каналов, кабельные шины обычно имеют только два вывода (по одному на каждом конце, с твердым кабелем между ними) и без стыков, что делает их более надежными.Уменьшение количества заделок и соединений также снижает необходимость в обслуживании.
Напряжение и установка
В современных центрах обработки данных используются как низкие, так и средние напряжения. Правильный выбор напряжения выходит за рамки данной статьи. Выбор подходящих типов изоляции важен для обеспечения желаемой надежности. Низковольтная (600 В или ниже) изоляция на проводниках обычно рассчитана на 94 F с изоляцией проводов с термопластичным высокотемпературным нейлоновым покрытием (THHN) типа NEC, используемой над головой в сухих помещениях, и высокотемпературной водонепроницаемой резиной типа NEC (RHHW-2) или XLP-2 (сшитый полиэтилен) во влажных, влажных или подземных помещениях.Кабели среднего напряжения (1000 В или более) обычно экранированы, с изоляцией из этиленпропиленового каучука (EPR) или XLP с номиналом 194 F или 221 F и с выбранными уровнями изоляции 100%, 133% или 173% в зависимости от системы. нейтральное заземление.
Если нейтраль системы надежно заземлена, то обычно указывается 100% уровень изоляции. Если нейтраль системы заземлена по сопротивлению и может работать до часа с заземленной фазой, то обычно указывается уровень изоляции 133%.Если нейтраль системы заземлена по сопротивлению и может работать более одного часа с заземленной фазой, то обычно указывается уровень изоляции 173%. (Высокое напряжение составляет 69000 В или выше, что обычно не используется в центрах обработки данных и обычно предназначено для установки на открытом воздухе для коммунальных служб.)
Центрам обработки данныхтребуется высокоразвитая и надежная электрическая инфраструктура, которая намного превосходит инфраструктуру коммерческих и промышленных объектов. Кроме того, повышенные температуры встречаются во многих областях, поскольку операторы пытаются повысить PUE и операционную эффективность.Обеспечение этой эксплуатационной эффективности требует надлежащей спецификации оборудования и проводки, а также реализации методов проектирования с соответствующими напряжениями и системами. Необходимы скоординированные усилия, чтобы обеспечить долговечность электрической инфраструктуры центра обработки данных.
Кристофер М. Джонстон — старший вице-президент и главный инженер группы критических объектов Syska Hennessy Group. Джонстон специализируется на планировании, проектировании, строительстве, тестировании и вводе в эксплуатацию критически важных объектов 7 × 24, а также руководит коллективными исследованиями и разработками для решения текущих и надвигающихся технических проблем на критических и сверхкритических объектах.Обладая более чем 40-летним инженерным опытом, он работал инспектором по обеспечению качества и инженером-надзирателем во многих проектах.
решений загадок | Решение загадки автоматического выключателя
Кори Кеннеди с использованием иллюстрации Авторское право csaimages.com
Это решение проблемы Наша загадка автоматического выключателя — чистое зло. Извините. , часть нашей серии Загадка недели .
Иллюстрация Авторские права csaimages.com
Коробка выключателя в вашем новом доме находится в неудобном углу вашего подвала. К своему огорчению, вы обнаруживаете, что ни один из 100 автоматических выключателей не имеет маркировки, и сталкиваетесь с устрашающей перспективой сопоставления каждого автоматического выключателя с соответствующим светом. (Предположим, что каждый автоматический выключатель соответствует только одному свету.)
Для начала вы включаете все 100 источников света в доме, а затем спускаетесь в подвал, чтобы начать трудоемкий процесс сопоставления.При каждой поездке в подвал вы можете включать и выключать любое количество автоматических выключателей. Затем вы можете бродить по коридорам своего особняка, чтобы узнать, какой свет включен, а какой выключен.
Какое минимальное количество поездок в подвал необходимо для привязки каждого выключателя к каждому свету?
Решение
Решение здесь потрясающее, если вы выберете правильную стратегию. Чтобы создать обстановку, простейшей стратегией было бы просто отключать каждый автоматический выключатель по одному.Но для этого потребуется 99 поездок в подвал — 100-й автоматический выключатель будет отображен в процессе устранения). Вы можете сделать намного, намного лучше.
Хотите верьте, хотите нет, вы можете сопоставить все 100 автоматических выключателей с их соответствующими огнями всего за семь поездок в подвал!
Вот стратегия:
Для облегчения отслеживания положите кусок малярной ленты на каждый автоматический выключатель и на каждую лампу. При первом посещении подвала выключите 50 автоматических выключателей, отметьте эти автоматические выключатели цифрой «0» и отметьте 50 включенных автоматических выключателей цифрой «1».Соответственно, когда вы бродите по дому, чтобы подсчитать количество огней, отметьте 50 выключенных огней цифрой «0» и отметьте остальные 50 огней цифрой «1».
Во время вашей второй поездки в подвал отключите половину автоматических выключателей, помеченных «0», отключите половину автоматических выключателей, помеченных «1», и пометьте все эти автоматические выключатели знаком. второе число «0». Включите все остальные автоматические выключатели, если они еще не включены, и отметьте их второй номер как «1». Теперь обойдите дом и снова отметьте выключенный свет «0», а тот, который горит, — «1».”
В конце этого шага все ваши автоматические выключатели и фонари должны быть помечены цифрами «00», «11», «10» или «01». Фактически, вы полностью разделили проблему согласования на четыре разные группы по 25 штук, то есть все лампы должны быть согласованы с автоматическим выключателем с их одинаковым двухзначным кодом.
Вы продолжите этот процесс: в третьем отключении переверните половину (или фактически 13, поскольку 25 — нечетное число) всех автоматических выключателей в каждой группе («00», «11», «10», и «01»), чтобы выключить, и пометьте их дополнительным «0.Отметьте 12 включенных автоматических выключателей в каждой группе знаком «1». Обойдите дом и еще раз отметьте все выключенные огни знаком «0», а все включенные огни — знаком «1».
Теперь вы создали восемь различных групп из 12 или 13 ламп и автоматических выключателей: «000», «100», «011», «111», «010», «110», «001». и «111». Лампы по-прежнему должны быть сопоставлены с автоматическим выключателем с той же трехзначной строкой.
После четвертой поездки вы разделите группы на 16 групп по шесть или семь ламп и автоматических выключателей в каждой группе.После пятой поездки у вас будет 32 группы по три-четыре лампы и автоматические выключатели в каждой. А после шестой поездки у вас будет один или два фонаря или автоматические выключатели в каждой группе.
Для тех групп, в каждой из которых есть один светильник и один автоматический выключатель, вы успешно сопоставили эти автоматические выключатели с их осветительными приборами! Что касается остальных, достаточно еще одного путешествия — седьмого — чтобы наконец сопоставить их с соответствующими источниками света.
Если вы знакомы с двоичными числами, вы поймете, что существует ровно 128 чисел, состоящих из семи цифр, от 0000000 до 1111111, что может помочь объяснить, почему эта стратегия так хорошо работает: каждый автоматический выключатель и лампочка заканчиваются уникальный «код», который соответствует определенному двоичному числу.
Используя эту стратегию, восемь отключений позволят сопоставить до 256 выключателей, девять отключений — 512, а 10 отключений — до 1024!
Хотите поговорить о головоломках или попытаться разгадать загадку? Найдите Лору в Твиттере по телефону @LauraFeiveson .
Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.
Замыкающие / размыкающие контакты — силовые автоматические выключатели
Предисловие
Обрыв электрических цепей всегда был важной функцией, особенно в случаях перегрузок или коротких замыканий, когда немедленное прерывание тока становится необходимым в качестве защитной мера.
Раньше цепи можно было разорвать только путем разделения контактов в воздухе с последующим вытягиванием образовавшейся электрической дуги до такой длины, что она больше не могла поддерживаться.
Это средство прерывания вскоре стало непригодным, и пришлось разработать специальные устройства, называемые автоматическими выключателями.
Основная проблема заключалась в том, чтобы контролировать и гасить или гасить дугу большой мощности, которая обязательно возникает на разделяющих контактах выключателя при размыкании сильноточных цепей.
Поскольку дуга генерирует большое количество тепловой энергии, чаще всего разрушающей для контактов выключателя, технологиям пришлось найти способы ограничить продолжительность дуги и разработать контакты, которые могут выдерживать воздействие дуги раз за разом.
В данной статье вы найдете краткое описание различных конструкций замыкающих / размыкающих контактов, используемых в современных силовых автоматических выключателях, и ключевых факторов, влияющих на их архитектуру и выбор материала.
ВВЕДЕНИЕ
С самого начала ученые основывали свои исследования на изучении возможностей имеющихся гасящих сред.Следовательно, выключатели классифицируются соответственно.
Окружающие для гашения дуги многочисленны.
Исторически следует отметить, что чистая вода имела некоторое применение в Европе. Дуга вырабатывает газы, пар и водород, которые столь же эффективны, как пар и водород из масла в гашении дуги, но проблемы с изоляцией ограничивают использование этой среды, и в настоящее время не строятся выключатели, использующие эту технологию.
В рамках данной статьи мы ограничимся наиболее популярными из них: масло, сжатый воздух, элегаз и вакуум.
Категории выключателей
В ходе исследований по разработке выключателей были изучены доступные среды и было предложено множество конструкций выключателей, но большинство из них делятся на четыре основные категории:
Масляный выключатель
Масляный контур В прерывателях дуга втягивается в масле внутри специального отсека камеры прерывания, называемого взрывным котлом. Сильный жар дуги разлагает масло и выделяет газы, в основном состоящие из водорода, которые создают высокое давление, которое создает поток жидкости через дугу и выходит из взрывного резервуара через вентиляционные отверстия, расположенные на его стенках.Таким образом удлиняется столб дуги и отводится ее энергия до ее полного расширения (см. Рис. 3).
При напряжении передачи ниже 345 кВ были популярны масляные выключатели. Они все больше уступают место газовым автоматическим выключателям, таким как воздушные выключатели и элегазовые выключатели.
Воздушный выключатель
В воздушном автоматическом выключателе воздух сжимается до высокого давления. Когда контакты разделяются, открывается воздушный клапан для выпуска воздуха под высоким давлением в окружающую среду, создавая, таким образом, поток с очень высокой скоростью около дуги для рассеивания энергии.
SF6 автоматический выключатель
В элегазовых выключателях используется тот же принцип, с SF6 в качестве среды вместо воздуха. В «выдувном» элегазовом выключателе движение контактов сжимает газ и заставляет его течь через отверстие в окрестности дуги. Оба типа элегазовых выключателей были разработаны для систем передачи сверхвысокого напряжения (сверхвысокого напряжения).
Вакуумный выключатель
В вакуумном выключателе используется быстрое восстановление диэлектрика и высокая диэлектрическая прочность вакуума.Пара контактов герметично закрыта вакуумной оболочкой.
Управляющее движение передается через сильфон на подвижный контакт. Когда контакты разъединяются, возникает дуга, которая поддерживается паром металла, выкипающим из электродов. Частицы пара расширяются в вакуум и конденсируются на твердых поверхностях. При нулевом естественном токе частицы пара исчезают, и дуга гаснет. Построены вакуумные выключатели до 242 кВ.
Замыкающие / размыкающие контакты
Сердце выключателя — это коммутирующий элемент.Здесь происходит гашение дуги. В основном он содержит замыкающие / размыкающие контакты и прерывающую среду. Функции замыкающих / размыкающих контактов могут быть сокращены до:
• Проводят электрический ток, когда выключатель замкнут.
• Устойчивость к разрушающему действию дуги при прерывании.
Обычно замыкающие / размыкающие контакты имеют неподвижную и подвижную части. Когда движущаяся часть соприкасается с неподвижной, электрический ток течет, и выключатель замыкается.
При перемещении подвижного контакта от неподвижного контакта возникает электрическая дуга, и при ее гашении ток перестает течь, и выключатель размыкается.
На конструкцию контактов и выбор материалов в значительной степени влияют энергия дуги, продолжительность и химические реакции, которые могут происходить с окружающей средой под действием дуги.
Чтобы понять эти важные элементы, необходимо изучить характеристики электрической дуги.
Электрическая дуга
Электрическая дуга — это естественное явление. Несмотря на свой разрушительный характер, он очень полезен для коммутации тока в автоматических выключателях. Он действует как переменный импеданс от нулевого значения, когда выключатель замкнут, до бесконечности, когда выключатель разомкнут.
Дуга высокого давления
Применяется в автоматических выключателях взрывного типа (воздушные, элегазовые и масляные выключатели). Их характеризует сильное тепловыделение и относительно большая продолжительность. Они также вызывают отложение твердых побочных продуктов, которые могут повлиять на проводимость контактов.
Вакуумная дуга
Используется в вакуумных выключателях. Они ограничены и непродолжительны. Они не вызывают отложения побочных продуктов.
Архитектура контактов
Для дуг высокого давления:
Контакты должны выдерживать нагрев дуги без чрезмерных повреждений.Они также должны обладать хорошими проводящими свойствами.
Вольфрам и вольфрамовые сплавы обладают хорошей устойчивостью к дуге, но меньшей проводимостью. Медь и серебро обладают высокой проводимостью, но относительно плохой устойчивостью к дуге.
Контакты также должны предотвращать отложение побочных продуктов, которые могут стать проблемой, если их не стереть до создания изолирующего слоя.
Типы контактов, которые обычно встречаются в этих типах устройств:
Скользящие контакты
Как видно из названия, подвижный контакт и неподвижный контакт соприкасаются при замыкании и скользят друг в друга на определенное расстояние перед остановкой. в закрытом положении.При открытии они выдвигаются до тех пор, пока не разделятся и не зажжется дуга. Скользящее действие помогает стереть отложившиеся побочные продукты, чтобы обеспечить лучший контакт при закрытии.
Этот тип контакта обычно отделяет роль сопротивления дуге от роли проводника тока за счет использования контактов на основе сплава вольфрама, называемых дугогасительными контактами, которые предназначены для замыкания первыми при замыкании и разделения последних при размыкании и подаются на дугу. Токопроводящая роль приписывается медным или посеребренным медным контактам, называемым главными контактами.Эти контакты не подвергаются воздействию дуги и, следовательно, не подвергаются эрозии.
Примеры дизайна
Дизайнеры упорно трудились, чтобы создать эффективный дизайн, использующий эти принципы.
В масляном автоматическом выключателе типа KSO от компании General Electric стационарный контакт представляет собой кольцо из медных пружинных (или с пластинчатым покрытием) контактных пальцев, два из которых имеют вольфрамовый наконечник (см. Рис. 7).
Подвижный контакт представляет собой сплошной стержень из меди (или покрытый серебром) с верхней частью из вольфрама (см. Рис. 7a)
В контуре ДВС типа ПКВ Dell-Alsthom
, стационарный контакт представляет собой контакт типа «тюльпан», сделанный из медных контактных штифтов с серебряным покрытием, где два из этих контактов представляют собой дугогасительные контактные штыри из вольфрама.Подвижный контакт представляет собой трубку из посеребренной меди с верхней частью из вольфрама (см. Рис. 8а).
В автоматическом выключателе ABB, DLF типа с воздушным дутьем используются стыковые контакты, форма которых специально разработана для достижения этих целей.
In SF6 ABB, автоматический выключатель типа HPL,
Для главных контактов стационарный контакт представляет собой контакт типа «тюльпан», изготовленный из медных контактных пальцев, покрытых лентой, подвижный контакт представляет собой медную трубку с серебряным покрытием. полностью отделен от основного контакта.Стационарный контакт представляет собой вольфрамовый стержень, а подвижный — тюльпан, состоящий из вольфрамовых контактных пальцев (см. Рис. 10a). мы видим следы этого действия на рис. 11.
Для вакуумных дуг: ни одно из вышеперечисленных условий не присутствует. Две пластины из проводящего материала могут составлять подвижный и неподвижный контакты.Обычно нам нужно разделить их на небольшое расстояние (от 3 мм до 20 мм).
В вакуумном выключателе вакуумные выключатели используются для отключения и включения токов нагрузки и замыкания. Когда контакты в вакуумном прерывателе разъединяются, прерываемый ток инициирует дуговую разрядку на парах металла и течет через плазму до следующего нулевого значения тока. Затем дуга гаснет, и проводящий металлический пар конденсируется на металлических поверхностях в течение микросекунд. В результате диэлектрическая прочность прерывателя очень быстро увеличивается.
Свойства вакуумного прерывателя во многом зависят от материала и формы контактов.
За время своего развития использовались различные типы контактных материалов. В настоящее время принято считать, что бескислородный медно-хромовый сплав является лучшим материалом для высоковольтных выключателей. В этом сплаве хром распределен через медь в виде мелких зерен. Этот материал сочетает в себе хорошие характеристики гашения дуги с пониженной склонностью к контактной сварке и низким током прерывания при переключении индуктивного тока.Использование этого специального материала заключается в том, что ограничение тока на прерывание составляет от 4 до 5 ампер.
При токах менее 10кА вакуумная дуга горит диффузным разрядом. При высоких значениях тока дуга принимает сжатую форму с анодным пятном. Суженная дуга, которая остается на одном месте слишком долго, может термически перегрузить контакты до такой степени, что деионизация контактной зоны при нулевом токе больше не может быть гарантирована.
Чтобы решить эту проблему, корень дуги должен перемещаться по контактной поверхности.
Для этого контакты имеют такую форму, как на рис. 12, чтобы ток, протекающий через них, создавал магнитное поле, расположенное под прямым углом к оси дуги. Это радиальное поле заставляет основание дуги быстро вращаться вокруг контакта, что приводит к равномерному распределению тепла по его поверхности. Контакты этого типа называются электродами радиального магнитного поля и используются в большинстве автоматических выключателей среднего напряжения.
В вакуумных прерывателях появилась новая конструкция, в которой переключение дуги из диффузионного в суженное состояние осуществляется путем воздействия на дугу осевого магнитного поля. Такое поле можно создать, пропустив ток дуги через катушку, подходящим образом расположенную вне вакуумной камеры. В качестве альтернативы поле можно создать, сконструировав контакт, чтобы обеспечить требуемый путь контакта. Такие контакты называются электродами осевого магнитного поля.
Этот принцип имеет преимущества, когда ток короткого замыкания превышает 31.5 кА.
Тестирование
Перемыкающие / размыкающие контакты, как указано, необходимо периодически проверять для оценки их состояния. Эти контакты должны сохранять свои хорошие проводящие свойства, когда контакты полностью замкнуты. На проводящие свойства может влиять механический износ из-за трения при работе или электрический износ, вызванный электрической дугой.
Измерение контактного сопротивления:
Лучший метод проверки контактного сопротивления — применение закона Ома.Он состоит из приложения тока, обычно 100 ампер, и измерения падения напряжения в вольтах на замкнутых контактах. Затем рассчитывается сопротивление путем деления напряжения на ток. Результирующее значение читается в микроомах, 1 микроом = 10-6 Ом.
Это измерение используется для всех типов контактов.
Динамическое контактное сопротивление:
Для некоторых выключателей, особенно тех, которые используют дуговое сопло для управления потоком гасящей среды (например, элегазовые выключатели с воздушным потоком, см. Рис. 10b), износ дугогасительных контактов, если он чрезмерный, может повлиять на гашение дуги прерывателя, что приведет к его разрушению.
Таким образом, оценка дугового контакта не может быть выполнена простым измерением сопротивления контакта классическим способом, как описано ранее. Разработан новый метод, получивший название динамического контактного сопротивления. Он заключается в измерении контактного сопротивления, как описано выше, но непрерывно, пока контакт перемещается от первого касания до полностью закрытого положения. Этот метод позволяет измерить длину дугового контакта и, сравнив ее со значением, измеренным в новом состоянии, помогает определить степень его эрозии.
Важно отметить, что этот метод не распространяется на стыковые контакты.
Резюме
Электрическая дуга играет важную роль в выборе материала и формы замыкающих / размыкающих контактов.
В дугах высокого давления выделяется сильное тепло, которому контакты должны сопротивляться и сохранять свои проводящие свойства. Это достигается за счет использования сплавов вольфрама и меди или посеребренной меди и контактов в форме тюльпана.
В вакуумных дугах выбор материалов имеет решающее значение для ограничения выбросов паров и способствует их конденсации в течение микросекунд, в противном случае контакты будут разрушены.Бескислородный медно-хромовый сплав — лучший материал для высоковольтных выключателей, поэтому обычно используется форма стыкового контакта.
Библиография
Настоящая статья основана на нашем личном опыте.
• Теория и конструкция силового выключателя, под редакцией С.Х. Flurscheim, переработанное издание 1982 г .;
• Теория и методы прерывания цепей, под редакцией Томаса Э. Брауна-младшего, издание 1984 г .;
• Материал контактов, Proc. 9-е межд. Конф. Электр.Связаться с феноменом / 24-я Holm Conf. Электр. Контакты, ИИТ, Чикаго, сентябрь 1978 г., стр. 81-86.
• JK. Lemelson, Разрушение замкнутых сильноточных контактных элементов в изоляционном масле при высокой температуре, Proc. 6-й Int. Конф. Феномен электрического контакта, IIT, Чикаго, июнь 1972 г., стр. 252–258;
• Р. Холм и Э. Холм, Электрические контакты: теория и применение, Springer-Verlag, Нью-Йорк, 1967, стр. 89, 136, 161, 438;
• СРАВНЕНИЕ МЕЖДУ ВАКУУМНЫМ И SF6 АВТОМАТИЧЕСКИМ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕМ ДЛЯ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ на http: // www.panickker.net/article6.htm
• Автоматический выключатель: определение и многое другое из энциклопедии науки и технологий Answers.com. Об авторах Центр расположен в Сен-Антуан-де-Лаурентид, Квебек, Канада.Он накопил свой опыт, работая на стороне обслуживания высоковольтных автоматических выключателей Hydro-Quebec в течение 18 лет. Его специальность — автоматические выключатели ABB (модели SFE, HPL, ELF и DLF), выключатели GE (модели KSO, AT) и все соответствующие испытательные инструменты, а также секционные выключатели Joslyn VBM, обращение с газом SF6 и его поведение. интерпретация термографических показаний (Уровень 1) на выключателях. Стефан Перрон получил степень DEC в области электроники в CEGEP St Jérome, QC, Canada
Эмиль Насралла — инженер-электрик, специализирующийся на обслуживании силовых выключателей.После окончания института в 1984 году работал инженером-сапером. В 1990 году он присоединился к всемирному производителю автоматических выключателей GEC ALSTHOM в качестве специализированного полевого инженера. В 1997 году он стал менеджером подразделения элегазовых выключателей среднего и высокого напряжения компании ALSTOM, отвечая за техническую поддержку, обслуживание и обучение элегазовых выключателей. В 2001 году он стал менеджером подразделения воздушных автоматических выключателей компании AREVA. В партнерстве с Hydro-Quebec он отвечал за программу восстановления с воздушным ударом (PK и PKV) и ввел уникальную административную систему для программы (в среднем 35 735 кВ автоматических выключателей PK в год).В 2005 году он присоединился к компании General Electric в Канаде в качестве старшего специалиста по автоматическим выключателям и отвечает за подразделение автоматических выключателей в сервисном центре в Монреале, отвечая за программу восстановления масляных выключателей
Д-р Фуад Брикчи является президентом. компании Zensol Automation Inc. Он был первым, кто представил концепцию полностью компьютеризированного испытательного оборудования в области анализаторов выключателей. Как бывший преподаватель университета в Политехнической школе в Алжире и CNRS — исследователь LAAS во Франции, д-р.Брикчи имеет большой опыт в области электроники, автоматизации и информатики. Большая часть деятельности была сосредоточена на промышленном применении компьютеров. Среди его достижений — разработка полностью компьютеризированных измерительных систем для контроля качества в производстве выключателей, лабораториях и сервисном обслуживании электроэнергетических предприятий. Доктор Брикчи имеет докторскую степень в области электроники и степень магистра наук в Европейском экономическом пространстве (электроника, электротехника и автоматизация) в Университете Бордо, Франция. http://www.zensol.com , электронная почта: [email protected] Фуад Брикчи, Zensol Automation Inc.
Панельные панели | IEM
Панели IEM разработаны для удовлетворения потребностей любой системы распределения электроэнергии. Панели освещения, распределения и розетки — это изделия, разработанные по индивидуальному заказу, предназначенные для удовлетворения конкретных потребностей клиентов. Также доступны стандартные конфигурации панелей.Панели PIE
- Напряжение: до 600 В переменного тока, максимум 250 В постоянного тока
- Допустимая нагрузка: от 100А до 600А
- 65 кА при 480 В максимум
- Внесен в список UL CSA внесен в список
- Однофазный и трехфазный Рейтинги серии
- с вышестоящими устройствами
- Главный прерыватель, основные проушины, прерыватель подпитки — опция
- Вертикально установленные главные и вспомогательные автоматические выключатели
- До 84 контуров в одной панели
- Внутренние части доступны в посеребренной меди или оловянно-алюминиевой шине
- Полная линейка интерьеров, внесенных в список UL, с номинальной нейтралью 200% для нелинейных нагрузок
- Оборудование для подавления перенапряжения / Дополнительный встроенный TVSS
- Сконфигурирован для последовательного подключения фаз, позволяя полностью гибкую компоновку цепи (1-, 2- или 3-полюсные) для правильной балансировки электрической нагрузки на каждой фазе.
- Замок и механизм открывания двери включает в себя защелку с принудительной задвижкой и возможность установки справа или слева.
- Многосекционные доски — скрепленные болтами и заделанные отверстия (горизонтальные и вертикальные)
- Стандарт или дверная обшивка
- ANSI 61 стандартное светло-серое покрытие, другие цвета доступны как опция
- Доступны нержавеющая сталь и алюминий
- Автоматические выключатели до 150 А
PIU Панели панели
- Напряжение: до 480 В переменного тока, максимум 250 В постоянного тока
- Допустимая нагрузка: от 100А до 600А
- 65кА при 480Y / 277Vac
- 65 кА при 240 В
- Внесены в список UL или CSA
- Однофазный и трехфазный
- Главный прерыватель, основные проушины, дополнительный прерыватель питания
- от 10K до 65K SCCR (AIC) — отключающая способность
- Вертикально установленные главные и вспомогательные автоматические выключатели
- До 84 контуров в одной панели
- Внутренние части доступны в посеребренной меди или оловянно-алюминиевой шине
- Внутри можно установить автоматические выключатели с болтовым креплением или съемные.
- Полная линейка интерьеров, внесенных в список UL, с номинальной нейтралью 200% для нелинейных нагрузок
- Оборудование для подавления перенапряжения / дополнительный встроенный TVSS
- Сконфигурирован для последовательного подключения фаз, позволяя полностью гибкую схему (1-, 2- или 3-полюсную) для правильного баланса электрической нагрузки на каждой фазе
- Замок и механизм открывания двери включает в себя защелку с принудительной задвижкой и правую или левую установку
- Многосекционные доски — скрепленные болтами и проемы втулки (горизонтальные и вертикальные)
- Стандарт или дверная обшивка
- ANSI 61 стандартное светло-серое покрытие, другие цвета доступны как опция
- Доступны нержавеющая сталь и алюминий
- Предлагаем панели Title 24 для разукрупнения грузов
- Автоматические выключатели до 100 А
Панели панелей CDP
- Напряжение: до 600 В переменного тока, максимум 250 В постоянного тока
- Максимальный ток: от 250 А до 1200 А
- Внесены в список UL или CSA
- Однофазный и трехфазный
- от 10K до 200K SCCR (AIC) — отключающая способность (100 кА при 480 В, 200 кА при 240 В) Рейтинги серии
- с вышестоящими устройствами
- Внутренние части доступны в покрытой медью или алюминиевой шине
- Главный выключатель или основные проушины
- Полная или серийная
- Выбор включает большинство имеющихся в продаже автоматических выключателей в литом корпусе от ведущих производителей отрасли
- Стандарт или дверная обшивка
- ANSI 61 стандартное светло-серое покрытие, другие цвета доступны как опция
- Доступны нержавеющая сталь и алюминий
Срабатывают ли автоматические выключатели при полной или истинной мощности?
Большинство ответов и комментариев сосредоточены на способности автоматического выключателя отключаться при возникновении короткого замыкания, на что указывают такие обозначения, как: 50 кА, но это только половина дела.
Другой важной функцией автоматического выключателя типа, показанного на плакате, является защита проводов и двигателей от перегрева, на что указывают кривые I-T и характеристики «медленного действия» или «быстрого действия». Для этой задачи в цепи отключения выключателя используется биметалл, который нагревается от высоких токов, где «высокий» означает значение, близкое к максимальному рабочему току. Тепло, выделяемое в биметалле, пропорционально I-квадрату, поэтому более низкие токи почти не влияют на биметалл.Биметалл выполняет итерацию тока во времени, чтобы получить оценку энергии. При превышении некоторого порога изогнутый биметалл отключает автоматический выключатель.
Чтобы ответить на точный вопрос: биметалл измеряет фактические токи без учета напряжения, не говоря уже о фазовом угле, поэтому напряжение является нормальным линейным напряжением, и вы можете сказать, что автоматический выключатель срабатывает при полной мощности, обычно называемой кВА, а не реальной мощностью понимается как противоположность кажущейся мощности, обычно называемой ватт, Вт, кВт.
Например, для защиты цепи двигателя мощностью 1 кВт необходимо также знать его коэффициент мощности, например 85%. Для простоты предположим, что однофазный, 1 кВ. Нормальный рабочий ток будет равен 1 А, разделенному на 85%, следовательно, 1,2 А. Умножьте его на напряжение, чтобы получить реальную и полную мощность. Вам нужно посмотреть на кривые IT для 1,2 А. Вы не хотите отключиться, если двигатель гудит красиво и плавно в течение, скажем, одного часа, поэтому вы обнаружите, что ваш автоматический выключатель должен быть немного больше, чем 1,2. А.С другой стороны, предположим, что ваш двигатель блокируется или глохнет, тогда ток немного возрастет, и автоматический выключатель лучше сработает не слишком долго, или ваш двигатель или провода могут выделять дым, или что еще хуже.
При срабатывании перегрузки напряжение соответствует нормальному линейному напряжению, когда свет не мигает. В этом случае вы можете измерить (трехфазную) мощность.
При срабатывании на короткое замыкание напряжение падает до нуля, лампочки гаснут, и нет смысла измерять мощность в затронутой фазе, как правильно прокомментировали другие.
Чтобы немного усложнить ситуацию, следует отметить, что «Быстрый» и «Медленный» обычно выбираются не для ожидания длительного отключения при перегрузке, а для отключения пускового тока двигателя при его запуске.
Что такое автоматические выключатели? Определение автоматических выключателей, автоматических выключателей Значение
Определение: Автоматические выключатели — это заранее определенные значения в процентном выражении, которые запускают автоматическую проверку при выходе из-под контроля любой ценной бумаги или индекса в любом направлении.Значения рассчитываются от предыдущего уровня закрытия ценной бумаги или индекса.Обычно автоматические выключатели используются как для акций, так и для индексов. После выхода из строя автоматических выключателей можно предпринять много шагов.
Вот некоторые из популярных:
1. Остановка торговли ценными бумагами или индексами на определенный период
2. Остановка торговли ценными бумагами или индексами на весь торговый день.
В случае первого варианта торговля ценными бумагами останавливается на время от нескольких минут до нескольких часов, чтобы дать возможность участникам рынка остыть.Этот период времени также позволяет участникам рынка улавливать любые внезапные новостные события по конкретной ценной бумаге или набору ценных бумаг, а затем применять рациональный и взвешенный подход к ценной бумаге в течение оставшейся части торговой сессии.
Если волатильность или большие движения все еще не контролируются, когда торговля возобновляется после временной остановки, то активируется второй вариант и торговля останавливается на весь день.
Процентные уровни срабатывания этих автоматических выключателей регулярно пересматриваются в зависимости от уровней безопасности или индекса за период.Например, на акции может быть установлен автоматический выключатель на 20% на определенный период, а впоследствии он может быть понижен до 10%, если фондовая биржа сочтет нужным.
Недостаток:
1. Первым недостатком автоматических выключателей является то, что они предотвращают обнаружение истинной цены акции как на ее пути вверх, так и вниз, по крайней мере, в течение ограниченного периода времени, на который они навязываются.
2. Во-вторых, они позволяют ранним инвесторам (обычно хорошо информированным учреждениям или трейдерам алгоритмов) получить преимущество и сделать шаг до того, как в конечном итоге будут задействованы автоматические выключатели, тем самым ограничивая действия других инвесторов, которые делают шаг немного позже день (обычно розничные инвесторы).
Описание: Автоматические выключатели имеются на различных складах на индийских биржах. Обычно их значения составляют 2%, 5%, 10% или 20%. Акции, которые торгуются в сегменте деривативов, не имеют автоматических выключателей. На индийских фондовых биржах система автоматических выключателей, основанная на индексах, применяется на трех этапах движения индекса с обеих сторон, а именно.