Внимание! Отгрузка заказов 30 и 31 марта будет отложена из-за технических работ на территории склада. Пожалуйста, обратитесь к вашему менеджеру для переноса даты отгрузки скомплектованных заказов на более ранние даты, если это необходимо.

№3 / 2014 Статья 4 Автоматические выключатели – двойная защита электрооборудования

,

Для безаварийной эксплуатации электрооборудования применяются автоматические выключатели (АВ), которые используются для защиты от короткого замыкания и токовой перегрузки, приводящих к перегреву электропроводки и последующему пожару. Компании Siemens, Eaton и ETI выпускают надежные и качественные АВ для самых разных сфер применения. Cерии PL (Eaton), 5S (Siemens) и ASTI (ETI) предназначены для бытового и промышленного применений. Отключающая способность – 4,5…25 кА. Характеристики отключения – как стандартные A, B, C, D, так и специальные – K, S, Z.

Любое оборудование, подключенное к линии электропитания, в идеале должно быть защищено от короткого замыкания, перегрузки, недопустимого снижения напряжения, утечки тока. От поражения электрическим током должен быть защищен и человек, находящийся рядом с этим оборудованием.

Для того, чтобы обеспечить эту защиту, используют множество защитных приборов, основные из которых – автоматические выключатели (АВ), устройства защитного отключения (УЗО) и дифференциальные автоматы (ДА).

Каждый производитель старается изготовить свой особый вариант АВ, УЗО, ДА с лучшими характеристиками, набором различных принадлежностей, возможностью подстройки расцепителей и так далее. Но, так или иначе, все они выполняют единственную функцию – отключение нагрузки от линии электропитания при возникновении аварийной ситуации. В данной статье речь пойдет об АВ и ДА.

Автоматический выключатель (рисунок 1) можно назвать усовершенствованным предохранителем.

Рис. 1. Внешний вид автоматических выключателей

Рис. 1. Внешний вид автоматических выключателей

Рис. 2. Принцип работы автоматического выключателя

Рис. 2. Принцип работы автоматического
выключателя

АВ включен в линию всегда последовательно и, если ток превысит допустимую норму, отключает оборудование от линии электропитания (рисунок 2). Также можно включать/отключать АВ вручную или удаленно с помощью независимого расцепителя или мотор-редуктора. Если бы вместо АВ стоял предохранитель, то в данной ситуации пришлось бы ставить новый.

Отключение нагрузки от линии электропитания происходит благодаря двум расцепителям – К1 и К2.

Первый – тепловой расцепитель К1 – представляет собой биметаллическую пластину. Если величина протекающего тока превысит номинальный ток, указанный в характеристике АВ, то пластина станет нагреваться и изгибаться. Через некоторое время (от нескольких секунд до получаса) пластина максимально прогнется и разорвет цепь. Нагрузка будет отключена. Время между моментом изгиба и отключения зависит от силы тока и характеристики отключения для данного АВ. Как только пластина остынет, механизм расцепления будет отпущен, и АВ снова будет готов к работе. Плавкий предохранитель же придется заменять новым.

К2 – электромагнитный расцепитель. Он представляет собой соленоид, то есть однослойную катушку со вставленным в нее специальным подвижным сердечником, по которой протекает питающий ток. Длина проводника в такой катушке значительно превышает ее диаметр. При включении АВ в соленоиде появляется магнитное поле, прямо пропорционально зависящее от силы проходящего тока. Как только ток превысит допустимое значение, сердечник втянется в катушку и приведет в действие механизм расцепления. В отличие от теплового расцепителя (К1), К2 срабатывает практически мгновенно.

Часто АВ снабжается дугогасительной камерой. В ней гасится электрическая дуга, которая может возникнуть при быстром размыкании контактов расцепителя. Таким образом обеспечивается быстрый разрыв электроцепи, что значительно увеличивает надежность отключения.

Все основные характеристики АВ указаны прямо на его корпусе. Для более детального анализа рассмотрим характеристики хорошо показавших себя на практике автоматических выключателей PL4C10/1 (производства компании Eaton), 5SY6106-7 (Siemens) и 2145514 (ETI) (таблица 1).

Таблица 1. Технические характеристики выбранных АВ

Характеристики Наименование
PL4C10/1 (Eaton) 5SY6106-7 (Siemens) 2145514 (ETI)
Стандарты EN 60898
Тип расцепления С
Номинальное напряжение Un, В АС 400 230 400
DC 48 60 60
Количество полюсов 1 1 3
Номинальный включающий ток, А 10 6 63
Номинальный отключающий ток, кА 4,5 6 6
Защита от прикосновения Есть
Возможность пломбировки ручки в крайнем положении Есть
Степень защиты IP20
Поперечное сечение присоединяемого проводника, мм2 1…25 0,75…35 1…25
Позиция при установке Любая
Среднее число коммутаций при номинальной нагрузке >>8000 20 000 20 000
Температура хранения, °C -40…75
Температура окружающей среды, °C -25…60 -25…55 -25…50
Влажность, % 95
Устойчивость к климатическим воздействиям 6 циклов

 

Чтобы в будущем можно было легко распознать и найти АВ, исходя из требуемых значений, разберем детально каждую характеристику таблицы 1.

Стандарты. Каждое устройство должно соответствовать мировым стандартам. В данном случае EN 60898 – европейский стандарт автоматических выключателей для защиты от сверхтоков приборов бытового назначения. Исходя из этого стандарта, все соответствующие ему АВ классифицируются по следующим пунктам:

  • род тока главной цепи;
  • число полюсов;
  • способ присоединения проводников;
  • наличие токоограничителя
  • наличие свободных контактов;
  • наличие и степень защиты автоматического выключателя (защита от воздействия окружающей среды, от соприкосновения с частями выключателя, находящимися под напряжением);
  • вид привода;
  • конструкция;
  • характеристики выдержки времени расцепителей;
  • вид расцепителей.

Тип расцепления. Характеристики расцепления можно определить, исходя из кривых отключения (рисунок 3).

Рис. 3. Средние значения кривых отключения

Рис. 3. Средние значения кривых отключения

Характеристики расцепления на рисунке 3 обозначены буквами А, В, С, D, а номинальный ток системы – In. Чтобы более детально разъяснить суть кривых отключения, на этом рисунке синей линией обозначены средние значения рабочих диапазонов. Их детальное описание занесено в таблицу 2.

Таблица 2. Характеристики расцепления

Характеристика
расцепления
Описание Рекомендации
А При достижении значения номинального тока 1,3 In сработает тепловой расцепитель, который отключит оборудование от линии электропитания приблизительно в течении часа; при токе >2 In – за сотые доли секунды срабатывает электромагнитный расцепитель. Если электромагнитный расцепитель не сработал – тепловой отключит оборудование от линии в течение 30 с Автоматические выключатели данной характеристики рекомендуется устанавливать, когда при нормальном режиме работы оборудования отсутствуют кратковременные перегрузки
В При токе в 3 In электромагнитный расцепитель сработает за 0,05 с, тепловой – в течение 5 с Используется в сетях, где вообще отсутствует пусковой ток, либо его значение очень мало
С При номинальном токе >5 In соленоид сработает за 0,05 с, тепловой расцепитель – за 1 с Наиболее распространенная характеристика. АВ устанавливаются в сетях со смешанной нагрузкой, поэтому получили широкое распространение в быту (чаще всего устанавливаются в бытовых электрощитах)
D Тепловой расцепитель сработает при 10 In. При 20 In произойдет гарантированное срабатывание электромагнитного расцепителя. АВ с такой характеристикой используются для подключения электродвигателей с большим пусковым током

Существуют АВ с более редкими характеристиками (K, S, Z), которые используются в промышленности.

Номинальное напряжение. Указано рабочее напряжение, с которым возможно функционирование автоматических выключателей при работе на переменном (АС) и постоянном (DC) токах.

Количество полюсов. Указана схема соединения АВ. В нашем случае – однополюсная и трехполюсная. Варианты схем соединения указаны на рисунке 4.

Рис. 4. Схемы соединения АВ

Рис. 4. Схемы соединения АВ

К однополюсному АВ подключается только фазный (L) проводник. При использовании двухполюсного (и более) – требуется точное соответствие подключаемых полюсов, иначе АВ выйдет из строя. Также недопустима замена двухполюсного АВ двумя однополюсными.

Номинальные включающий и отключающий токи. Номинальный включающий ток – величина максимального тока, при котором АВ может включаться при номинальном напряжении. То есть это допустимое количество работающих устройств, которые можно подключить одновременно через АВ. Значение определяется сложением всех токов нагрузок. Нередки случаи, когда АВ ставился с равным либо меньшим номинальным током по отношению к нагрузке.

К примеру, если взять АВ серии ETIMAT 6 производства компании ETI и дать на него ток 1,13•In, то он отключится не сразу, а через 1 час и более. Это приводило к жалобам на якобы бракованный АВ, хотя просто был поставлен АВ не соответствующего условиям номинала. Поэтому при приобретении устройств защиты необходима обязательная консультация со специалистом в данной области.

Номинальный отключающий ток – значение максимального тока короткого замыкания (КЗ), протекающего через АВ, без дальнейшей потери работоспособности. Указывается в кА. В бытовых условиях при использовании однофазной линии электропитания ток КЗ обычно не превышает 4 кА.

Защита от прикосновения. Под защитой от прикосновения подразумевается то, что разработанная конструкция АВ позволяет полностью исключить случайное и косвенное (когда нарушена изоляция) прикосновение к токопроводящим частям.

Фиксация ручки в крайнем положении. Возможна пломбировка ручки АВ в установленном положении с закреплением замка. Это позволяет избежать случайного либо специального включения/выключения АВ как персоналом, так и посторонними лицами.

Степень защиты. Защита от внешних воздействий определяется степенью защиты АВ. Степень защиты обозначают специальным кодом, состоящим из двух цифр. Ее можно определить по специальной таблице, находящейся в свободном доступе. Первая цифра степени защиты определяет возможную степень прикосновения посторонних предметов (0…6). Вторая цифра показывает стойкость к влаге (0…8).

К примеру, степень защиты IP 20 означает, что допустимо применение АВ в обычных условиях, отсутствует защита от влаги, а также данный АВ защищен от твердых частиц диаметром от 12 мм. Исходя из этого, можно сделать вывод, что не стоит использовать АВ со степенью защиты IP 20 на улице, в ванной комнате, пыльном помещении, в том числе и там, где ведется ремонт.

Поперечное сечение присоединяемого проводника. В характеристике указано максимально возможное значение поперечного сечения присоединяемого проводника. На практике оно может быть и меньше. Все зависит от типа и способа подключения самого проводника (одно-/многожильного, с внутренней/внешней обработкой, твердого/мягкого, с одним/двумя проводами, со сборной шиной и так далее).

Позиция при установке. Указано положение при установке, в которой работа оборудования будет соответствовать заводским характеристикам. В нашем случае положение в пространстве не влияет на работу АВ.

Среднее число коммутаций при номинальной нагрузке. Число коммутаций – количество переключений (коммутаций контактов), при котором АВ работает в соответствии со своими номинальными характеристиками. В нашем примере АВ гарантированно может выдержать значительно больше 8000 (PL4C10/1) и 20000 (5SY6106-7 и 2145514) переключений (вкл/выкл). Указывается максимальное число механических переключений. Как правило, максимальное число электрических коммутаций, связанных с отключением АВ при превышении номинального напряжения, в два раза меньше.

Температура хранения и окружающей среды. Согласно EN 60898, температура 30°С считается опорной. То есть, значения номинальных токов указаны именно для этой температуры. При ее изменении будут меняться и допустимые значения характеристик АВ (таблица 3).

Таблица 3. Влияние температуры на номинальный ток АВ

Номинальный ток, А Температура окружающей среды, °С
-25 -20 -10 0 10 20 30 35 40 45 50 55 60
6 7,3 7,2 7 6,7 6,5 6,3 6 5,9 5,8 5,7 5,6 5,4 5,3
10 12 12 12 11 11 10 10 9,9 9,7 9,5 9,3 9 8,9
16 20 19 19 18 17 17 16 16 15 15 15 14 14
20 24 24 23 22 22 21 20 20 19 19 19 18 18
25 31 30 29 28 27 26 25 25 24 24 23 23 22
32 39 38 37 36 35 33 32 32 31 30 30 29 28
40 49 48 47 45 43 42 40 39 39 38 37 36 35
50 61 60 58 56 54 52 50 49 48 47 46 45 44
63 77 76 73 71 68 66 63 62 61 60 58 57 56

Устойчивость к климатическим воздействиям. Измерение устойчивости к климатическим воздействиям проводится в специальной измерительной камере. В этой камере температура меняется от минимально низкой до максимально высокой и обратно. Температура указана в характеристиках АВ. Первый цикл – изменение температуры за 3,5 часа от минимальной до максимальной при влажности 95%, второй – от максимальной до минимальной при тех же условиях. В нашем случае было проведено шесть таких циклов.

Автоматические выключатели рассмотренных серий легко устанавливаются на DIN-рейку. Для установки и снятия АВ нет необходимости использовать специальный инструмент (рисунок 5).

Рис. 5. Замена автоматического выключателя на DIN-рейке

Рис. 5. Замена автоматического выключателя на DIN-рейке

Обратим внимание, что извлечение АВ возможно в любом месте DIN-рейки без всякого влияния на ближайшие АВ (рисунок 6).

Рис. 6. Пример размещения и подключения АВ

Рис. 6. Пример размещения и подключения АВ

Для подключения к клеммам провода достаточно обычной отвертки. Проводник (проводники) зажимают винтом со шлицом, что обеспечивает его качественное подключение к клеммам. Клеммы оборудованы специальной защитой, которая позволяет избежать случайного замыкания и касания во время эксплуатации, что также повышает надежность АВ (рисунок 7).

Рис. 7. Линия электропитания подключена к клеммам АВ

Рис. 7. Линия электропитания подключена к клеммам АВ

У каждой модели АВ существуют свои особенности и возможность подключения некоторых дополнительных компонентов. Рассмотрим их на примере АВ серий ETIMAT 6 и ETIMAT 10 (ETI) (рисунок 8).

Рис. 8. Особенности АВ серий ETIMAT 6 и ETIMAT 10 (ETI)

Рис. 8. Особенности АВ серий ETIMAT 6 и ETIMAT 10 (ETI)

  • индикация ON/OFF на ручке автомата позволяет определить, включен АВ или нет;
  • механическая индикация состояния контактной группы показывает положение силовых контактов, зеленый – включен, красный – выключен;
  • на передней части АВ существует специальное место для маркировки с помощью маркировочного окошка 2159051;
  • благодаря конструкции АВ невозможно случайно дотронуться до токоведущих частей;
  • ручку и клеммы можно опломбировать – ни одна манипуляция с прибором не останется незамеченной.

К АВ этих серий существует возможность одновременного подключения шины питания и проводника как сверху, так и снизу, что позволяет сделать более компактный монтаж. Все АВ компании ETI обозначены EAN-кодом.

Помимо стандартных серий для широкого применения, компании ETI, EATON и Siemens выпускают также модели для специальных применений.

  • АВ для цепей постоянного тока

Серии АВ производства ETI – ETIMAT P10 DC, а также производства EATON – PL7-DC для постоянного тока, FAZ могут также работать и с переменным током. Как видно из названия, эти АВ используются в цепях постоянного тока для защиты от перегрузок по току и коротких замыканий. В цепях до 220 В DC применяются однополюсные выключатели, например, 260600109, PL7-C2/1-DC. При напряжении до 440 В DC используются двухполюсные выключатели, например, 260620103, PL7-C4/2. При этом полюса соединяются последовательно. Нельзя заменить двухполюсный автомат двумя однополюсными.

  • АВ с нестандартными характеристиками отключения

АВ серии ETIMAT P10, например, 270600106, отличается от серии ETIMAT 10 возможностью работать в зоне отключения K.

АВ серии FAZ производства EATON имеют значения отключающей способности 15 кА и 25 кА, номинальное напряжение – 230/400 В AC или 48 В DC, могут подключаться к сети с любой стороны и имеют характеристики отключения B, C, D, K, S, Z.

  • АВ со встроенным независимым расцепителем

АВ ETIMAT 11RC имеет встроенный модуль дистанционного управления, заменяющий независимый расцепитель. АВ 11RC защищен от дистанционного включения после ручного выключения.

На сайте www.compel.ru возможно приобрести дополнительные компоненты для автоматических выключателей производства ETI, EATON, Siemens, из числа имеющихся на складе.

Блок-контакты

Блок-контакты производства ETI серий 2159311(NO+NC), 2159032(NO) и 2159312(NC) применяются для дистанционной сигнализации состояния прибора. Дополнительно к АВ серии ETIMAT 10 (80…125 А) можно добавить дополнительный блок-контакт 2159121 (NO+NC).

Для серий ETIMAT P10 и ETIMAT P10 DC применяетcя дополнительный сигнальный контакт PS/SS ETIMAT P10/11 768900101 с 1NC и 1NC/NO. Данный аксессуар может работать как блок контактов – сигнализировать положение контактов, или как сигнальный контакт – сигнализировать аварийное отключение. Выбор происходит вручную. Для этого надо повернуть винт на корпусе с соответствующей маркировкой. На контролируемом АВ имеется специальное отверстие для отключающего штока. Блок контактов соединяется с выключателем с помощью двух скоб и иглы в ручке дополнительного контакта. Срабатывание происходит с помощью иглы или другого отключающего элемента.

Блок-контакты от EATON cерии Z характеризуются несколькими вариантами монтажа (ZP – монтаж при помощи защелок, Z – монтаж при помощи винтов), изменением функций контактов, наличием самоочищающихся контактов (ZP-NHK), возможностью установки двух контактных блоков на один автомат (ZP-IHK – 1NO, 1NC, ZP-WHK – 1 переключающийся контакт).

Независимый расцепитель

DA ETIMAT 10 от ETI позволяет дистанционно управлять АВ серии ETIMAT:

  • 2159303 (230 В AC), 2159311 (48 В DC), 2159312 (24 В AC) для АВ 0,5…63 А;
  • 2159321 для АВ 80…125 А.

Независимые расцепители производства EATON серии ZP используются с АВ серии PL и имеют ширину 1 модуль, возможность монтажа при помощи защелок (ZP) или винтов (Z). Рабочее напряжение – 12…415 В для ZP-ASA/24 и Z-LHASA/230 соответственно.

Компания Siemens выпускает независимые расцепители моделей 5ST3030 (110…415 В АС) и 5ST3031 (24…60 В AC/DC) для использования с АВ серий 5SY и 5SP.

Ограничитель тока

OSP-6, OSP-10 производства компании EATON представляет собой АВ с более точной заводской настройкой теплового расцепителя, например OSP-6 1p 6A (2181030).

Существуют также специальные ограничители тока ETIMAT T, например, 2181092. Они используются в качестве вводных выключателей, устанавливаемых перед электрическим счетчиком. Задача ограничителя тока этой серии – селективно отключать линию при превышении потребления допустимого тока потребителем, поэтому в конструкции отсутствует электромагнитный расцепитель и нет защиты от короткого замыкания.

При эксплуатации опломбировать необходимо только силовые клеммы, не блокируя рукоятку, чтобы при превышении потребляемой мощности человек мог самостоятельно включить данный АВ без вызова сервисной службы.

 

Заключение

В России ежегодно происходит несколько десятков тысяч аварий, связанных с неисправностью электрооборудования и электролиний. Этого можно избежать, если при проектировании и сервисном обслуживании систем электроснабжения объектов закладывать в проект только надежное и высококачественное защитное оборудование.

Компании Siemens, Eaton и ETI являются ведущими мировыми производителями электротехнического оборудования, в том числе – автоматических выключателей и аксессуаров к ним. Инженеры этих компаний ежегодно улучшают технико-эксплуатационные характеристики своих изделий. Оборудование периодически проходит международную сертификацию и полностью соответствует мировым электротехническим стандартам.

 

Литература

  1. www.compel.ru
  2. Техническая документация АВ компаний Eaton и Siemens
  3. Каталог продукции компании ETI.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.

Поделиться
Похожие записи