Этапы испытания автоматических выключателей
Ниже рассматриваются конкретные этапы проверки автомата защиты, имеющие первостепенное значение для определения его работоспособности и соответствия нормативным параметрам.
Измерение характеристик отключения
Цель данного этапа – установление фактических рабочих параметров устройства и их соответствие время-токовым характеристикам (ВТХ), указанным в техдокументации завода-изготовителя. Проверке подлежат следующие показатели отключающей способности:
- значение номинального рабочего тока и тока отключения (отсечки);
- время отключения;
- ток и время мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя;
- влияние внешней температуры.
Последний показатель, характеризующий стабильность защиты при температурных колебаниях, обычно не проверяется при испытании автоматических выключателей до 1000 В (исключение – особые производственные условия).
Контроль коммутационной способности
Для проверки коммутационной способности автоматических выключателей тестируется их отключающая характеристика при штатной и предельной нагрузке. С этой целью проводится многократный цикл «включение/отключение» и последующая диагностика сопротивления контактов. Коммутационные испытания выполняются для двух типов выключателей: основного применения и применяемых в цепях с активной нагрузкой. Допустимые отклонения по току, напряжению и частоте составляют ± 5%. Тестирование проводят в испытательных цепях при помощи резисторов и индукционных катушек, подключенных последовательно к выходным выводам.
При протекании переменного тока его форма должна быть близка к синусоидальной. Если ток постоянный, в его форме не должно наблюдаться видимых пульсаций. Коэффициент мощности и постоянная времени приводятся в соответствующих таблицах ГОСТ Р 50031-2012.
Устойчивость к токам короткого замыкания
Так как сила тока короткого замыкания, проходящего через автоматический выключатель, во много раз больше номинального рабочего тока, необходимо убедиться в том, что устройство сохранит свою функциональность после прохождения через его полюсы токов кз. Испытание считается пройденным, если:
- отсутствует критический износ испытуемого автомата;
- взаимное положение подвижных контактов и индикатора не изменилось;
- нет повреждений неотъемлемой оболочки;
- не произошло ослабление электрических или механических соединений;
- не случилась утечка изолирующего компаунда (при его наличии).
Выполнение указанных условий означает, что механизм коммутации остался работоспособным, а величина переходного сопротивления контактов не вышла за пределы установленной нормы.
Проверка автомата защиты на подлинность
Любой известный бренд пользуется повышенным спросом, из-за чего на рынке попадаются электротовары-подделки, среди которых немало автоматических выключателей. Эти двойники, вероятней всего, не прошли положенный цикл испытаний и, следовательно, несут потенциальную угрозу для потребителя. В частности, подделку автомата АВВ можно определить по следующим признакам:
- Качество пластика. У подделки пластик обычно гладкий, глянцевый и пружинистый на ощупь (экономия на материале). У оригинала пластик шершавый, матовый, прочный.
- Штрих-код. На настоящий автомат он наносится методом лазерной печати, на подделку – обычной краской, которая слезает при царапании ногтем или монеткой.
- Маркировка. При внимательном рассмотрении можно заметить, что логотип и текст на фальшивке отличается от оригинала. Кроме того, на корпусе подлинного изделия чётко просматривается схема подключения, маркировка Ростеста или знак Таможенного союза.
Существуют и другие идентификаторы, такие как RFID-метка и состояние упаковки. Однако они мало что значат: метка вполне может присутствовать и на подделке, а упаковка оригинала может быть повреждена в процессе транспортировки. Но если русский текст на коробочке содержит орфографические ошибки – это верный признак «левой» продукции.
Приборы для измерения величин
Измерения электротехнических величин производятся специальными устройствами. Ток измеряется амперметром, напряжение — вольтметром, а мощность можно померить ваттметром, либо вычислить ее по формуле из значений первых двух значений.
С помощью онлайн-калькулятора можно вычислить не только ток при известной мощности потребителей, но и сечение нужных для электропроводки проводов.
Вычисление силы тока и параметров проводки по мощности потребителей электроэнергии — очень важная часть проектирования здания или квартиры, поэтому нужно подойти к этому взвешенно и ответственно.
Характеристики автоматического выключателя
Каждая характеристика имеет два токовых порога:
- Порог отказа — ниже этого порога триггер отключения не работает. Превышение этого порогового значения может привести к отключению автоматического выключателя.
- Порог срабатывания — выше этого порога срабатывание отключающего устройства будет работать на 100%.
В чем разница между этими характеристиками? Порог срабатывания электромагнитного отпуска (быстрый):
Характеристика A:
- порог отказа — 2x номинальный ток автоматического выключателя (In)
- порог срабатывания — 3-кратный номинальный ток автоматического выключателя (In)
Характеристика B:
- частота отказа — 3x
- порог активации — 5x In
Характеристика C:
- частота отказа — 5x In
- порог активации — 10x In
Характеристика D:
- частота отказа — 10x
- порог активации — 20x In
На графике можно увидеть 4 характеристики. Из приведенных выше данных можно сделать вывод, что автоматический выключатель с характеристикой А будет срабатывать как можно раньше, а автоматический выключатель с характеристикой D — позднее.
При включении, например, дрели, это устройство может на долю секунды потреблять всплеск тока, кратный номинальному току автоматического выключателя (так называемый пусковой ток). Предположим, что у нас есть автоматический выключатель с номинальным током 10 А, а в момент запуска дрель потребляет 35 А. Эта интенсивность в 3,5 раза превышает номинальный ток автоматического выключателя, то есть:
- переключатель с функцией A сработает наверняка
- переключатель с функцией B может сработать
- переключатели C и D не будут выключаться
А что, если в системе появляется короткое замыкание, интенсивность которого может легко превысить 20-кратный номинальный ток автоматического выключателя? В случае короткого замыкания не существует разного времени задержки для выключателей которые отличаются только их характеристиками. Что это означает на практике? Если в вашем доме имеется выключатель максимального тока B16 (характеристика B, номинальный ток 16 A), а в распределительной коробке поставщика энергии, например C20, в случае короткого замыкания в цепи невозможно определить будет ли срабатывать B16 или C20, или оба одновременно.
Автоматические выключатели: технические характеристики
Основой автоматического выключателя является расцепитель. Если для защиты против короткого замыкания хороши электромагнитные, то для защиты от токов перегрузки используют выключатели с тепловым расцепителем.
Основными характеристиками таких автоматов являются ток и характеристика срабатывания автоматического выключателя.
По строению тепловой расцепитель представляет собой пластину из биметалла, которая при прохождении электричества нагревается. Если величина тока слишком велика, пластина начинает нагреваться сильнее и изгибаться. Достигая определённой силы изгиба, она вызывает срабатывание расцепителя, что размыкает цепь.
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.
Источники
- https://220.guru/elektrooborudovanie/avtomaty-uzo/nominaly-avtomatov.html
- https://sovet-ingenera.com/elektrika/uzo-schet/vybor-avtomata-po-moshhnosti-nagruzki.html
- https://sovet-ingenera.com/elektrika/uzo-schet/nominaly-avtomaticheskix-vyklyuchatelej-po-toku.html
- https://rusenergetics.ru/oborudovanie/nominaly-avtomaticheskikh-vyklyuchateley-po-toku
- https://www.calc.ru/Tablitsa-Dlya-Vybora-Avtomaticheskikh-Vyklyuchateley.html
- https://stroychik.ru/elektrika/vybor-avtomata
Тип времятоковой характеристики
Эта характеристика показывает зависимость скорости отключения контактов расцепителя от величины протекающего через них тока. Дело в том, что некоторые устройства, применяемые в бытовых электросетях, имеют достаточно большие пусковые токи, намного превышающие значения номинальных токов.
Для того чтобы автомат не срабатывал в момент пуска таких устройств, он должен «уметь» выдерживать эти токи в течение определенного промежутка времени, по истечении которого электроприбор выходит на нормальный режим работы и ток в сети снижается до своего номинального значения. Если этого не происходит, то имеет место аварийная ситуация, и электромагнитный расцепитель автомата отключит линию.
В бытовых электросетях применяются автоматические выключатели, имеющие три типа времятоковых характеристик:
- В. Предназначены для питания розеток и линий освещения.
- С. Наиболее распространенный тип выключателей, применяется для питания более мощных, чем в предыдущем случае потребителей (в том числе и двигателей с небольшими пусковыми токами). Такой автомат может быть использован в качестве вводного отключающего устройства в системе электроснабжения квартиры или частного дома.
- Автоматы с характеристикой этого типа используются главным образом для защиты электродвигателей.
Общие сведения об автоматах
Автоматы для электрощитка
Как правило, автомат содержат три типа расцепителя электрической цепи: тепловой, электромагнитный и механический. Первый предназначен для защиты электрических цепей от перегрузки по току, второй – от короткого замыкания в цепях нагрузки, третий – для оперативных коммутаций электрических цепей.
Существуют электрические автоматы, выполняющие защитные функции от перегрузки и поражения электрическим током (ЭТ). Это выключатели, управляемые дифференциальным током со встроенной защитой от токовых перегрузок – дифавтоматы (ДВ).
Основные технические характеристики автоматических выключателей (АВ)
Номиналы автоматов для различных электросетей
Номинальное напряжение – установленное изготовителем значение, при котором определена работоспособность АВ.
Номинальный ток – установленный изготовителем ток, который АВ способен проводить в продолжительном режиме, при котором главные контакты остаются замкнутыми при указанной контрольной температуре окружающего воздуха (стандартно +30 °С).
Частота выключателя – это промышленная частота, на которую рассчитанно устройство и которой соответствуют значения других характеристик.
Номинальная наибольшая отключающая способность – значение ЭТ, которое может отключить АВ, сохранив при этом свою работоспособность.
Класс токоограничения характеризуется временем отключения между началом размыкания выключателя и концом времени дуги. Существует три класса токоограничения:
- время отключения АВ 3 класса происходит в пределах 2,5 – 6 мс;
- 2 класса – 6–10 мс;
- 1 класса – более 10 мс.
Существует несколько типов защитных (время-токовых) характеристик АВ, наиболее востребованы – B, C и D
| Тип защитной характеристики | Диапазон токов мгновенного расцепления, приведенных к номинальному значению тока АВ | Назначение |
| A | от 1,3Iн | Для защиты цепей, в которых временные перегрузки по току не могут возникать в штатном режиме работы. |
| В | от 3Iн до 5Iн | Для защиты цепей, в которых допускаются незначительные временные токовые перегрузки в штатном режиме работы. |
| С | от 5Iн до 10Iн | Для защиты цепей, в которых допускаются умеренные временные токовые перегрузки в штатном режиме работы. |
| D | от 10Iн до 20Iн | Для защиты цепей со значительными временными токовыми перегрузками в штатном режиме работы. |
| K | от 12 Iн | Для защиты промышленных цепей использующих индуктивную нагрузку. |
| Z | от 4 Iн | Для защиты промышленных цепей использующих в качестве нагрузки промышленную электронную технику. |
Дифференциальные автоматические выключатели
Дифференциальный автоматический выключатель
Номинальный отключающий дифференциальный ток IΔn – значение отключающего дифференциального тока, указанное изготовителем, при котором ДВ должен срабатывать при заданных условиях.
Номинальный неотключающий дифференциальный ток IΔn0 – значение неотключающего дифференциального тока, указанное изготовителем, при котором ДВ не срабатывает при заданных условиях.
Номинальная дифференциальная наибольшая включающая и отключающая способность IΔm0 – действующее значение переменной составляющей ожидаемого дифференциального тока, которое ДВ может включать, проводить и отключать.
ДВ бывают трех типов:
- S – с выдержкой времени срабатывания по дифференциальному току.
- АС – обеспечивается срабатывание при синусоидальном переменном дифференциальном токе, либо прикладываемом скачком, либо медленнорастущем.
- А – обеспечивает срабатывание при дифференциальном синусоидальном переменном токе и дифференциальном пульсирующем постоянном токе, прикладываемом скачком, либо медленнорастущем.
Основные характеристики
Одной из основных характеристик вводного автомата является так называемая «предельная коммутационная стойкость» (ПКС), которую принято определять как максимальную отключающую и включающую способности. Каждая из них представляется как наибольшее значение тока в коммутируемой цепи, которую способен разомкнуть (замкнуть) данный аппарат с одновременным гашением возникающей при этом электрической дуги.
Обратите внимание! С другой стороны, под такой способностью понимается максимальное значение тока КЗ, при котором автомат отключается несколько раз, оставаясь при этом вполне исправным. Этот эксплуатационный показатель обычно указывается на лицевой панели корпуса прибора на месте, удобном для его фиксации
Этот эксплуатационный показатель обычно указывается на лицевой панели корпуса прибора на месте, удобном для его фиксации.
Помимо токовых параметров вводные устройства характеризуются питающим напряжением, на длительную работу с которым они рассчитаны. Типовой квартирный ВА предназначается для коммутации стандартных 220-ти Вольт и имеет не более 2-х переключающих групп. А в силовых цепях энергоснабжения, проложенных прямо от местной подстанции или ВЛ, могут устанавливаться трехфазные аппараты, рассчитанные на напряжение 380 Вольт.
При рассмотрении различных исполнений водных автоматов, отличающихся по количеству одновременно переключаемых групп контакторов, можно выделить следующие разновидности:
- Однополюсные коммутационные приборы;
- Двухполюсные автоматические выключатели;
- Многополюсные (трех, – и 4-х полюсные) коммутаторы.
Четырехполюсный вводный автомат
Первые две позиция применяются для ввода однофазных напряжений, а многополюсный – для коммутации силовых цепей 380 Вольт (в нем чаще всего предусматривается 3 или 4 переключающие группы).
Дополнительная информация. Согласно требованиям ПУЭ, в однофазной сети для ввода трехжильных линий с отдельным заземляющим проводом не допускается использовать несколько однополюсных переключателей (это касается и трехфазных сетей из 4-х жил).
При выборе вводного автомата обычно ставится как минимум двухполюсник, посредством которого при необходимости ремонта электросети можно обесточить квартиру не только по фазе, но и по нейтральному проводу (нулевой при этом может пускаться на счетчик в обход).
В ситуациях, когда в дом заводится только 2 жилы (без нейтрали), допускается устанавливать однополюсный автомат. В случаях, когда к ним искусственно добавляется заземляющий проводник (за счет обустройства повторного заземления, например), полагается использовать двухполюсное устройство.
Рассмотрим более подробно, как подключаются разрешенные к применению одно,- и многополюсные автоматы.
Графики ВТХ
Для удобства производителями в паспортах на автоматические выключатели время-токовые характеристики указываются в виде графика где по оси X откладывается кратность тока электрической цепи к номинальному току автомата (I/In), а по оси Y время срабатывания расцепителя.
Для подробного рассмотрения в качестве примера возьмем график ВТХ для автоматического выключателя с характеристикой «B»
Как видно график ВТХ представлен двумя кривыми: первая кривая (красная) — это характеристика автомата в так называемом «горячем» состоянии, т.е. автомата находящегося в работе, вторая (синяя) — характеристика автомата в «холодном» состоянии, т.е. автомата через который только начал протекать электрический ток.
При этом синяя кривая имеет дополнительно штриховую линию, эта линия показывает характеристику автомата (его теплового расцепителя) с номинальным током до 32 Ампер, это различие в характеристиках автоматов с номиналами до и выше 32 Ампер обусловлено тем, что в автоматах с большим номинальным током биметаллическая пластина теплового расцепителя имеет большее сечение и соответственно ей необходимо больше времени что бы разогреться.
Кроме того каждая кривая имеет два участка: первый — показывающий плавное изменение времени срабатывания в зависимости от тока электрической цепи является характеристикой теплового расцепителя, второй — показывающий резкое снижение времени срабатывания (при токе от 3 In в горячем состоянии и от 5 In в холодном состоянии ), является характеристикой электромагнитного расцепителя автоматического выключателя.
Как видно, на графике ВТХ отмечены основные значения характеристик автомата согласно ГОСТ Р 50345-2010 при 1.13In (Условный ток нерасцепления) автомат не сработает в течении 1-2 часов, а при токе в 1,45 In (Условный ток расцепления) автомат отключит цепь за время менее 50 секунд (из горячего состояния).
Как уже было сказано выше ток мгновенного расцепления определяется характеристикой срабатывания автомата, у автоматических выключателей с характеристикой «B» он составляет от 3In до 5In, при этом согласно вышеуказанному ГОСТу (таблице 7) при 3In автомат не должен сработать за время менее 0,1 секунды из холодного состояния, но должен отключиться за время менее 0,1 секунды из холодного состояния при токе в цепи 5In и как мы можем увидеть из графика выше данное условие выполняется.
Так же по время-токовой характеристике можно определить время срабатывания автомата при любых других значениях тока, например: в цепи установлен автомат с характеристикой «B» и номинальным током 16 Ампер, при работе в данной цепи произошла перегрузка и ток вырос до 32 ампер, определяем время срабатывания автомата следующим образом:
Делим ток протекающий в цепи на номинальный ток автомата 32А/16А=2
Определив что ток в цепи в два раза больше номинала автомата, т.е. составляет 2In откладываем данное значение по оси X графика и поднимая от нее условную линию вверх смотрим где она пересекается с кривыми графика:
Как мы видим из графика при токе 32 Ампера автомат с номинальным током 16 Ампер разомкнет цепь за время менее 10 секунд — из горячего состояния и за время менее 5 минут — из холодного состояния.
Приведем примеры ВТХ автоматических выключателей всех стандартных характеристик срабатывания (B, C, D):
ПРИМЕЧАНИЕ: Время-токовые характеристики согласно ГОСТ Р 50345-2010 указываются для автоматов работающих при температуре +30+5 оC смонтированных в соответствии с определенными условиями.
Источник: