Публикации »

Миниатюрные автоматические выключатели

Самыми распространенными электрическими аппаратами на сегодня являются автоматические выключатели. Автоматический выключатель — это «механический коммутационный аппарат, способный включать, проводить и отключать токи при нормальном состоянии электрической цепи, а также включать, проводить в течение заданного времени и автоматически отключать токи в указанном аномальном состоянии электрической цепи, например, при коротком замыкании».


Это определение дано в ГОСТ Р 50030.2-99«Автоматические выключатели», разработанном на основе МЭК 60947-2-98 и введенном в действие с 2002 г. Этот ГОСТ является основным российским стандартом на автоматические выключатели для низковольтных цепей. Также в вышеупомянутом стандарте даны определения и классификация автоматических выключателей для электрических цепей переменного тока напряжением до 1000 В и постоянного тока до 1500 В.

Номенклатура автоматических выключателей настолько велика и применяемые при их производстве технологии настолько разнообразны, что некоторые автоматические выключатели трудно отнести к какой-либо определенной категории. Поэтому для низковольтных автоматических выключателей часто используется следующая практическая градация:
 -  миниатюрные автоматические выключатели (MCB), рассчитанные на номинальный ток не выше 125 А; характеристики расцепления обычно нерегулируемые; тепловой и/или электромагнитный принцип действия;
 -  автоматические выключатели в литом корпусе (MCCB) широко применяются в большинстве низковольтных сетей и рассчитаны на номинальный ток до 1000 А; это также тепловые и/или электромагнитные автоматические выключатели, у которых ток расцепления может быть регулируемым;
 -  автоматические выключатели в изолированном корпусе (ICCB) для низковольтных сетей с повышенными значениями напряжения и тока.
 
Самой многочисленной группой являются миниатюрные автоматические выключатели. В первую очередь это объясняется огромной областью их применения. В общей схеме электроустановки они устанавливаются непосредственно возле потребителей.

Автоматический выключатель в своем составе имеет следующие основные части:
 -  контактная система с дугогасительной камерой;
 -  электромагнитный и/или тепловой расцепители;
 -  механизм свободного расцпления.
 
Принцип действия выключателей этого типа. При перегрузках в защищаемой цепи протекающий ток нагревает биметаллическую пластину. При нагреве пластина изгибается и толкает рычаг, воздействующий на механизм свободного расцепления. Выдержка времени отключения уменьшается с ростом тока. При коротком замыкании в защищаемой цепи ток, протекающий через электромагнитную катушку автоматического выключателя, многократно возрастает, соответственно возрастает магнитное поле, которое перемещает сердечник, переключающий рычаг свободного расцепления. В обоих случаях подвижный контакт отходит от неподвижного, аппарат выключается, происходит разрыв цепи, тем самым электрическая цепь защищается от перегрузок и токов короткого замыкания. При перегрузках и токах короткого замыкания отключение автоматического выключателя производится независимо от того, удерживается ли рукоятка управления во включенном положении.

Современные автоматические выключатели имеют усовершенствованную конструкцию механизма управления и механизма свободного расцепления для снижения дребезга контакта, вследствие чего во время включения замыкание контактов происходит мгновенно, независимо от скорости движения рукоятки управления. Установленная металлическая пластина на боковой стенке в районе размыкающихся контактов предохраняет корпус от прогорания. При изготовлении корпуса используются высококачественные негорючие материалы с высокими огнеупорными и противоударными характеристиками и обладающие высокой механической прочностью. Контактные зажимы, глубоко погруженные внутрь корпуса, обеспечивают высокую степень безопасности при случайном прикосновении человека к корпусу прибора. Биметаллическая пластина соединена с механизмом свободного расцепления без люфта, что улучшает чувствительность прибора на ее изгиб.

Главной особенность этих выключателей является то, что они предназначены для применения в электроустановках жилых и общественных зданий, т. е. могут устанавливаться в местах, доступных неквалифицированному персоналу. Дополнительные требования, возникающие вследствие «бытового» применения выключателей, сформулированы в ГОСТ Р 50345–99 (МЭК 60898–95) «Аппаратура малогабаритная электрическая. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения». В ГОСТ Р 50345 приведены требования к воздушным автоматическим выключателям, предназначенным для работы в электрических цепях переменного тока частотой 50 и/или 60 Гц, имеющим номинальное напряжение не выше 440 В, номинальный ток до 125 А и номинальную отключающую способность до 25 кА.

Стандарт классифицирует миниатюрные автоматические выключатели по числу полюсов, наличию защиты то внешних воздействий, способу монтажа, способу присоединения, току мгновенного расцепления и характеристике I2t. Кроме того, миниатюрные автоматические выключатели классифицируют по техническим характеристикам (см. табл. 1).

Табл. 1

Основные технические характеристики

 

Значение

 

Номинальный рабочий ток Iн, А

 

0,5; 1; 2; 3; 4; 6; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80;100; 125

 

Номинальное рабочее напряжение AC, В

 

230/400

 

Исполнение по количеству полюсов

 

1P, 1P+N, 2P, 3P, 4P

 

Тип характеристики отключения

 

В, С, D

 

Номинальная рабочая отключающая способность, Icu, кА

 

4,5; 6; 10; 15; 20; 25

 

Широкий спектр исполнений автоматических выключателей по числу полюсов объясняется многообразием применений и защищаемых объектов.

Двухполюсные автоматические выключатели служат для защиты силовых, осветительных и других электроустановок. Они предназначены для ручного включения и автоматического или ручного отключения электрических потребителей под нагрузкой. Автоматические выключатели двухполюсного исполнения применяются как правило в цепях постоянного тока до 63 А.

Трехполюсные (трехфазные) автоматические выключатели служат для защиты силовых, осветительных и других электроустановок и электродвигателей от аварийных режимов, коротких замыканий, перегрузок по току, а также для понижения напряжения. Они применяются в цепях переменного тока с трехфазной нагрузкой (например, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором). Расцепители могут встраиваться в один, два или три полюса в зависимости от типа исполнения автомата.

Четырехполюсные автоматические выключатели служат для защиты силовых, осветительных и других электроустановок. Они применяются в цепях переменного тока с трехфазной нагрузкой с системой заземления TNS. В четырехполюсном исполнении расцепитель может присутствовать не во всех полюсах выключателя.

Кроме того, нужно в однофазных сетях правильно устанавливать однофазные автоматические выключатели, а в трехфазных — трехфазные. Если поставить три однофазных автоматических выключателя на электродвигатель, то при срабатывании одного из них двигатель останется в работе на двух фазах, что может привести к его сгоранию. Также запрещается устанавливать отдельный выключатель защиты на нейтральный проводник. Для таких особенных случаев существуют двухполюсные выключатели, которые отключают и фазный, и защитный нейтральный провода одновременно.
Также основными характеристиками, по которым и производится выбор автоматического выключателя, являются его номинальный ток и тип характеристики отключения. Правильный выбор характеристики автоматического выключателя является залогом его своевременного срабатывания  (см. табл. 2).

Табл. 2

Тип характеристики

 

Кратность номинального тока

 

Область применения

 

А

 

(2

÷ 3) Iн

В электроустановках с большой протяженностью электропроводок, а также для защиты полупроводниковых устройств.

 

В

 

(3

÷ 5) Iн

Для защиты электроприемников в жилых зданиях.

 

С

 

(5

÷ 10) Iн

Для защиты электроприемников в жилых зданиях.

 

D

 

(10

÷ 20) Iн

Для защиты электроприемников с большими пусковыми токами.

 

Одной из проблем практического применения  является селективное срабатывание миниатюрных выключателей. Селективность используется при защите от сверхтоков электрических установок для изолирования от общей системы той ее части, в которой произошло короткое замыкание. При этом отключается автоматический выключатель только той питающей линии, в которой произошло короткое замыкание.

Пример на рисунке подчеркивает необходимость координировать срабатывание между двумя автоматическими выключателями A и B так, что бы в случае короткого замыкания в точке C сработал только автоматический выключатель B, гарантируя непрерывное энергоснабжение остальной части системы, запитанной через автоматический выключатель A.

Диапазон срабатывания автоматического выключателя определяется его номинальным током и типом характеристики отключения. Вследствие применения в электроустановках, к которым возможен доступ неквалифицированного персонала, в этих выключателях отсутствуют какие бы то ни было регулировки тока и времени их срабатывания при аварийных режимах. Для модульных автоматических выключателей может быть реализована только токовая селективность, основывающаяся на разности токовых уставок срабатывания. Координация защитных характеристик срабатывания выключателей возможна только при правильном выборе их номинального тока и типе кривой отключения.

Как правило, у крупных производителей серия миниатюрных автоматических выключателей всегда дополняется перечнем различных аксессуаров и вспомогательных устройств для них — это моторный привод, дополнительные расцепители (минимального напряжения и независимый) и вспомогательные контакты. Данные электрические устройства позволяют осуществлять дистанционное отключение и сигнализацию состояния автоматических выключателей.

Номенклатура отечественных и зарубежных производителей миниатюрных автоматических выключателей очень схожа, причем аппараты отечественных производителей не уступают по качеству зарубежным аналогам. В этом секторе рынка удручает количество подделок, с которыми приходится сталкиваться потребителю. Подделки могут быть явными, когда на нашем рынке появляется зарубежное оборудование, вообще не поставляемое самим производителем (например, автоматические выключатели Schneider Electric серии C45N), или «закамуфлированными», когда аппарат подделывают под оригинальный, который представлен на рынке самим производителем (например, серия S2 производства концерна АВВ).

Явные подделки выявить достаточно легко, если знать номенклатуру производителей. А «закамуфлированные» распознать зачастую бывает сложно, т. к. современные подделки выглядят очень добротно. Выбирая устройство, следует обращать внимание на маркировку. По стандарту она должна содержать наименование или торговую марку изготовителя, каталожный номер прибора, значение номинального напряжения, номинальный ток (без единицы измерения) рядом с буквой B, C или D, обозначающей тип выключателя, номинальную отключающую способность в амперах (число из приведенного ряда, обведенное рамкой) и схему подключения.

Но все же качественный автомат от поддельного отличается реальной способностью электромагнитного расцепителя противостоять току короткого замыкания требуемой величины и определенным временем срабатывания теплового расцепителя, т. е. четким соответствием техническим характеристикам, приводимым в каталогах и нормативной документации производителя. Иногда цена не вовремя сработавшего автоматического выключателя — человеческая жизнь!

Реально проверить соответствие стандартам и работоспособность автоматического выключателя можно только в лабораторных условиях. Поэтому, чтобы быть уверенным в работоспособности электроустановки, покупайте продукцию проверенных марок у проверенных дистрибьюторов.

Автор: А. В. Калашникова
Дата: 29.04.2006
Журнал Стройпрофиль 3-06
Рубрика: электротехническое оборудование




«« назад