Стандартный ряд токов автоматических выключателей. Выбор автоматических выключателей

Возрастающие потребности человека приводят к усложнению обслуживающего его оборудования, как в быту, так и на производстве. По большей части эти устройства работают на электрической энергии, поэтому неполадки в сети могут привести к поломке, длительным поискам причин и комплектующих, и связанным с этим неудобствам. Поэтому любая авария в электроустановке с каждым годом становится для потребителя всё дороже. Выход один - необходимо защитное устройство, которое избавит от всех проблем и будет отличаться надёжностью, доступностью и экономичностью.

Всем этим характеристикам соответствует автоматический выключатель (автомат). Это коммутационный аппарат, механика которого способна проводить и переключать токи при обычном состоянии электросети. Кроме этого, при аварийной ситуации автомат отключает потребителей после определённого времени или после увеличения тока до назначенной величины (ток короткого замыкания(ТКЗ )). Автоматы были разработаны для предохранения электроустановок от перегрузок, ТКЗ, а некоторые модели и от пониженного напряжения. Ими также можно изредка отключать и включать подачу питающего напряжения в целях оперативного управления.

Конструктивно простейший современный автоматический выключатель включает в себя диэлектрический корпус, рычаг, два контакта (подвижный и стационарный) и расцепители (магнитный и тепловой). Магнитный или мгновенный расцепитель выполнен в виде соленоида, сердечник которого разъединяет цепь при превышении указанной величины тока, втягиваясь в обмотку. Для быстрого срабатывания (доли секунды) ему необходим ток, превышающий номинальный в 2-10 раз. Тепловой расцепитель срабатывает при более длительном воздействии повышенного тока (от нескольких секунд до часа), но и ток при этом должен возрасти всего в полтора раза. Увеличенный против номинального ток повышает температуру биметаллической пластины, которая изменяет свою длину и тем самым разъединяет цепь. После её остывания автоматический выключатель вновь готов к включению.

Автоматические выключатели разделяют по следующим параметрам:
- по виду тока (постоянный, переменный или оба). Величина тока может колебаться в широких пределах: от 6,3А до 6,3 кА;
- по количеству полюсов: от одно- до четырёх полюсных;
- по токоограничению (в наличии или нет);
- по типам расцепителей (максимальный, независимый или нулевой);
- по временному интервалу: без выдержки, с задержкой не зависимой от величины тока, с обратно зависимой от тока или сочетание этих характеристик;
- по наличию коммутации вторичных цепей (есть или нет);
- по виду подключения цепей (с задним присоединением, с передним, с универсальным);
- по типу привода (ручной, пружинный, с электромагнитным двигателем или пневматическим);
- по степени герметизации корпуса для защиты от воздействия внешней среды.

Автоматы делятся по времени срабатывания (от подачи команды на расцепление до фактического разъединения цепи):
- нормальные. Время варьируется от 0,02 до 0,1 секунды;
- селективные. Временной промежуток можно регулировать в рамках 1 секунды;
- быстродействующие. Кроме короткого периода отключения (0,005 секунды), данные автоматы имеют токоограничивающий эффект.

Стандартный ряд номинальных токов выключателя, Ампер:
1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000, 6300

При выборе автоматического выключателя, помимо номинального тока, следует обращать внимание на его характеристику (ток мгновенного расцепления).
За редким исключением, бывает три основных типа характеристики: B, C, D:
B: ток мгновенного расцепления от 3*In до 5*In включительно (где In - номинальный ток)
C: от 5*In до 10*In
D: от 10*In до 50*In

Для защиты электрических цепей применяются различные предохранительные устройства – УЗО, АВ, дифференциальные автоматы – которые по своему назначению и принципу срабатывания во многом схожи. Некоторые представляют собою «комплект», состоящий из нескольких приборов, помещенных в одном корпусе.

Но все их объединяет общий признак – предохранение линий и присоединяемого оборудования от токовых «сюрпризов», точнее, превышений расчетного значения данного параметра для конкретной «нитки» или всей схемы. В данной статье разберемся с существующими номиналами автоматических выключателей по току.

Люди, не понимающие истинного предназначения АВ и смысла токовой защиты, нередко руководствуются принципом «больше – лучше» (в данном случае подразумевается величина уставки). Такой подход может привести к тому, что образно говоря, все вокруг расплавится и воспламенится, а так и не сработает. Именно поэтому для каждой цепи АВ выбирается индивидуально, после определения ее параметров.

Расчет величины номинального тока

Что учитывается:

• Напряжение (В). В быту в основном это 220/50.
• Совокупная нагрузка на линии (Вт). Она определяется сложением мощностей всех присоединенных устройств (приборов).

Номиналы АВ

Все значения тока – в А.

1. Неперестраиваемые АВ. Это самые простые автоматы, устанавливаемые в основном на отдельных нитках. Их номиналы задаются производителем – 6, 10 и 16.
2. Регулируемые АВ. За редким исключением, в них можно менять ток, выбирая требуемое его значение. Номиналы АВ – 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80 и 100.

При выборе автоматического выключателя следует знакомиться с его паспортом. В нем указывается, кроме основных характеристик, поправочный коэффициент. Он имеет значение, если возможен перегрев устройства. Например, установка в помещениях с высокой температурой, плотная компоновка силового щита и так далее.

Автоматические выключатели

Определение: (Данное определение автоматического выключателя в ГОСТ Р 50030.2.)

Автоматический выключатель (сокращённо выключатель или иносказательно автомат) — механический коммутационный аппарат , позволяющий включать, пропускать и выключать электрический ток в нормальных условиях; включать и пропускать электрическую энергию в течении заданного промежутка времени и разъединять цепь при определённых аномальных условиях цепи.

Назначение:

(функциональность (применение) автоматического выключателя)

1. Функция защиты.

Автоматический выключатель служит для протекции электрических сетей и различных энергопотребителей от токов короткого замыкания (КЗ) и перегрузки, а также от недопустимых снижений напряжения.
Для защиты от КЗ может применяться электромагнитный расцепитель (в выключателях от 630А и выше полупроводниковый или электронный расцепители).
Для защиты в зоне перегрузки используется тепловой расцепитель (для автоматов от 630А и более для этой цели применяется полупроводниковый или электронный расцепители).
Для защиты от недопустимых снижений напряжения задействуются расцепитель минимального напряжения или расцепитель нулевого напряжения (дополнительные устройства).

2. Функция управления.

Автоматические выключатели допускают ручные и автоматические нечастые оперативные включения / отключения цепи.
При ручных коммутациях производителем устанавливается количество циклов оперирования за определённое время. Зачастую, чем выше ампераж автоматического выключателя, тем меньшее число коммутаций допускается.
Для удалённого управления сетью выключатель должен быть укомплектован независимым расцепителем (дополнительная заказная опция) или электромагнитным приводом.

3. Роль автоматического выключателя.

Многоразовая защита объекта. Предохранитель осуществляет только разовую защиту (после нужно сменить расплавленную вставку или заменить сам предохранитель). Хотя выключатель и подразумевает управление цепью, но для этих целей зачатую ставят рубильник. Контактная группа выключателя переносит ограниченное число коммутаций, а стоимость рубильника намного меньшая.

Нормативные документы (ГОСТ), по которым выпускаются низковольтные автоматические выключатели

Перечислим стандарты, которые нормируют производство и испытания низковольтных автоматических выключателей:
ГОСТ Р 50345-99 — стандарт на бытовые автоматические выключатели (подлинный перевод международного стандарта МЭК 60898).
ГОСТ Р 50030.2-99 — стандарт на промышленные автоматические выключатели (подлинный русскоязычный перевод МЭК 60947.2).
ГОСТ 9098-78 — нормативный документ на воздушные низковольтные автоматические выключатели (действующий союзный стандарт).

МЭК (английская аббревиатура IEK) — Международная Электротехническая Комиссия (International Electrotechnical Commission).

Классификация автоматических выключателей:

Автоматические выключатели можно классифицировать по следующим признакам (дан не полный перечень параметров, а частичный):

1. По категории применения: А и В.
А — автоматические выключатели неселективные (срабатывание при токах КЗ происходит без выдержки времени);
В — автоматические выключатели селективные (в условиях короткого замыкания обеспечивается кратковременная заданная выдержка времени).

Селективность:

Селективность по сверхтокам, это когда при последовательном соединении двух автоматических выключателей, предназначенных для протекции от КЗ, автомат со стороны нагрузки разъединяет контакты без срабатывания второго автомата.

Смысл селективности:

Селективностью обладают выключатели на номинальные токи от 1000А, их устанавливают перед промышленным комплексом, они защищают все далее разветвляющиеся цепи и потребителей энергии. Предположим, что в одной из веток цепи произошло короткое замыкание, при автоматическом срабатывании выключателя на 1000А и выше, отрубится полностью весь объект. Чтобы этого не допустить, этот автомат наделяют селективностью, то есть задают определённый промежуток времени, через который (на всякий случай) он сработает. А за это время срабатывает автоматический выключатель с меньшим амперажём, который отключит конкретную ветку, с возникшим замыканием. В таком случае, промышленный объект функционирует без одной ветки, выключатель с селективностью не срабатывает.

2. По роду тока: на постоянный ток, на переменный ток; на переменный и постоянные токи.
Пример автоматического выключателя на переменный ток: автомат АЕ 2056.
Пример автоматического выключателя на переменный и постоянный токи: автомат ВА 04 36.

Ряд (линейка) номинальных токов для низковольтных автоматических выключателей (цифры — ампераж выключателя):

1,6А; 2,5А; 4А; 6,3А; 10А; 16А; 25А; 31,5А; 40А; 50А; 63А
80А; 100А; 125А; 160А; 200А; 250А; 320А; 400А; 500А; 630А; 800А
1000А; 1600А; 2000А; 2500А; 4000А; 5000А; 6300А

Выключатели до 63А могут устанавливаться в квартирных щитках, в этажных щитах.
Следующая цепочка амперажей (80 — 800 ампер) характерна для выключателей, применяемых в промышленности в вводно-распределительных устройствах.
Далее идут амперажи автоматических выключателей (свыше 1000А), которые устанавливают перед крупными промышленными объектами, они зачастую обладают селективностью (вводные автоматические выключатели).

3. По среде в которой происходит отключение: воздушные, вакуумные, газовые.
Воздушными являются все автоматические выключатели выключатели серии ВА

4. По числу полюсов: однополюсные, двухполюсные, трёхполюсные и четырёхполюсные.

5. По наличию токоограничения: токоограничивающие и нетокоограничивающие.
Токоограничивающие автоматические выключатели (они же неселективные) бывают:
— быстродействующими (время срабатывания не превышает 0,005 с);
— нормальными (временем отключения в диапазоне от 0,02 до 0,1 с).
Нетокоограничивающие автоматические выключатели (они же селективные) позволяют регулировать время до расцепления контактов (не более 1 секунды).

6. По видам расцепителей: с максимальным расцепителем тока (МРТ), с независимым расцепителем (НР), с минимальным расцепителем напряжения (МРН) и с нулевым расцепителем напряжения (НРН).

7. По виду привода: с ручным приводом, с двигательным (электромагнитным) приводом, с пружинным приводом.

8. По способу монтажа: стационарные, выдвижные, втычные.

9. По степени защиты от воды (влага, взвешенная водяная пыль) и твёрдых предметов (инструмент, пальцы, щупы, гвозди и так далее), которую обеспечивает оболочка (корпус автоматического выключателя) по ГОСТ 14254-96.

Устройство (принцип действия) автоматического выключателя

Автоматический выключатель собирается из нескольких узлов: корпус автомата, коммутирующее устройство, механизм управления, дугогасительные камеры, максимальные расцепители тока и дополнительные сборочные единицы (независимый расцепитель, вспомогательные контакты, расцепитель минимального напряжения, расцепитель нулевого напряжения).
Корпус автомата выполнен из диэлектрического материала и гарантирует заданную степень защиты от атмосферных воздействий и попадания на токоведущие или механические части твёрдых инородных тел.
Коммутирующее устройство составляют подвижные и неподвижные контакты, которые входят в сцепление (функционирование выключателя) и расцепляются (автоматическое или ручное отключение). Полюс автоматического выключателя составляет пара контактов, количество полюсов может варьироваться от одного до четырёх, в каждом полюсе монтируется дугогасительная камера.
Сейчас, зачастую, контакты в месте сцепления изготавливаются из металлокерамики на основе серебра. Применение серебра вызвано его высокой электропроводностью и отсутствием окисления в нормальных условиях.
Механизм управления — ручной привод независимого действия, который гарантирует моментальное замыкание и размыкание главных контактов. Управляющим элементом является рукоятка или кнопка.
Дугогасительная камера должна обеспечить гашение дуги при различных режимах сети.
В автоматических выключателях применяется два типа дугогасительных устройств: полузакрытое и открытое.
В полузакрытом исполнении автомат закрывается кожухом, в котором проделываются щели для выхода горячих газов. Зона выброса ионизированных газов достигает длины всего в несколько сантиметров от выходных отверстий. Такое решение применяется для низковольтной аппаратуры, которая монтируется с другими устройствами, в распределительных щитах, у автоматических выключателей с ручным приводом.
При токах 100 кА и выше задействуются камеры открытого типа с большой зоной выброса.
В автоматических выключателях широко используется деионная дугогасительная решётка, состоящая из металлических пластин. В цепях переменного тока напряжением до 690 В подобные устройства способны гасить дугу с током до 50 кА. В цепях на постоянном токе с напряжением до 440 В дугогасительные камеры из стальных пластин успешно гасят дугу с током до 55 кА. Гашение дуги происходит достаточно спокойно с минимальным выбросом разогретых ионизированных газов.
Максимальные расцепители тока (МРТ). В автоматическом выключателе часто используют комбинированный расцепитель — электромагнитный (мгновенный) и тепловой расцепители.
Принцип действия электромагнитного расцепителя заключается в том, что на катушку с обмоткой из медного провода подаётся ток нагрузки. При нормальном режиме работы ток не вызывает перемещения сердечника; но при токах короткого замыкания, имеющих высокие значения, сердечник втягивается или выталкивается из катушки и воздействует на отключающий механизм.
Тепловой расцепитель это биметаллическая пластина, которая выполняется из двух спрессованных металлов с разными линейными расширениями. При пропускании тока через пластину она нагревается и изгибается. При возникновении перегрузки (токи превосходящие номинал в 1,1 раза и выше), пластина достаточно разогревается и действует на механизм расцепления. Процесс нагрева может длиться от нескольких минут до часа — время, через которое происходит размыкание контактов.

Производители (заводы-изготовители) автоматических выключателей
Несколько примеров:

• «Курский электроаппаратный завод» ТМ «КЭАЗ» (Курск, Россия);
• компания «IEK» (ИнтерЭнергоКомплект в прошлом);
• электротехническая компания «EKF electrotechnica»;
• Ульяновский завод низковольтной аппаратуры «Контактор»,
• «Дивногорский завод низковольтных автоматов» (ТМ «ДЗНВА»),
• международная корпорация «General Electric» (Дженерал Электрик, подразделение GE Consumer & Industrial Power Protection).