Для того, чтобы правильно выбрать автоматический выключатель, нужно знать:

  1. Ток, потребляемый нагрузкой;
  2. Тип нагрузки (освещение, нагрев, двигатель и т.д.);
  3. Величины токов короткого замыкания на шинах щита (или в том месте, где вы устанавливаете автомат).

Начнем с простого: определяем ток, потребляемый нагрузкой.

где:
P — активная потребляемая мощность, Вт.
I — полный ток, А.
U — фазное напряжение, В
cosφ — коэффициент мощности.
Коэффициенты мощности для основных видов потребителей указаны в СП 31-110-2003, п.6.30 (Таблица 6.12).
Итак, ток нагрузки определили, тип нагрузки тоже. Посчитали токи короткого замыкания на шинах щита. Теперь будем разбираться, что с этим всем делать.

Автоматический выключатель (автомат) имеет следующие характеристики:

  1. Номинальный ток;
  2. Характеристику срабатывания;
  3. Отключающую способность.

Номинальный ток

Номинальный ток автоматического выключателя должен быть больше тока нагрузки. Выбираем ближайший больший номинал из существующих. Для модульных выключателей ряд такой: 0,5; 1; 1,6; 2; 3; 4; 6; 8; 10; 13; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63. В реальности надо выбирать из следующего ряда (т.к. автоматы с остальными номиналами поставляются под заказ и стоят ощутимо дороже): 6; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63.
Сразу предостерегу от выбора номинала автомата «с запасом». Например, при расчетном токе нагрузке в 22А выбрать автомат с номиналом 50А. Есть п.3.14 ПУЭ, который требует номинал автомата «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.)».

Особенности работы автоматов защиты сети

К какому бы классу ни относился автоматический выключатель, его главная задача всегда одна – быстро определить появление чрезмерного тока, и обесточить сеть раньше, чем будет поврежден кабель и подключенные к линии устройства.

Токи, которые могут представлять опасность для сети, подразделяются на два вида:

  • Токи перегрузки. Их появление чаще всего происходит из-за включения в сеть приборов, суммарная мощность которых превышает ту, что линия способна выдержать. Другая причина перегрузки – неисправность одного или нескольких устройств.
  • Сверхтоки, вызванные КЗ. Короткое замыкание происходит при соединении между собой фазного и нейтрального проводников. В нормальном состоянии они подключены к нагрузке по отдельности.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя – на видео:

Токи перегрузки

Величина их чаще всего незначительно превышает номинал автомата, поэтому прохождение такого электротока по цепи, если оно не затянулось слишком надолго, не вызывает повреждения линии. В связи с этим мгновенного обесточивания в таком случае не требуется, к тому же нередко величина потока электронов быстро приходит в норму. Каждый АВ рассчитан на определенное превышение силы электротока, при котором он срабатывает.

Время срабатывания защитного автоматического выключателя зависит от величины перегрузки: при небольшом превышении нормы оно может занять час и более, а при значительном – несколько секунд.

За отключение питания под воздействием мощной нагрузки отвечает тепловой расцепитель, основой которого является биметаллическая пластина.

Этот элемент нагревается под воздействием мощного тока, становится пластичным, изгибается и вызывает срабатывание автомата.

Токи короткого замыкания

Поток электронов, вызванный КЗ, значительно превосходит номинал устройства защиты, в результате чего последнее немедленно срабатывает, отключая питание. За обнаружение КЗ и немедленную реакцию аппарата отвечает электромагнитный расцепитель, представляющий собой соленоид с сердечником. Последний под воздействием сверхтока мгновенно воздействует на отключатель, вызывая его срабатывание. Этот процесс занимает доли секунды.

Однако существует один нюанс. Иногда ток перегрузки может также быть очень большим, но при этом не вызванным КЗ. Как же аппарат должен определить различие между ними?

На видео про селективность автоматических выключателей:

Здесь мы плавно переходим к основному вопросу, которому посвящен наш материал. Существует, как мы уже говорили, несколько классов АВ, различающихся по времятоковой характеристике. Наиболее распространенными из них, которые применяются в бытовых электросетях, являются устройства классов B, C и D. Автоматические выключатели, относящиеся к категории A, встречаются значительно реже. Они наиболее чувствительны и используются для защиты высокоточных аппаратов.

Между собой эти устройства различаются по току мгновенного расцепления. Его величина определяется кратностью тока, проходящего по цепи, к номиналу автомата.

Характеристика срабатывания

Характеристики срабатывания — время-токовые зависимости, по которым происходит отключение (срабатывание) автомата в случае перегрузки или короткого замыкания.
Всего бывает пять характеристик срабатывания автомата: B, C, D, K, Z. , В подавляющем большинстве случаев применяются автоматы с характеристиками срабатывания B, C, D. Причем, самой распространенной является характеристика C. Автоматы с кривыми срабатывания K и Z очень редко используются, это экзотика. Лично я видел их только в каталоге.
Кривые срабатывания имеют схожую форму и отличаются только величиной электромагнитной отсечки или кратностью срабатывания. Кратность срабатывания — отношение величины аварийного тока, при котором происходит отключение автомата, к номинальному току автомата. Iк/Iном. Для автоматов с характеристикой B эта величина колеблется в пределах 3…5. Для автоматов с характеристикой C — 5…10. Для автоматов с характеристикой D — 10…20.

Вот здесь нам и пригодится тип нагрузки. Он влияет на выбор характеристики отключения автомата. Как видно из рисунка, автоматы с характеристикой B самый чувствительные. С характеристикой D — менее чувствительные. С характеристикой C — «золотая середина».
Автоматы с характеристикой D предназначены для защиты линий питания электродвигателей. Двигатели во время их старта кратковременно потребляют мощность выше номинальной, при этом токи в среднем достигают 7-8 номиналов, а иногда и выше. Соответственно, автомат с характеристикой B или C отключится как при коротком замыкании.
Автоматы с характеристикой B следует применять для защиты линий, в которых нагрузки имеют низкие пусковые токи или вообще их не имееют (лампа накаливания или электрический нагреватель, например). Также автоматы с характеристикой B применяют для защиты протяженных линий и в сетях с низкими токами короткого замыкания.
Автоматы с характеристикой C потому и являются наиболее распространенными, что «неизвестно, что воткнут в эту розетку».

Отключающая способность

Отключающая способность — способность автоматического выключателя отключить ток короткого замыкания. Это значение должно быть выше, чем расчетный ток короткого замыкания в точке установки автомата. Чем выше отключающая способность автомата, тем он дороже. Поэтому выбирать автомат с запасом по отключающей способности не нужно. Надо правильно рассчитать токи короткого замыкания.

Подпишитесь и получайте уведомления о новых статьях на e-mail

1.3. Выбор электрических аппаратов и проводников

Область применения, общие требования

Вопрос 57. В чем состоит выбор электрических аппаратов по условиям продолжительных режимов?

Ответ. Состоит в подборе их номинального напряжения по уровню изоляции и номинального тока по допустимому нагреву.

Вопрос 58. В чем состоит выбор проводников по условиям продолжительных режимов?

Ответ. Состоит в подборе их сечения по нагреву, плотности тока и условиям короны.

Вопрос 59. По каким условиям проверяются электрические аппараты и проводники, выбранные по условиям продолжительных режимов?

Ответ. Проверяются по условиям короткого замыкания (см. 1.4). Проводники, кроме того, проверяются по падению напряжения на полной длине проводников.

Выбор электрических аппаратов по условиям продолжительных режимов и сечений проводников по нагреву в этих режимах

Вопрос 60. По каким показателям выбираются электрические аппараты?

Ответ. Выбираются по номинальному напряжению и номинальному току. При этом номинальное напряжение каждого аппарата должно соответствовать или быть больше (последнее не относится к ТН) наибольшего рабочего напряжения электроустановки.

Вопрос 61. По каким условиям выбираются токоведущие части аппаратов и проводники любого назначения?

Ответ. Выбираются по условию их предельно допустимого нагрева при продолжительных режимах, а также режимов в периоды ремонтов и возможного при этом неравномерного распределения токов между линиями, секциями шин и т. п. При этом за расчетный ток принимается получасовой максимум тока, наибольший из средних получасовых токов данного элемента сети.

Вопрос 62. Какой ток принимается в качестве расчетного тока для выбора номинального тока аппаратов и сечения проводников по нагреву при повторно-кратковременном и кратковременном режимах работы электроприемников (с общей продолжительностью цикла до 10 мин и продолжительностью рабочего периода не более 4 мин)?

Ответ. Принимается ток, приведенный к эквивалентному продолжительному режиму. При этом:

для медных проводников сечением до 6 мм2 и для алюминиевых проводников до 10 мм2 расчетный ток принимается как для электроустановок с продолжительным режимом работы;

для медных проводников сечением более 6 мм2 и для алюминиевых проводников более 10 мм2 расчетный ток определяется умножением продолжительно допустимого тока на коэффициент

где Тп.в. – выраженная в относительных единицах продолжительность рабочего периода (продолжительность этого периода в долях продолжительности цикла).

Вопрос 63. По каким нормам определяются наибольшие допустимые токи при кратковременном режиме работы электроприемников с продолжительностью рабочего периода не более 4 мин и с перерывами между включениями, достаточными для охлаждения проводников до температуры окружающей среды?

Ответ. Определяются по нормам повторно-кратковременного режима (см. ответ на вопрос 62).

Вопрос 64. По каким нормам определяются наибольшие допустимые токи при продолжительности рабочего периода более 4 мин и с перерывами между включениями недостаточной продолжительностью?

Ответ. Определяются как для электроустановок с продолжительным режимом работы.

Вопрос 65. Где приведены данные по допустимым кратковременным перегрузкам и продолжительно допустимым токам для кабелей напряжением до 10 кВ при различных условиях их прокладки в земле?

Ответ. Приведены в таблицах 1.3.1–1.3.6 настоящих Правил с соответствующими разъяснениями в пп. 1.3.7–1.3.15.

Вопрос 66. Где приведены данные по продолжительно допустимым токам для проводов, шнуров и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией?

Ответ. Приведены в таблицах 1.3.7–1.3.19 настоящих Правил с соответствующими разъяснениями в пп. 1.3.16-1.3.17.

Вопрос 67. Где приведены данные по продолжительно допустимым токам для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией?

Ответ. Приведены в таблицах 1.3.20-1.3.29 настоящих Правил с соответствующими разъяснениями в пп. 1.3.18-1.3.22.

Вопрос 68. Где приведены данные по продолжительно допустимым токам для неизолированных проводов и шин?

Ответ. Приведены в таблицах 1.3.30-1.3.37 настоящих Правил с соответствующими разъяснениями в пп. 1.3.23-1.3.24.

Выбор сечения проводников по плотности тока

Вопрос 69. Как определяется целесообразное сечение S, мм2 проводников электроустановок до 500 кВ (кроме установок, указанных в ответе на вопрос 72)?

Ответ. Определяется из соотношения

где I– расчетный ток в часы максимума нагрузки электроустановки,

Jэкн – значение плотности тока, А/мм2, для заданных условий работы, выбираемое по табл. 1.3.1.

Сечение, полученное в результате указанного расчета, округляется до ближайшего стандартного сечения.

Таблица 1.3.1

Рекомендуемые значения плотности тока

Вопрос 70. Во сколько раз может быть увеличена плотность тока при выборе сечений проводников для электроснабжения n одинаковых, взаиморезервируемых электроприемников (например, насосов водоснабжения, преобразовательных агрегатов и т. д.), из которых m одновременно находятся в работе?

Ответ. Может быть увеличена против значений, приведенных в табл. 1.3.1, в kn раз, где

Вопрос 71. Как проверяется сечение проводов ЛЭП 6-20 кВ, выбранное с использованием приведенных в табл. 1.3.1 значений плотности тока?

Ответ. Проверяется по допустимому отклонению напряжения у приемников электроэнергии с учетам применяемых средств регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности.

Проверка проводников по условиям короны и радиопомех

Вопрос 72. В каких случаях проводники проверяются по условиям образования короны?

Ответ. Проверяются при напряжениях 35 кВ и выше с учетом среднегодовых значений плотности и температуры воздуха на высоте расположения данной электроустановки над уровнем моря, радиуса проводников, а также их коэффициента негладкости.

Вопрос 73. Каким принимается уровень радиопомех от короны на проводах?

Ответ. Принимается не более допустимых государственными стандартами значений.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Читать книгу целиком
Поделитесь на страничке

Рубрики: Статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *