Автоматический выключатель: что такое, как работает, как выбрать и подключить

Что такое автоматический выключатель? Как он работает? Как выбрать себе домой? Как подключить? Полная инструкция в статье!

Что такое дифференциальный автоматический выключатель, какое у него назначение

Прибор подпадает под категорию широкого диапазона автоматических выключателей. Как мы знаем, существует несколько типов миниатюрных автоматических выключателей, таких как MCCB, которые работают по другому принципу и имеют разные цели безопасности.

Функция прибора. Автоматический выключатель остаточного тока – это устройство, которое измеряет ток и отключает любую цепь низкого напряжения (несбалансированного тока) при возникновении какой-либо неисправности.

Автоматический выключатель остаточного тока в основном устанавливается для предотвращения ударов или смерти людей от ударов. Это предотвращает несчастные случаи, отключая главную цепь в течение доли секунды.

Типы автоматических выключателей

Существуют такие типы:

  • 2-полюсный: предназначен для однофазной линии, состоящей из одного разъема под напряжением и одного нейтрального провода.
  • 4-полюсный: он рассчитан на трехфазную линию, состоящую из 4 слотов, где могут быть подключены три фазовых провода и нейтральный провод.

Следовательно, он обеспечивает устройство защиты в режиме реального времени для основных цепей, используемых в промышленности и других высоковольтных коммерческих местах, где из-за этого всегда существует риск поражения электрическим током и несчастного случая.

Что такое селективность автоматических выключателей

В основе сетевых служб и DNSP лежат строгие требования к сетевым приложениям, исследованиям в области защиты являются все более распространенные и часто встречающиеся требования к подключению и подаче питания для подключенной к сети фотоэлектрической системы. Это может привести к возникновению нежелательных проблем для сети и клиента.

Определение размеров автоматических выключателей в соответствии с требованиями по току и напряжению системы не должно быть единственным критерием, который учитывается при выборе защитных устройств. Хотя это и важно, чтобы функциональные возможности системы также были важны. В AS / NZS 3000: 2018 г. пункт 2.5.7.2.1 определяет дискриминацию (предпочтительность) в зависимости от рабочих характеристик двух или более защитных устройств. В соответствии со стандартом AS / NZS 3000: 2018 избирательный процесс должен быть сведен к минимуму.

Координация защиты важна для защиты нагрузки и компонентов системы. Это гарантирует, что время может быть уменьшено и сведено к минимуму.

Приведенный ниже рисунок 1 взят из AS / NZS 3008: 2018 и может использоваться для объяснения важности координационных защитных устройств (PD), таких как автоматические выключатели. Если имеется неисправность ниже по потоку от PD 2 (как показано на рисунке 1), важно, чтобы ближайшее устройство было исправлено, чтобы избежать ложных срабатываний в исправленных частях в цепях. Если PD 1 и 2 не были успешно скоординированы, то PD 1 сработал до PD 2, тогда весь поток этих цепей будет обесточен. Это называется ложным отключением, потому что цепь, соответствующая PD 3, была обесточена, даже если это не так.

Схема координационных защитных устройств
Рисунок 1. Схема координационных защитных устройств

Кривые времени-тока выключателя

Каждый автоматический выключатель имеет свою уникальную кривую времени-тока, которую необходимо эффективно координировать с другими защитными устройствами, чтобы обеспечить успешное распознавание устройства. Каждая кривая имеет верхнюю и нижнюю границы, создавая область, которая иллюстрирует ожидаемое время отключения автоматического выключателя при достижении соответствующего тока. Это видно на рисунке 2, где кривая время-ток выключателя 160A показана с использованием программного обеспечения под названием PowerCAD.

Разрез кривой время-ток выключателя 160 А из программного обеспечения PowerCAD
Рисунок 2. Разрез кривой время-ток выключателя 160 А из программного обеспечения PowerCAD

Эти кривые содержат две различные области, а также содержат индикацию номинального тока повреждения выключателя. Автоматические выключатели могут оставаться замкнутыми в течение нескольких минут. Для размытия и размыкания цепей время значительно сокращается. Как правило, размыкания в течение миллионов миллиметров после обнаружения такого высокого тока. Кривые «время-ток» также будут отображать уровень повреждения автоматического выключателя, при котором устройство мгновенно отключается в случае повреждения тока, если автоматический выключатель рассчитывает на такое высокое значение. Выключатель тока 160А от PowerCAD показан на рисунке 3.

Кривая время-ток выключателя 160A от программного обеспечения PowerCAD
Рисунок 3. Кривая время-ток выключателя 160A от программного обеспечения PowerCAD

Каждый автоматический выключатель содержит ряд различных настроек, которые можно использовать для изменения кривой время-ток устройства, а также позволяет выбирать диапазон значений тока и времени, при которых автоматический выключатель срабатывает. Именно с помощью этих настроек можно изменить форму кривой, чтобы успешно координировать ее в соответствии со стандартами AS / NZS 3000: 2018. Существует множество обязательных требований, которые должны быть выполнены и упомянуты в пункте 2.5.7.2.3 в зависимости от типа и размера защитных устройств.

Заземление <100 Ом и повреждение изоляции сети:

  • если человек находится в контакте с металлическим корпусом машины;
  • без контакта.

Возникновение тока повреждения более 30 мА, отключение дифференциала.
Демонстрация короткого замыкания.

Заземление <100Ом и низкое повреждение изоляции.
Появление тока повреждения менее 30 мА, без отключения дифференциала.
Измерение тока повреждения человека, соприкасающегося с машиной.

Заземление> 100Ом и низкое повреждение изоляции.
Появление тока повреждения менее 30 мА, без отключения дифференциала.
Измерение тока повреждения у человека, соприкасающегося с машиной

Заземление> 100 Ом и повреждение изоляции сети:

  • с человеком, не соприкасающимся с металлическим корпусом машины, измерение тока повреждения;
  • с человеком, соприкасающимся с корпусом: измерение тока повреждения более 30 мА, отключение дифференциала отсутствует. Светодиод, символизирующий сердце, горит.

Передняя синоптика показывает:

  • Сеть общего пользования с ее трансформаторной подстанцией среднего / низкого напряжения и соединением нейтрали с землей на этой подстанции. Линия электропередачи от трансформаторной подстанции до жилого помещения.
  • Домашняя установка с автоматическим выключателем остаточного тока 30 мА, местным заземлением и стиральной машиной. Нейтральная система TT такая же, как и в домашней установке.
  • У человека в правой части есть светодиод для сердца. Если здесь протекает опасный ток утечки, загорается светодиод.
  • В центре синоптики расположен двухполюсный промышленный автоматический выключатель остаточного тока 30 мА.
  • Две перемычки позволяют полностью изолировать стиральную машину и проводить измерения тока.
  • Кнопка ВКЛ запускает стиральную машину, и загорается зеленый светодиод, символизирующий вращение машины.

Предохранительные клеммы 4 мм, расположенные спереди, позволяют учащемуся измерять токи повреждения и вставлять различные резистивные модули. Эти модули моделируют два значения сопротивления заземления и два значения тока утечки. Один модуль с переменным сопротивлением позволяет измерять ток отключения дифференциала.

Маркировка автоматических выключателей

Обычно выключатель маркируют так:

Маркировка автоматического выключателя
Маркировка автоматического выключателя

Номиналы автоматических выключателей

В соответствии с этим ГОСТ, схемы разделяются на 10 видов:

  1. Электрическая;
  2. Гидравлическая;
  3. Пневматическая;
  4. Газовая;
  5. Кинематическая;
  6. Вакуумная;
  7. Оптическая;
  8. Энергетическая;
  9. Деления;
  10. Комбинированная.

Виды схем подразделяются на восемь типов:

  1. Структурная;
  2. Функциональная;
  3. Принципиальная (полная);
  4. Схема соединений (монтажная);
  5. Схема подключения;
  6. Общая;
  7. Схема расположения;
  8. Объединенная.

Принцип работы автоматического выключателя

Он имеет очень простую работу, основанную на законе тока Кирхгофа, т. е. входящий ток в цепи должен быть равен исходящему току из этой цепи. Этот автоматический выключатель выполнен таким образом, что при возникновении ошибки текущий баланс линии и нейтрали не совпадают (возникает дисбаланс, поскольку ток повреждения находит другой путь заземления тока).
Его схема выполнена таким образом, что каждый раз он сравнивает значение тока входящей и исходящей цепи. Всякий раз, когда он не равен, остаточный ток, который представляет собой разницу между двумя токами, приводит в действие цепь для отключения / выключения.

Принцип работы выключателя остаточного тока

Принцип работы выключателя остаточного тока rccb
Принцип работы выключателя остаточного тока rccb

Основной принцип работы заключается в тороидальном трансформаторе, показанном на схеме, содержащей три катушки. Есть две катушки: первичная (с током линии) и вторичная (с током нейтрали), которая создает равные и противоположные потоки, если оба тока равны.

Всякий раз, когда в случае неисправности происходит изменение обоих токов, он создает неравновесный поток, который, в свою очередь, создает дифференциальный ток, протекающий через третью катушку (чувствительная катушка, показанная на рисунке), которая подключена к реле.

Тороидальный трансформатор, чувствительные катушки и реле вместе известны как RCD — устройство остаточного тока.

Тестовая цепь:

  • Тестовая цепь всегда включена в УЗО, которое в основном подключается между проводом линии на стороне нагрузки и нейтралью питания.
  • Это помогает проверить цепь, когда она включена или отключена от источника питания. Всякий раз, когда нажимается кнопка тестирования, ток начинает течь через тестовую цепь в зависимости от сопротивления, обеспеченного в этой цепи.
  • Этот ток проходит через боковую катушку УЗО вместе с током нагрузки, Но поскольку эта цепь обходит катушку нейтрали на стороне УЗО, между линией стороны и катушкой нейтрали устройства возникнет дисбаланс, и, следовательно, RCCB отключится, чтобы отключить питание даже в нормальных условиях. Так тестовая схема проверяет надежность RCCB.

При обсуждении распределения мощности «дискриминация» (также называемая избирательностью) – это выбор и расположение автоматических выключателей, так что в случае короткого замыкания или перегрузки в линии автоматический выключатель, ближайший к короткому замыканию, будет отключен, и выключатели на входе останутся без изменений.

В ИБП электрическая цепь байпасной линии переменного тока включает в себя главный автоматический выключатель, питающий ИБП, и автоматический выключатель, распределяющий мощность на нагрузку.

Нагрузка ИБП обычно подается от инвертора ИБП. Когда происходит короткое замыкание, ИБП обнаруживает короткое замыкание и переключает нагрузку на байпасную линию.
Во время короткого замыкания ток протекает через главный выключатель байпасной линии и продолжается через другие автоматические выключатели последовательно к нагрузке, которая является источником короткого замыкания.

Проблема, которая может возникнуть в такой ситуации, состоит в том, как предотвратить отключение главного выключателя до того, как выключатель нижнего по потоку, ближайший к нагрузке, будет отключен.

В качестве примера на рисунке 1 показан типичный ИБП, питающий несколько нагрузок. Когда в нагрузке 2 происходит короткое замыкание, система переключает нагрузку на байпасную линию.
В этом примере обводная линия включает в себя CB01, CB03 и CB05. Проблема заключается в том, как предотвратить отключение CB01 и CB03 до открытия CB05.

Магнитное отключение активируется немедленно, когда ток, хотя автоматический выключатель превышает определенный предел.

Магнитное отключение может включать преднамеренную задержку, в зависимости от конструкции выбранного автоматического выключателя.

Термическое отключение реагирует с задержкой на более низкие и длительные превышения тока.

Термическое отключение может быть полезно в цепях, которые подвержены ожидаемой кратковременной перегрузке по току, например, когда включена нагрузка с высоким пусковым током.

Автоматический выключатель
Автоматический выключатель

В таком случае вы бы хотели, чтобы автоматический выключатель отключался только в том случае, если перегрузка по току продолжалась в течение ненормального периода времени.
Используя рисунок 1 в качестве примера, можно добиться оптимальной дискриминации автоматических выключателей последовательно, выбрав их таким образом, чтобы при возникновении короткого замыкания отклик автоматического выключателя, питающего линию байпасной линии (CB01), основывался на тепловом ( срабатывание более медленного действия, в то время как автоматический выключатель, ближайший к короткому замыканию (CB05), будет реагировать на магнитное (мгновенное) отключение.

В большинстве случаев мы бы хотели, чтобы промежуточный автоматический выключатель (CB03) термически реагировал на короткое замыкание в нагрузке 2, но с более короткой задержкой, чем у CB01.

Характеристики автоматических выключателей

Разделение выключателей по нормам и типам:

  • Если текущий рейтинг C 2 > = 800 A, дискриминация должна быть обеспечена посредством координационного исследования с использованием данных производителя.
  • Для диапазона номинальных токов 800 A> C 2 > 250 A должно быть обеспечено различие между кривыми перегрузки. Дискриминация считается достигнутой, если минимальное значение перегрузки C 1 > = 1,5 x максимальное значение перегрузки C 2 .
  • Если текущее значение C 2 <250 A, считается, что дискриминационное разрешение, если минимальное значение перегрузки C 1 > = 1,5 x значение перегрузки C 2 .

Существуют два основных требования.

  • Срабатывание: срабатывание устройства – это минимальный ток, при котором инициируется отключение в защитном сигнале.
  • Защитное устройство обнаруживает, что значение тока превысило значение срабатывания.

Для достижения успеха в избирательном режиме обычно требуется манипулирование до тех пор, пока не будет достигнута координация с окружающими кривыми выключателями. Все это может быть сделано с помощью автоматического выключателя. На рисунках 4 и 5 ниже – снимки экрана PowerCAD показывающие диапазон настроек, которые можно настроить в расцепителях. На рисунке 5 – только один параметр, который можно отрегулировать.

Schneider Micrologic 5.3A (ПО для тестировки) содержит широкий диапазон различных настроек для значений тока и времени, что позволяет легко различать при согласовании соответствующие кривые время-ток. В отличие от этого на рис. 5 существующий расцепитель Schneider TM160D, который имеет только возможность изменения текущего устройства.

Пример диапазона настроек с использованием расцепителя Schneider Micrologic 5.3A
Рисунок 4. Пример диапазона настроек с использованием расцепителя Schneider Micrologic 5.3A
Пример ограниченных настроек с использованием расцепителя Schneider TM160D
Рисунок 5. Пример ограниченных настроек с использованием расцепителя Schneider TM160D

Если все требования в AS / NZS 3000: 2018 выполнены, успешная координация была установлена. Пример правильного выбора автоматического выключателя показан ниже на рисунке 6. Красная кривая – автоматический выключатель 630A, расположенный в главном распределительном щите. Синяя кривая представляет собой автоматический выключатель на 160 А, расположенный на распределительной панели солнечных батарей, он является примером идеальной избирательности между защитными устройствами.

Пример успешного распознавания защитного устройства
Рисунок 6. Пример успешного распознавания защитного устройства

В отличие от этого, на рисунках 7 и 8 показаны два примера неправильной координации между автоматическими выключателями с использованием тех же устройств, что и на рисунке 6. Хотя каждый расцепитель оставался одинаковым, настройки расстановки были отрегулированы для обоих устройств для каждого сценария. На рисунке 7 выдается ошибка при распознавании устройства в программном обеспечении PowerCAD, поскольку две кривые перекрывают друг друга. Это может привести к нежелательному отключению, при этом может произойти срабатывание выключателя 630A в восходящем направлении до появления синей кривой 160A. Аналогичным образом, рисунок 8 не содержит надлежащей избирательности устройства, поскольку он не соответствует пункту 2.5.7.2.3 (a) (iii), где минимальный номинальный уровень верхнего выключателя (красная кривая) должен быть в 1,5 раза больше максимального номинального значения нижестоящего автоматического выключателя (синяя кривая) в мгновенной области.

Пример неправильной координации из-за перекрывающихся кривых, как продемонстрировано PowerCAD
Рисунок 7. Пример неправильной координации из-за перекрывающихся кривых, как продемонстрировано PowerCAD
Пример неправильной координации из-за несоблюдения пункта в AS / NZS 3000: 2018, как продемонстрировано PowerCAD
Рисунок 8. Пример неправильной координации из-за несоблюдения пункта в AS / NZS 3000: 2018, как продемонстрировано PowerCAD

Как выбрать автоматический выключатель по мощности и по жилам кабеля

Таблица характеристик:

Сила тока (А)Мощность сети с 1 фазой (кВт)Мощность 3-фазной сети (кВт)Допустимые сечения проводов (мм2)
медныхалюминиевых
10,20,512,5
20,41,112,5
30,71,612,5
40,92,112,5
51,12,612,5
61,33,212,5
81,75,11,52,5
102,25,31,52,5
163,58,41,52,5
204,410,52,54
255,513,246
32716,8610
408,821,11016
501126,31016
6313,933,21625
8017,652,52535
1002265,73550

Обозначение автоматического выключателя на схеме ГОСТ

ГОСТ предполагает такие нормы:

Обозначение автоматического выключателя на схеме ГОСТ
Обозначение автоматического выключателя на схеме ГОСТ

Заключение

Поскольку сетевые приложения становятся все более строгими, исследования координации защитных устройств – все более распространенные до подключения фотоэлектрической системы к сети. Координация защиты одинаково важна для обеспечения безопасности оператора системы и компонентов системы. Поэтому важно, чтобы при проектировании эти исследования проводились до монтажа и окончательного проектирования, поскольку это дорогостоящая и сложная процедура замены выключателей после включения системы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

meanders.ru.com © 2020

Adblock
detector