CC BY
144
ЗЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ
Современные низковольтные автоматические выключатели бытового и аналогичного назначения
А.Г. Аветян,
аспирант МЭИ(ТУ), технический директор ООО«ЭЛЕКОМ»
К.М. Юров,
аспирант МЭИ(ТУ), начальник учебно-производственной лаборатории МИЭЭ
Сегодня на территории Российской Федерации действуют сразу два государственных стандарта, регламентирующие требования, предъявляемые к низковольтным автоматическим выключателям (далее АВ). Основным стандартом является стандарт ГОСТ Р 50030.2-99 (МЭК 60947-2) - "Аппаратура распределения и управления низковольтная. Автоматические выключатели". В этом стандарте оговариваются технические требования, предъявляемые ко всем низковольтным АВ, вне зависимости от их применения и назначения. Номинальное напряжение ие таких выключателей составляет 1000 В переменного тока, или 1500 В постоянного тока. Для этих АВ не регламентируется их величина номинального тока. Номинальный ток таких аппаратов определяется наибольшей энергетической способностью низковольтной системы, которая выражается в мощности питающего трансформатора. Для нашей страны наибольшей номинальной мощностью трансформатора Б является величина в 1600 кВА, что определяет максимальную величину номинального тока 1е 6300 А. В каталогах на зарубежную низковольтную коммутационную аппаратуру встречаются также АВ с номинальными токами в 8000 А, но для России их применение является нерациональным из-за отсутствия соответствующих им по мощности силовых трансформаторов. Также не регламентируется для этих автоматических выключателей их номинальная предельная наибольшая отключающая способность 1си, которую еще принято называть предельной коммутационной способностью (далее ПКС).
Другой стандарт ГОСТ Р 50345-99 (МЭК 60898) "Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения" распространяется на воздушные АВ переменного тока для работы при частоте ! 50 или 60 Гц с номинальным напряжением 11е (между фазами) не более 440 В, номинальным током 1е не более 125 А и номинальной отключающей способностью не более 25000 А. Требования этого стандарта должны, по возможности, максимально согласовываться с требованиями ГОСТР 50030.2-99. АВ, подчиняющиеся этому стандарту, предназначены для защиты от сверхтоков систем в зданиях и аналогичных установок; они рассчитаны на использование специально не обученными для этого людьми и не нуждаются в обслуживании. Стандарт устанавливает требования к выключателям, рассчитанным как на одно, так и на несколько значений номинального тока (т.е. АВ с регулируемой токовой уставкой), при условии, что устройство для перехода от одного значения номинального тока к другому в нормальных условиях эксплуатации недоступно и этот переход невозможен без инструмента. Стандарт ГОСТ Р 50345-99 не распространяется на выключатели, предназначенные для защиты двигателей, а также на АВ, чей ток уставки регулируется средствами, доступными потребителю. Традиционно степень защиты таких аппаратов выбирается как 1Р20, и если она отличается от 1Р20, то данный факт оговаривается производителем. Номинальные токи для АВ, соответствующих данному стандарту, традиционно выбираются из следующего пред-
почтительного ряда: 6, 8, 10, 13', 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 А.
Отметим, что, начиная с 1-го января 2007 года, на территории Российской Федерации вместо ныне существующих государственных стандартов в действие вводятся технические регламенты, которые будут регламентировать технические требования, предъявляемые к тем или иным видам продукции, включая и техническую продукцию, в том числе и коммутационные аппараты, а, в частности, и АВ. Это будет сделано с целью конкретизировать требования, предъявляемые к каждому из видов продукции, а также избавиться от перекрестных нормативных ссылок на другие стандарты и прочие технические документы, что является нормой для ныне существующих стандартов. Стоит полагать, что в этом случае работа с нормативной документацией станет более простой, а трактовка тех или иных пунктов не будет иметь двоякого толкования.
Но до момента ввода в действие технических регламентов основными документами являются ныне действующие государственные стандарты. И здесь, как мы видим, возможна путаница при идентификации той или иной аппаратуры. В настоящей статье мы постараемся разъяснить некоторые, наиболее часто встречающиеся вопросы относительно современных бытовых низковольтных АВ.
вления АВ. Тем самым удается существенно повысить степень защиты аппарата 1Р, исключив прикосновение к токоведущим частям вблизи выводов. Такая мера является весьма актуальной в том случае, если с аппаратами работает неквалифицированный персонал. Данный класс аппаратов относится к необслуживаемым аппаратам, узлы этих аппаратов незаменяемые, корпус - неразборный. В случае выхода из строя АВ подлежит замене на аналогичный ему аппарат.
> -
^ It ' *■
- 1 %
Рис. 1. Пример модульного автоматического выключателя серии S230 фирмы АВВ
Время-токовая характеристика автоматического выключателя
Исполнение бытовых автоматических выключателей и их внешний вид
Автоматические выключатели, соответствующие ГОСТ Р 50345-99, на языке специалистов по электрическим аппаратам называют еще бытовыми или модульными. Логично, что само название стандарта определяет и их основную область применения, потому и слово "бытовой", характеризующее данный класс аппаратов, является весьма уместным и применимым. Модульными их называют из-за того, что традиционно многополюсные автоматические выключатели комплектуются из наборов однополюсных модулей (рис. 1), объединенных общей механической связью в виде общего органа управления (рукоятки) АВ, а также, иногда, общей связью механизмов свободного расцепления полюсов АВ. Ширина одного полюса для АВ с номинальными токами 1е до 63 А включительно традиционно составляет 17,5 мм. Ширина одного полюса для АВ с номинальными токами 1е 80, 100, 125 А традиционно составляет 25 мм. Аппараты предназначены для крепления на БШ-рейке безвинто-вым способом, передняя часть корпуса традиционно имеет одинаковую для всех производителей форму, чтобы аппараты легко можно было убрать за оперативную панель распределительного или комплектного устройства, оставив доступными только органы упра-
Основной функциональной характеристикой автоматического выключателя является его время-токовая характеристика (далее ВТХ). ВТХ - это зависимость времени срабатывания (расцепления) АВ от величины тока, протекающего через автомат (рис. 2). Традиционно данная зависимость приводится в логарифмической шкале, где по оси абсцисс откладывается кратность ожидаемого тока АВ к его номинальному значению 1/1е, а по оси ординат откладывается ожидаемое время срабатывания АВ.
В целом ВТХ АВ можно подразделить на 2 участка работы - участок с обратнозависимой выдержкой по времени срабатывания расцепи-теля, описывающий отключение АВ в случае больших тепловых перегрузок, и участок с мгновенным действием расцепителя, описывающий отключение АВ в случае появления токов короткого замыкания (далее КЗ).
Наличие этих двух участков объясняется наличием в АВ двух, не зависящих друг от друга и кардинально отличающихся друг от друга по принципу действия расцепителей -теплового (традиционно конструируется на основе биметаллической пластины, состоящей из двух металлов с различными коэффициентами линейного расширения) и электромагнитного (традиционно конструируется на основе катушки электромагнита с подвижным сердечником).
При перегрузках в защищаемой цепи протекающий ток нагревает биметаллическую
Время отключения
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. Ток, необходимый для того, чтобы создать электромагнитную силу, необходимую для перемещения сердечника, называют еще током отсечки.
В обоих случаях подвижный контакт отходит от неподвижного, автомат выключается, происходит разрыв цепи, тем самым электрическая цепь защищается от перегрузок и токов короткого замыкания. При перегрузках и токах короткого замыкания отключение выключателя производится независимо от того, удерживается ли рукоятка управления во включенном положении. Это связано с обязательным нали-
к=І Д*
Рис. 2. Типовые время-токовые характеристики бытовых автоматических выключателей типов В, С, О
чием в любом автомате механизма свободного расцепления, благодаря которому становится возможным осуществить защиту электрической цепи при работе неквалифицированного персонала ("защита от дурака").
Также на ВТХ АВ существуют несколько характерных точек, определяющих его работу.
Рассмотрим для начала характерные точки на участке работы теплового расцепителя.
1. Точка 1,131е - условный ток нерасце-пления 1П|. Это понятие означает, что в том случае, если при нормальной температуре окружающей среды (30°С) через замкнутый АВ протекает ток данной величины, то расцепление АВ с номинальным током до 63 А включительно не происходит в течение 1 часа, а для АВ с номинальным током свыше 63 А - в течение 2-х часов. При этом изначально выключатель должен находиться в холодном состоянии, т.е. температура всех его токоведущих частей должна быть равна температуре окружающей среды.
2. Точка 1,451е - условный ток расцепления 1^.. Это понятие означает, что в том случае, если при нормальной температуре окружающей среды (30°С) через замкнутый АВ протекает ток данной величины, то расцепление АВ с номинальным током до 63 А включительно происходит в течение 1 часа, а для АВ с номинальным током свыше 63 А - в течение 2-х часов. При этом изначально выключатель должен находиться в нагретом состоянии, т.е. сначала через АВ должен протекать ток, равный его условному току нерасцепления. Это вызовет выделение тепла в автомате и, как следствие, рост температуры его токоведущих частей. После того, как температура перестанет изменяться больше чем на 1К/час, и через него будет пропущен условный ток расцепления, срабатывание расцепителя АВ произойдет в течение оговоренного времени.
3. Точка 2,55 1е. Это понятие означает, что в том случае, если при нормальной температуре окружающей среды (30°С) через замкнутый АВ протекает ток данной величины, то расцепление АВ с номинальным током до 32 А включительно происходит в течение 1 минуты, а для АВ с номинальным током свыше 32 А - в течение 2-х минут. При этом изначально выключатель должен находиться в нагретом состоянии. Здесь стоит отметить, что реально для большинства автоматов расцепление происходит гораздо раньше, нежели оговоренные временные пределы, даже при условии начала протекания такого тока из холодного состояния.
Разброс время-токовой характеристики на участке тепловой защиты обусловлен, в первую очередь, тем обстоятельством, из какого состояния срабатывает автоматический выключатель. Если при одном и том же токе перегрузки АВ срабатывает из холодного состояния, то сначала он должен нагреться до
температуры, характерной для условного тока несрабатывания автомата, а уже потом до температуры, при которой произойдет срабатывание биметаллической пластины и расцепителя в целом. Если же автомат срабатывает из нагретого состояния, то времени для этого ему понадобится меньше. Помимо всего прочего, важным является и фактор технологических допусков, вводимых в процессе производства АВ. Бытовые автоматы собираются на автоматических производственных линиях и являются массовым товаром. Любые попытки существенно сузить эти допуска приведут к мгновенному удорожанию изделий на рынке.
Для электромагнитного расцепителя характерными являются точки нижней и верхней границ отсечки. При протекании тока значением меньше нижней границы (далее 1тт) срабатывание электромагнитного расцепителя АВ не происходит. При протекании тока значением больше верхней границы (далее 1шах) происходит срабатывание электромагнитного расцепителя АВ.
По нижним и верхним границам тока отсечки ГОСТ Р 50345-99 классифицирует АВ на аппараты со следующими характеристиками электромагнитного расцепителя, представленными в таблице 1.
Таблица 1
Классификация АВ по характеристикам электромагнитного расцепителя
Характеристика
электромагнитного
расцепителя
В
С
D
п/1е
3
5
10
х/1с
5
10
20*
АВ, а также тем моментом времени, когда возник ток КЗ. Здесь очень многое зависит не только от величины тока КЗ, но и от скорости его возрастания (производной dIK3/dt), т.к. автоматы сверхбыстрого срабатывания
реагируют не только на действующее значение тока, но и на его пиковое значение.
Сегодня многие производители идут по пути сужения границ технологических допусков (рис. 3). Так, в частности, у многих автоматов фирм ABB, Legrand, Schneider Electric эти границы составляют для АВ с характеристикой В кратности 3,2 и 4,8 вместо 3 и 5, для АВ с характеристикой С кратности 6 и 9 вместо 5 и 10, для АВ с характеристикой D кратности 10 и 14 вместо 10 и 20. Такие шаги фирм-производителей только приветствуются, так как сами производители накладывают на свои аппараты требования более жесткие, нежели существующий стандарт. Недопустимыми же являются выходы за рамки существующих характеристик.
Верхняя допустимая временная граница срабатывания электромагнитного расцепителя АВ составляет 0,1 с. 0,1 секунды - это 5 полных периодов протекания тока промышленной частоты 50 Гц. Абсолютное же большинство бытовых автоматических выключателей являются токоограничивающими. Это означает, что их конструкция позволяет быстро вносить в электрическую цепь фактор
* - В ГОСТ Р 50345 ошибочно приведена цифра 50, в аутентичном данному ГОСТ Р стандарте Международной электротехнической комиссии МЭК 60898 эта цифра равна 20. Более логичной является именно она.
Некоторые производители дают также дополнительные характеристики на
выпускаемые автоматы: А, Ъ, К, и, и пр. В этом случае они обязаны регламентировать характеристики тока отсечки таких АВ, т.к. данные характеристики не значатся в стандарте.
Зона между верхней и нижней границами тока отсечки является зоной неопределенности. Внутри этого диапазона электромагнитный расцепитель АВ может как сработать, так и не сработать. Отсюда логично вытекает, что ожидаемое значение тока КЗ автоматического выключателя должно лежать выше верхней границы токовой отсечки АВ, а ожидаемое значение пускового тока нагрузки должно лежать ниже нижней границы токовой отсечки АВ. Сама же эта граница определяется технологическими допусками при производстве
1 2345 10 20 30 50 100 2ЕЮ
Рис. 3. Суженные границы технологических допусков тока отсечки на примере ВТХ автоматических выключателей серии ВХ фирмы Ь^гагк!
ограничения тока КЗ. Таким фактором является электрическая дуга. Горящая между размыкаемыми контактами АВ при высокой температуре (около 300°С) дуга обладает очень большим электрическим
сопротивлением, поэтому ток КЗ резко падает. При переходе тока через 0 основной функцией контактной системы возникает необходимость восстановить диэлектрическую прочность воздушного промежутка и не дать дуге зажечься вновь. Фактически, повторное зажигание дуги говорит о том, что аппарат не справился со своей функцией отключения тока КЗ. Ток переходит через 0 в течение одного полупериода своего протекания, т.е. для частоты 50 Гц это время составляет 10 мс. Таким образом, абсолютное большинство автоматов отключает ток в течение времени, не превосходящего 0,01 с.
Отключающая способность
бытовых автоматических
выключателей
Помимо определяющейся отсечкой выключателя способности мгновенно
реагировать на возникший ток КЗ, выключатель также характеризуется
способностью отключать максимальные установленные для него величины ожидаемых токов. Отключение сопряжено не просто с процессом размыкания контактов АВ при появлении сверхтока, но и с процессом восстановления между контактами напряжения сети. Другими словами, это способность не просто прервать процесс протекания тока в случае его недопустимого роста, но и способность контактной и дугогасительной систем АВ рассеивать энергию, накопившуюся в сети вследствие возникновения сверхтока. АВ характеризуются следующими отключающими способностями:
номинальная отключающая способность 1сп -значение предельной наибольшей
отключающей способности, установленное для выключателя;
рабочая отключающая способность 1сз -величина, устанавливаемая в соответствии с
*СП'
Эти понятия требуют соответствующих пояснений. И здесь необходимо вернуться к самому началу статьи, где говорится, что сейчас на территории Российской Федерации действуют 2 стандарта на автоматические выключатели. В основном стандарте, ГОСТ Р 50030.2-99, величина предельной наибольшей отключающей обозначается как 1си. Это тот ожидаемый ток, который АВ должен отключить один раз, при условии, что на его контактах восстановится полное напряжение сети. Именно ее принято еще называть ПКС. Величина наибольшей рабочей отключающей способности
обозначается также 1С8. Это тот ожидаемый ток, который АВ должен отключить несколько раз, при условии, что на его контактах восстановится полное напряжение сети. Количество отключений регламентируется производителем. Обычно для воздушных АВ оно составляет не менее 3-х раз. Сам ток 1С5 для АВ, соответствующих ГОСТ Р 50030.2-99, традиционно задается в процентах от 1си,
например I
сэ
50 % I
СИ'
Что же касается бытовых автоматов, то производитель устанавливает только значение тока 1сп, а величину 1СЗ регламентирует стандарт ГОСТ Р 50345-99 в требованиях к испытаниям.
Величина 1сп традиционно выбирается из ряда 1500, 3000, 4500, 6000 и 10000 А. Если ПКС автомата превышает 10000 А, то предпочтительной является величина 20000 А. Эта величина маркируется на АВ в прямоугольной рамке в соответствии с перечислением :Е) требований к маркировке (см. ниже).
Величина 1С£ регламентируется1 в
требованиях к испытаниям АВ. Выключатель, в соответствии с п. 9.12.11.3 "Испытание при токе 1500 А", должен 6 раз отключать ожидаемый ток такой величины (операция О), а затем еще 3 раза включаться на такой ожидаемый ток с последующим отключением (операция СО). Таким образом, можно утверждать, что рабочая отключающая способность любого бытового АВ составляет 1500 А.
Исходя из этих сведений мы можем говорить, что ожидаемое значение тока КЗ должно быть меньше рабочей отключающей способности. Иначе нельзя гарантировать, что аппарат будет работоспособен после первого же отключения подобного сверхтока. А ожидаемое пиковое значение тока КЗ должно быть меньше номинальной предельной отключающей способности автомата, иначе нельзя гарантировать срабатывание аппарата как таковое при подобном сверхтоке.
Маркировка бытовых
автоматических выключателей
Маркировка АВ позволяет точно идентифицировать его основные параметры и, следовательно, область его применения.
В соответствии с ГОСТ Р 50345-99, на каждом выключателе должны быть стойко маркированы следующие параметры:
a) наименование или товарный знак изготовителя;
b) типовое обозначение, каталожный или серийный номер;
c) одно или несколько номинальных напряжений;
с!) номинальный ток без обозначения "А" с предшествующим обозначением типа мгновенного расцепления (В, С или Б), например В16;
№
е) номинальная частота, если выключатель рассчитан только на одну частоту;
1:) номинальная отключающая способность в амперах;
g) коммутационная схема, если правильный способ соединения неочевиден;
Ь) контрольная температура
автоматического выключателя, если она отличается от 30°С;
степень защиты, если она отличается от
1Р20.
Маркировка по перечислению с1 должна быть ясно видна после установки выключателя. Если на малогабаритном аппарате недостаточно места, маркировку по перечислениям а, Ь, с, е, 1!, 11 и 1 можно расположить на боковой или задней стенке выключателя, маркировка по перечислению g может быть расположена на внутренней поверхности любой крышки, которую приходится снимать для
присоединения питающих проводников.
Для выключателей, управляемых
ненажимными кнопками, разомкнутое положение должно обозначаться О
(окружность), а замкнутое (короткой
вертикальной чертой). Эти обозначения должны быть хорошо видны, когда выключатель установлен.
Для выключателей с несколькими номинальными токами следует маркировать максимальное значение тока, как указано в перечислении с1, и, кроме того, значение номинального тока, на которое отрегулирован выключатель.
Маркировка должна быть несмываемой и четкой.
На российских АВ производитель часто указывает соответствие ГОСТ Р 50345-99.
Селективность в этой области / То* /
должна проверяться испытанием /
Рис. 4. Полная селективность между двумя выключателями. Отметим, что селективность в области больших токов (заштрихованная область) может быть проверена только путем испытаний
В том случае, если АВ произведен за пределами РФ, на автомате можно увидеть маркировку соответствия требованиям Международной электротехнической комиссии IEC 60898, или IEC 898.
Вопросы селективности при совместном использовании бытовых автоматических выключателей
Селективность (от англ. select - выбирать) -это способность энергосистемы отключать нагрузки по избирательному принципу. Существует два понятия селективности - токовая и временная. Токовая селективность соблюдается в том случае, если номинальный ток вышестоящего АВ выше, чем номинальный ток нижестоящего АВ. Временная селективность соблюдается в том случае, если нижестоящий аппарат срабатывает раньше, чем вышестоящий. При выполнении сразу двух этих условий мы имеем полную селективность аппаратов защиты в системе энергоснабжения. Выполнение условий полной селективности говорит о том, что с учетом технологических допусков на совмещенной ВТХ аппаратов защиты не наблюдается пересечений (см. рис. 4).
Как уже отмечалось выше, абсолютное большинство бытовых АВ являются автоматами сверхбыстрого срабатывания, или, как еще принято говорить, токоограничивающими АВ. Их время срабатывания, зачастую, не превышает 10 мс. Этот факт, с одной стороны, гарантирует сверхбыстрое срабатывание аппаратов защиты в зоне токов КЗ, с другой же стороны, делает более чем затруднительным обеспечение полной селективности отключения участков цепи КЗ при совместной работе бытовых автоматических выключателей на разных ступенях системы электроснабжения.
Предположим, что нам необходимо построить такую систему. Пусть на вводе некоторого низковольтного комплектного устройства располагается автоматический выключатель С40, а на одной из отходящих линий - выключатель С25. Если внимательно рассмотреть их стандартные характеристики расцепления, ТО ДЛЯ АВ С40 Imin = 200 A, Imax = =400 А, а для АВ С25 Imin — 125 А , Imax — 250 А. Следовательно, если наложить эти характеристики друг на друга, создав тем самым карту селективности, то в зоне границ тока отсечки от 200 до 250 А уже наблюдается пересечение ВТХ этих аппаратов. Выходом из такой ситуации могут быть следующие шаги:
1) применение аппаратов с суженным полем допуска для тока отсечки;
2) замена нижестоящего аппарата защиты на аппарат с меньшей характеристикой (С25 на В25), если это позволяют сделать пусковые условия;
3) замена вышестоящего аппарата защиты на аппарат с большей характеристикой (С40 на 040), если это позволяют сделать условия отключения тока КЗ;
4) замена вышестоящего аппарата защиты
на обычный коммутационный аппарат (рубильник), что позволяет вообще отойти от всяческих вопросов обеспечения
селективности;
5) проведение дорогостоящей операции подбора 2-х автоматов за счет определения их реальных токов отсечки путем прогрузки АВ;
6) замена АВ на плавкие предохранители, которые в плане обеспечения селективности являются более адаптированными к совместному применению.
Вообще же, рекомендации современных производителей гласят, что отношение номинального тока вышестоящего автомата к номинальному току нижестоящего автомата должно быть не менее 2 - 2,5.
Но даже и эти меры не могут обеспечить полной токовой селективности. Если посмотреть, как ведут себя ВТХ АВ в зоне токов КЗ, превышающих верхнюю границу отсечки 1тах, то, из-за сверхбыстрого срабатывания АВ возможны пересечения их характеристик (подробнее см.
"Энергобезопасность в документах и фактах". 2005. №4. С. 29-35).
Единственным логичным выходом из данной ситуации видится создание нового класса АВ с гарантированным нижним пределом времени срабатывания (по аналогии с УЗО типа Б). Только в этом случае мы сможем утверждать, что полная селективность гарантированно обеспечивается на всем диапазоне токов, начиная с 1е и заканчивая 1сп. На сегодняшний день можно смело утверждать, что нельзя гарантировать полную селективность при отключении системы энергоснабжения аппаратурой защиты, построенной на основе автоматических выключателей бытового и аналогичного назначения.
Влияние внешних факторов
на работу бытовых
автоматических
выключателей
Работа бытовых АВ очень сильно зависит от внешних факторов, влияющих на их температуру. К этим факторам можно отнести следующие: температура окружающей среды, высота над уровнем моря, атмосферные условия, совместное использование аппаратов. При влиянии тех или иных факторов приходится вносить поправки в работу выключателей.
Например, в отсутствие указаний изготовителя, для изменения температуры окружающей среды на 1°С необходимо вносить поправку по номинальному току в 1,2 %.
Контрольной температурой при этом является температура 30°С. Так, если температура окружающей среды равна 20°С, то номинальное значение тока автомата при такой температуре будет равно (1 + 0,012х10)1е, или 1,1210. Соответственно, для температуры окружающей среды 40°С номинальное значение тока автомата будет равно (1-0,012х10)1е, или 0,881е. При этом стоит отметить, что такая поправка не влияет на работу электромагнитного расцепителя АВ, т.к. параметры
электромагнита, в отличие от биметалла, мало зависят от изменения температуры. Так, если мы, например, имеем аппарат с характеристикой С50 и температура окружающей среды при этом равна 40°С, то номинальный ток АВ составит уже величину 10 = 0,88x50 = 44 А. При этом границы отсечки останутся соответственно Imin = 250 А , Imax — = 500 А. Таким образом, начальные кратности Imin/Ig И Imax/Ig, соответствовавшие характеристике С и составлявшие величины 5 и
10, ИЗМеНИЛИСЬ И СТаЛИ СОСТаВЛЯТЬ Imin/, 1е =
= 250/44 = 5,7 и Imax/Ie = 500/44 = 11,4. При дальнейшем повышении температуры мы можем получить характеристики, близкие к характеристикам аппарата D50, а при понижении - характеристики, близкие к характеристикам аппарата В50. Стоит отметить, что изменение ВТХ аппаратов при изменении температуры - характерная особенность всех автоматических
выключателей, укомплектованных
комбинированным термоэлектромагнитным расцепителем, у которых роль теплового расцепителя выполняет чувствительная к изменениям температуры биметаллическая пластина.
ГОСТ Р 50345-99 гласит, что температура окружающего воздуха не должна превышать величину 40°С, а ее среднесуточное значение -35°С. Нижний предел температуры установлен как минус 5°С. Выключатели, используемые в иных условиях, должны либо быть специально спроектированы, либо использоваться согласно указаниям в каталоге изготовителя.
Высота установки бытовых АВ не должна превышать 2000 м над уровнем моря. Иначе необходимо учитывать изменение
изолирующих и охлаждающих свойств воздуха, а также качественные изменения воздуха. Воздух становится более разреженным, его теплопроводность падает, и аппарат перегревается больше. С другой стороны, с ростом высоты начинает падать температура окружающей среды, что приводит к увеличению номинального тока АВ. Если аппараты применяются на высотах больших чем 2000 м над уровнем моря, то они должны быть специально спроектированы или применяться в соответствии с соглашением между изготовителем и потребителем. Такое
соглашение может заменить информация, содержащаяся в каталоге производителя.
В случае совместного размещения сразу нескольких полюсов аппаратов вплотную друг к другу на одной БШ-рейке (это традиционный способ размещения аппаратуры), необходимо учитывать тот факт, что аппараты отдают тепло не только в окружающую среду, но и друг другу, тем самым осуществляя дополнительный нагрев друг друга. При этом крайние аппараты нагреваются меньше, а аппараты, расположенные ближе к центру, - больше.
Традиционно, степень такого влияния оговаривается в условиях монтажа самим изготовителем. Исходя из практического опыта можно говорить, что в среднем введение одного дополнительного полюса приводит к уменьшению номинального тока на 2-2,5%. Например, из указаний фирмы АВВ следует, что коэффициент совместного использования для 9 полюсов составляет величину 0,8. У прочих производителей эта величина может быть еще меньше и для большого числа совместно используемых аппаратов составляет 0,6 - 0,5.
Таблица 2
Перечень бытовых автоматов, наиболее часто применяющихся для защиты низковольтных электрических сетей на территории Российской Федерации
Тип, Марка Номиналь -ный ток, А Номиналь -ное напряже -ние,В пкс, кА Характс - ристика расцепления Тепловой расцепи -тель Эл.маг -нитный расцепи -тель Способность регулирова -ния уставки Применение Производитель
DX 1, 2,3,4,5,6, 10,16,20,25, 32,40,50,63 230/400 6 B.C.D Да Да Нет Для защиты низковольтных эл.сетей Legrand , Франция
С60А 2,4,6,10,16, 20,25,32,40 230/400 4,5 В,С Да Да Нет Коммутация и защита цепей от перегрузок MERLIN GERIN Multi 9 .Франция
C60N 1,2,3,4,6, 10,16,20,25, 32,40,50,63 230/400 6 B,C,D Да Да Нет Коммутация и защита цепей от перегрузок MERLIN GERIN Multi 9,Франция
S 230R 6,10,16,20, 25,32,40 230/400 4,5 С Да Да Нет Системы в зданиях и аналог.уст. ABB,Германия или ABB, Россия
S 250 0,5;1;1,6;2;3; 4;5;6;8; 10; 13; 16;20;25;32;4 0;50;63 230/400 6 B,C,K,D Да Да Нет Жилые помещ., сфера услуг и пром. ABB, Германия
АП 50 1.6,2.5,4, 6.3,10,16, 25,50,63 перем.тока -500; пост.тока -220 От 0,5 до 4 С Да По заказу Нет Вжи лых и общественных зданиях Россия
АЕ 2043 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63 230/400 5 С Нет Да Нет Для защиты потребителей в общ.зданиях Россия, Курск
ВА 21 -29 1,2,3,4,5,6, 10,16,20,25, 32,40,50,63 230/400 6 B,C,D Да Да Нет Для защиты низковольтных эл.сетей Россия, Курск
АЕ 2046 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63 230/400 5 С Да Да +15% Для защиты потребителей в общ.зданиях Россия
АЕ 1031 6,10,16,25 220/380 2,1 С Да По заказу Нет Вжилых и общественных зданиях Россия
АЕ 2044 10,12.5,16, 20,31.5,4 0, 50,63 220/380/440 5 С Да Да Нет Вжилых и общественных зданиях Россия или Молдова, Тирасполь
ВА 66 -29 0,5;0,6;0,8;1; 1,25;3,15;5;6, 3; 10;12,5;16; 20;25;31,5;40 ;50;63 220/380/440 4,5 B,C,D Да Да Нет Для защиты низковольтных эл.сетей Россия или Молдова, Тирасполь
ВМ -40 5,6,8,10,13,16 ,20,25,32,40 230/400 4,5 В,С Да Да Нет Вжилых и общественных зданиях Россия, Курск
Бытовые автоматы, соответствующие требованиям обоих стандартов на низковольтные автоматические выключатели
Сегодня многие производители стремятся сделать свою продукцию более универсальной и расширить тем самым область ее применения. Это достигается, в частности, за счет усиления свойств контактной системы AB, а также перехода к двукратному разрыву контактной системы вместо однократного за счет введения в аппарат сразу 2-х последовательных контактных систем, каждая из которых будет обладать своей дугогасительной камерой. В результате у аппарата резко повышается его механическая и коммутационная
износостойкость, а также способность отключать токи КЗ, т.е. ПКС. Такими свойствами обладают, в частности, аппараты 120-й серии компании Schneider Electric, а также 290-й и 700-й серий компании ABB. Их установленная коммутационная способность превышает допустимые ГОСТ Р 50345-99 25 кА, притом что внешне аппарат напоминает обычный бытовой автомат и, в сущности, соответствует всем требованиям,
предъявляемым к бытовым AB. В этом случае производитель обязательно заявляет не только соответствие требованиям ГОСТ Р 50345-99 (МЭК 60898), но и соответствие требованиям
ГОСТ Р 50030.2-99 (МЭК 60947-2). При этом не возникает никаких противоречий, т.к. ГОСТ Р 50345-99 гласит, что, по возможности, требования на бытовые автоматы должны согласовываться с требованиями ГОСТ Р 50030.2- 99.
Именно такие автоматы можно использовать для защиты электродвигателей. Автоматы, соответствующие только ГОСТ Р 50345-99, вне зависимости от того, согласуются ли их ВТХ с пусковыми характеристиками двигателей, использовать для подобных целей запрещено.
Перечень бытовых автоматов, наиболее часто применяющихся для защиты низковольтных электрических сетей на территории Российской Федерации
В таблице 2 приведены сведения об основных бытовых автоматических выключателях, применяющихся сегодня на территории Российской Федерации. Также представлены их основные технические характеристики и традиционные области применения.
Отметим, что в Европе для защиты жилых и общественных зданий применяются аппараты с характеристикой В. В России для этих целей традиционно используются аппараты с характеристикой С. Такие АВ не всегда хорошо согласуются с параметрами петли "фаза-ноль" по ожидаемому току КЗ. Поэтому логичным видится скорый переход к европейской
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ Р 50345-99. Аппаратура малогабаритная электрическая. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения. М.: ИПК "Издательство стандартов", 2000.
2. ГОСТ Р 50030.2-99. Аппаратура распределения и управления
низковольтная. Автоматические выключатели. М.: ИПК
"Издательство стандартов", 2000.
3. Электрические и электронные аппараты: Учебник для вузов/ Под ред. Ю.К. Розанова. 2-е изд., испр. и доп. М.: Информэлектро, 2001. 420 с.: ил.
Электронные источники:
1) http://www.abb.ru
2) http://www.uzo.ru
3) http://www.electric-house.ru/avtomats.htm
4) http://legrand.ru
