Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Срабатывание тепловой защиты автоматического выключателя

Стоит ли заменять автоматический выключатель, если он «выбивает»?

—>Периодическое срабатывание автоматического выключателя (автомата) должно насторожить любого домовладельца. Зачастую для устранения «ложных» срабатываний автоматического выключателя просто заменяют его на автомат с большим номиналом. Однако такая замена может и не устранить проблему в домашней сети, а кроме того привести к бОльшим затратам на ремонт электропроводки или бытовой техники.

Номинальные параметры автоматического выключателя (номинальный ток; ток срабатывания теплового, электромагнитного расцепителей) определяются исходя из расчетной нагрузки на линии. Защита автоматического выключателя должна обеспечить защиту от перегрева электропроводки и оплавления изоляции проводов. Отключение автомата происходит при достижении определенного уровня тока или при продолжительном воздействии повышенных значений токов в цепи электроснабжения.

Стоит отметить, что сечение проводов и кабелей для домашней электропроводки рассчитывается исходя из нагрузки на сеть (количества бытовых приборов и потребляемой ими мощности). Рассмотрим вариант замены автоматического выключателя с номиналом в 16А на автомат с номиналом в 25А. Длительное протекание тока через автомат в 20А приведет к отключению автомата с номиналом в 16А, однако для автоматического выключателя с номиналом 25А это значение тока является нормальным режимом работы. Если сечение кабелей электропроводки рассчитывалось исходя из номинальной нагрузки в 16А, то при протекании тока в 20А будет происходить нагрев кабеля и, как следствие, оплавление изоляции. Таким образом, автоматический выключатель не будет выполнять своей главной функции – защиты электрической цепи.

Срабатывание автоматического выключателя в жару

Часто потребители сталкиваются со срабатыванием автоматических выключателей при повышении температуры воздуха. При этом до повышения температуры автомат был абсолютно исправен.

Как правило, уставка по току для теплового расцепителя автоматического выключателя устанавливается на уровне 1,13Iн (для 16А – ток уставки 18,08А). Время воздействия такого значения тока (время срабатывания расцепителя) около одного часа. Однако производители электротехнических изделий указывают, что номинальная температура работы автомата составляет +30°С. При превышении этой температуры необходимо производить поправку к номинальному значению тока.

Помимо температурной поправки необходимо учитывать рядом установленные автоматические выключатели. Чаще всего автоматы устанавливают на одну DIN-рейку. Количество рядом установленных автоматов может достигать 12 штук, поэтому они способны существенно «подогревать» друг друга.

Рассмотрим пример расчета тока срабатывания автоматического выключателя с номиналом в 16А при температуре в электрическом щитке в +45°С и количестве автоматов на одной DIN-рейке 5 шт. Номинальный ток для такого автомата составит 13А (из таблицы 1). При пяти установленных рядом автоматах номинальный ток будет составлять 13А х 0,9 = 11,7А. Ток срабатывания теплового расцепителя: 11,7А х 1,13 = 13,22А.

Почему в жару срабатывает автоматический выключатель?

Приветствую вас, уважаемые посетители сайта elektrik-sam.info!

Иногда встречается такая ситуация, что в летний зной срабатывают автоматические выключатели в электрическом щите.

Зимой и в межсезонье все в порядке, а с приходом жары появляются «чудеса».

Давайте попробуем разобраться, в чем же «фокус», почему так происходит.

В одной из предыдущих статей я уже рассматривал можно ли менять автомат, если его «выбивает»?

Сразу условимся, что автомат и подключенные приборы исправны, проводка тоже в порядке. Срабатывание происходит через какое-то время после повторного включения автомата.

Как известно, тепловая защита автоматического выключателя начинает срабатывать, когда ток в линии достигает значения 1,13Iн, т.е. когда ток на 13% превысит номинальный ток автомата. Причем время срабатывания будет больше одного часа. Для самого распространенного автомата 16А, устанавливаемого на розеточные группы, начальный ток при котором тепловой расцепитель может сработать будет 16х1,13=18,08А.

Читайте так же:
Как называется выключатель для теплого пола

Таким образом, если при подключенных приборах, через эту групповую линию протекает ток близкий к 16А, автоматический выключатель срабатывать не должен.

Номинальный ток автоматического выключателя, указанный на его корпусе, приводится для температуры окружающей среды +30°С. В каталогах производителей обычно указываются поправки к номинальному току, в зависимости от окружающей температуры. Вот таблица из каталога Hager:

Кроме того, на величину номинального тока автомата оказывают влияние установленные рядом другие автоматы. И если их много (а в современных электрощитах их обычно на одну DIN-реку устанавливается 12 шт.), да к тому же, если через большинство из них подключена нагрузка, то они могут существенно подогревать друг друга. Таблица из того же каталога Hager:

Предположим, что температура в электрощите +45°С, для автомата с номиналом 16А при этой температуре номинальный ток будет уже 13А, ток срабатывания теплового расцепителя при этой температуре 13х1,13=14.69А. Т.е. в нашем случае ток нагрузки в линии превышает начальный порог срабатывания теплового расцепителя.

А если учесть рядом стоящие автоматы (допустим их 4 шт.), то получим при +45°С номинальный ток 13х0,9=11,7А.

При таком номинальном токе тепловая защита начнет срабатывать при 11,7х1,13=13,22А.

Зимой и в межсезонье прохладней, порог срабатывания тепловой защиты выше, с приходом жары этот порог снижается.

Летом иногда встречаются такие ситуации, особенно в офисах, где к одной розеточной группе подключены компьютеры, оргтехника, кондиционеры, линии перегружены, к тому же электрощиты обычно установлены в холлах, где нет кондиционеров и плохо проветривается. Срабатывание автоматов в этих случаях частое явление.

Для большей наглядности я записал видео, в котором в деталях рассмотрел, почему в жару срабатывает автоматический выключатель, смотрите:

Очень подробно об автоматических выключателях, УЗО и дифференциальных автоматах рассмотрено здесь.

Принцип работы автоматического выключателя

Для защиты бытовых электрических цепей обычно используются автоматические выключатели модульной конструкции. Компактность, легкость монтажа и замены, в случае необходимости, объясняет их широкое распространение.

Внешне такой автомат представляет собой корпус из термостойкой пластмассы. На лицевой поверхности расположена рукоятка включения и выключения, сзади – фиксатор-защелка для крепления на DIN-рейке, а сверху и снизу – винтовые клеммы. В данной статье рассмотрим принцип работы автоматического выключателя.

Как работает автоматический выключатель?

В режиме штатной работы через автомат протекает ток, меньший или равный номинальному значению. Питающее напряжение от внешней сети подается на верхнюю клемму, соединенную с неподвижным контактом. С неподвижного контакта ток поступает на замкнутый с ним подвижный контакт, а от него, через гибкий медный проводник – на катушку соленоида. После соленоида ток подается на тепловой расцепитель и уже после него – на нижнюю клемму, с подключенной к ней сетью нагрузки.

В аварийных режимах автоматический выключатель отключает защищаемую цепь за счет срабатывания механизма свободного расцепления, приводимого в действие тепловым или электромагнитным расцепителем. Причиной такого срабатывания является перегрузка или короткое замыкание.

Тепловой расцепитель – это биметаллическая пластина, состоящая из двух слоев сплавов с различными коэффициентами термического расширения. При прохождении электрического тока пластина нагревается и изгибается в сторону слоя с меньшим коэффициентом термического расширения. При превышении заданного значения силы тока, изгиб пластины достигает величины, достаточной для приведения в действие механизма расцепления, и цепь размыкается, отсекая защищаемую нагрузку.

Читайте так же:
Количество теплоты в катушке с током

Электромагнитный расцепитель состоит из соленоида с подвижным стальным сердечником, удерживаемым пружиной. При превышении заданного значения тока, по закону электромагнитной индукции в катушке наводится электромагнитное поле, под действием которого сердечник втягивается внутрь катушки соленоида, преодолевая сопротивление пружины, и вызывает срабатывание механизма расцепления. В нормальном режиме работы в катушке также наводится магнитное поле, но его силы недостаточно, чтобы преодолеть сопротивление пружины и втянуть сердечник.

Как работает автомат в режиме перегрузки

Режим перегрузки возникает, когда ток в подключенной к автомату цепи превышает номинальное значение, на которое рассчитан автоматический выключатель. При этом повышенный ток, проходящий через тепловой расцепитель, вызывает повышение температуры биметаллической пластины и, соответственно, увеличение ее изгиба вплоть до срабатывания механизма расцепления. Автомат отключается и размыкает цепь.

Срабатывание тепловой защиты не происходит мгновенно, поскольку на разогрев биметаллической пластины потребуется некоторое время. Это время может варьироваться в зависимости от величины превышения номинального значения тока от нескольких секунд до часа.

Такая задержка позволяет избежать отключения питания при случайных и непродолжительных повышениях тока в цепи (например, при включении электродвигателей которые имеют большие пусковые токи).

Минимальное значение тока, при котором должен сработать тепловой расцепитель, устанавливается при помощи регулировочного винта на заводе-изготовителе. Обычно это значение в 1,13-1,45 раз превышает номинал, указанный на маркировке автомата.

На величину тока, при котором сработает тепловая защита, влияет и температура окружающей среды. В жарком помещении биметаллическая пластина прогреется и изогнется до срабатывания при меньшем токе. А в помещениях с низкими температурами ток, при котором сработает тепловой расцепитель, может оказаться выше допустимого.

Причиной перегрузки сети является подключение к ней потребителей, суммарная мощность которых превышает расчетную мощность защищаемой сети. Одновременное включение различных видов мощной бытовой техники (кондиционер, электрическая плита, стиральная и посудомоечная машина, утюг, электрочайник и т.д.) – вполне может привести к срабатыванию теплового расцепителя.

В этом случае определитесь, какие из потребителей можно отключить. И не спешите снова включать автомат. Вы все равно не сможете взвести его в рабочее положение, пока он не остынет, а биметаллическая пластина расцепителя не вернется в свое исходное состояние. Теперь вы знаете как работает автоматический выключатель при перегрузках

Как работает автомат в режиме короткого замыкания

В случае короткого замыкания принцип работы автоматического выключателя иной. При коротком замыкании ток в цепи резко и многократно возрастает до значений, способных расплавить проводку, а точнее изоляцию электропроводки. Для того чтобы предотвратить такое развитие событий необходимо мгновенно разорвать цепь. Электромагнитный расцепитель именно так и срабатывает.

Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку соленоида, внутри которой расположен стальной сердечник, удерживаемый в фиксированном положении пружиной.

Многократное возрастание тока в обмотке соленоида, происходящее при коротком замыкании в цепи, приводит к пропорциональному возрастанию магнитного потока, под действием которого сердечник втягивается в катушку соленоида, преодолевая сопротивление пружины, и нажимает на спусковую планку механизма расцепления. Силовые контакты автомата размыкаются, прерывая питание аварийного участка цепи.

Таким образом, срабатывание электромагнитного расцепителя защищает от возгорания и разрушения электропроводку, замкнувший электроприбор и сам автомат. Время его срабатывания составляет порядка 0,02 секунды, и электропроводка не успевает разогреться до опасных температур.

Читайте так же:
Количество теплоты выделяемое переменным током

В момент размыкания силовых контактов автомата, когда по ним проходит большой ток, между ними возникает электрическая дуга, температура которой может достигать 3000 градусов.

Чтобы защитить контакты и другие детали автомата от разрушительного воздействия этой дуги, в конструкции автомата предусмотрена дугогасительная камера. Дугогасительная камера представляет собой решетку из набора металлических пластин, которые изолированы друг от друга.

Дуга возникает в месте размыкания контакта, а затем один ее конец движется вместе с подвижным контактом, а второй скользит сначала по неподвижному контакту, а потом по соединенному с ним проводнику, ведущему к задней стенке дугогасительной камеры.

Там она делится (дробится) на пластинах дугогасительной камеры, слабеет и гаснет. В нижней части автомата предусмотрены специальные отверстия для отвода газов, образующихся при горении дуги.

В случае отключения автомата при срабатывании электромагнитного расцепителя, вы не сможете пользоваться электричеством до тех пор пока не найдете и не устраните причину короткого замыкания. Вероятнее всего причина в неисправности одного из потребителей.

Отключите все потребители и попробуйте включить автомат. Если вам это удалось и автомат не выбивает, значит, действительно – виноват один из потребителей и вам осталось выяснить какой именно. Если же автомат и с отключенными потребителями снова выбивает, значит все гораздо сложнее, и мы имеем дело с пробоем изоляции проводки. Придется искать, где это произошло.

Вот таков принцип работы автоматического выключателя в условиях различных аварийных ситуаций.

Если отключение автоматического выключателя стало для вас постоянной проблемой, не пытайтесь решить ее установкой автомата с большим номинальным током.

Автоматы устанавливаются с учетом сечения вашей проводки, и, значит, больший ток в вашей сети просто не допускается. Найти решение проблемы можно только после полного обследования системы электроснабжения вашего жилища профессионалами.

Выбор автоматического выключателя

Широкая доступность кабельной продукции, электроустановочных изделий и коммутационных аппаратов позволяет хозяевам домов, дачных участков, гаражей выполнять многие электромонтажные работы самостоятельно. Однако принимаясь за установку дополнительной розетки для стиральной машины в ванной, устанавливая деревообрабатывающий станок на даче или подключая сварочный аппарат в гараже всегда нужно помнить об электробезопасности.

Одним из важнейших элементов электробезопасности являются защитные коммутационные аппараты.Автоматические выключатели (автоматы) самые распространенные из них. Всем известно, что при неисправностях электрооборудования и коротких замыканиях (КЗ) в электропроводке обычно происходит отключение автоматического выключателя. Тем самым предотвращается дальнейшее развитие аварийной ситуации и устраняется возможный источник возникновения пожара. В этом материале мы постараемся рассказать, как правильно сделать выбор автоматических выключателей, чтобы они обеспечивали надежную защиту электрической проводки и электрооборудования.

Виды защит встраиваемых в автоматические выключатели

Автоматические выключатели обычно оборудуются двумя видами токовых защит. Максимальной токовой защитой (МТЗ) с выдержкой времени которую часто называют тепловой защитой или защитой от перегрузки. И максимальной токовой защитой мгновенного действия (отсечка). Каждая из этих токовых защит имеет свой порог срабатывания.

Порог срабатывания (уставка) защиты от перегрузки превышает номинальный ток выключателя на несколько десятков процентов. Например, характерная уставка тепловой защиты модульных выключателей обычно составляет 1.45Iн. Коэффициент (кратность) уставки указывается на корпусе выключателя. Время срабатывания тепловой защиты (выдержка времени) зависит от величины тока перегрузки протекающего в данный момент через автомат. График зависимости выдержки времени от протекающего тока называется времятоковой характеристикой тепловой защиты. Один из таких графиков показан на рисунке.

Читайте так же:
Тепловое реле тока электровоза

Чаще всего тепловая защита используется для предотвращения нагрева питающих проводов при протекании токов, превышающих номинальный ток для данного сечения провода или кабеля. Также тепловая защита может использоваться для предотвращения перегрузки электрооборудования. Например, при правильном выборе порога срабатывания, тепловая защита отключит автомат, если заклинило вал электродвигателя или произошел обрыв одной из фаз питающих трехфазный электромотор.

Максимальная токовая защита мгновенного действия служит для защиты от токов короткого замыкания. Кратность токов этой защиты обычно составляет от 3Iн до 12Iн. Время срабатывания отсечки определяется временем работы механизма отключения и составляет десятые доли секунды. Согласно ГОСТу бытовые автоматические выключатели могут иметь характеристики типа B, C, D. Ниже приведены кратности тока защиты мгновенного действия для этих типов.

тип B: свыше 3•Iн до 5•Iн включительно (где Iн — номинальный ток) (применяется для защиты линий освещения или линий имеющих большую протяженность);

тип C: свыше 5•Iн до 10•Iн включительно (применяется для защиты розеточных групп или линий с потребителями с умеренными пусковыми токами);

тип D: свыше 10•Iн до 20•Iн включительно (применяется для защиты трансформаторов или линий с потребителями с большими пусковыми токами).

Помимо обычных автоматических выключателей, промышленность выпускает автоматические выключатели дифференциального тока – дифавтоматы. В дифавтоматах помимо тепловой защиты и защиты от КЗ устанавливают дифференциальную защиту, которая контролирует токи утечки. По сути, дифференциальный автоматический выключатель совмещает в себе функции обычного автомата и УЗО (Устройства Защитного Отключения). В этом материале мы не будем подробно останавливаться на правилах выбора дифавтоматов, скажем только, что защита от токов утечки во многих случаях позволяет уберечь человека от поражения электрическим током или предотвратить возникновение пожара.

Устройство автоматического выключателя

Автоматические выключатели могут иметь от одного до четырех полюсов. Автоматы с одним и тремя полюсами включаются в разрыв фазы (фаз). Двух- и четырех-полюсные выключатели коммутируют вместе с фазой (-ами) еще и ноль. В каждый полюс автомата встраиваются по два токовых расцепителя – тепловой и электромагнитный.

Тепловой расцепитель выполняет функцию защиты от перегрузки. Он представляет собой биметаллическую пластину, по которой протекает ток полюса. При токах близких к порогу срабатывания защиты происходит нагрев пластины. При этом она деформируется и начинает воздействовать на механизм отключения. При достижении определенной степени деформации происходит отключение автомата. На рисунке схематически показано, как работает тепловой расцепитель.

Электромагнитный расцепитель выполняет функцию защиты от короткого замыкания. Название расцепителя указывает на его устройство. Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку, по которой течет ток нагрузки. Внутри катушки размещается сердечник из магнитного материала. Сердечник подпружинен. При протекании через катушку тока превышающего ток уставки, сердечник втягивается внутрь катушки, вызывая срабатывание защиты. Внешний вид электромагнитного расцепителя показан на рисунке.

Как выбрать автоматический выключатель

Зная назначение защит, которыми оборудуются автоматические выключатели, и представляя их устройство, намного проще понять критерии выбора автоматических выключателей.

Мы уже упоминали, что автоматические выключатели могут иметь разное число полюсов. В однофазной сети обычно применяют однополюсные выключатели, а в трехфазной – трехполюсные. Двухполюсные и четырехполюсные выключатели часто применяю в качестве вводных автоматов различных щитов. С их помощью разрываются и фазы и ноль.

В принципе, выбор автоматического выключателя должен выполняться по трем критериям. По номинальному току, току перегрузки и току короткого замыкания. Номинальный ток автомата это максимально допустимый ток, при котором автоматический выключатель может находиться во включенном состоянии неограниченное время. Тепловая защита автомата обычно имеет кратность 1.2Iн – 1.4Iн. Поэтому, выбирая номинал автомата, мы практически определяем порог срабатывания защиты от перегрузки.

Читайте так же:
Сверхпроводники тепловое действие тока

Стандартная линейка номинальных токов автоматических включателей наиболее часто применяемых в быту включает номиналы:

6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100А

Номинал автомата, чаще всего выбирается исходя из максимально допустимого тока лини. Например, нам нужно защитить двужильный медный провод в виниловой изоляции, имеющий сечение 2.5мм 2 который будет питать блок розеток на кухне. Максимально допустимый ток для открыто проложенного провода будет составлять 27А. Исходя из этого тока, для защиты линии нужно выбрать автоматический включатель на 25А. Теперь если мы подключим к розеткам несколько нагрузок, у которых суммарный ток будет превышать 25А, у нас сработает тепловая защита. Это поможет избежать опасного нагрева провода и его возгорание.

Что касается защиты от короткого замыкания, то кратность уставки этой защиты при питании розеток и других осветительных нагрузок можно выбирать минимальную.

Следует обратить внимание, что в рассмотренном примере защита нагрузки не является приоритетной задачей, так как мы не можем прогнозировать количество и мощность электроприемников одновременно подключаемых к блоку розеток в каждый конкретный момент времени. Соответственно не можем определить, потребляет ли та или иная нагрузка номинальный ток или она работает в аварийном режиме.

Если стоит задача защитить какой-нибудь конкретный электроприемник, например стиральную машину или электрическую плиту, то принцип выбора автоматического выключателя остается прежним. Только нужно ориентироваться не на предельно допустимый ток линии, а на номинальный ток нагрузки. При этом питающая линия должна быть рассчитана на этот ток или иметь некоторый запас по току.

Если индивидуальная нагрузка имеет в своем составе электрический двигатель, то в принципе защита от короткого замыкания должна иметь большую кратность, нежели защита «осветительных» нагрузок. Для защиты электродвигателей кратность отсечки повышают, потому что пусковые токи электромоторов могут превышать номинальные токи в четыре и более раза. Из-за этого при пуске может происходить ложное срабатывание электромагнитного расцепителя автомата. Чтобы такого не происходило, для электродвигателей применяют автоматы с более «грубой» защитой. Это касается не только защиты от токов КЗ, но и времятоковой характеристики теплового расцепителя. Все выше сказанное относится к так называемым «тяжелым пускам». В быту это правило можно игнорировать и всюду применять автоматы с характеристикой токовой защиты мгновенного действия типа С.

Выбор автоматического выключателя по мощности

В предыдущем разделе было рассмотрено, как сделать выбор автоматического выключателя по току. Иногда потребляемый ток не известен, а известна номинальная мощность нагрузки. Зная напряжение сети и мощность электроприемника легко рассчитать потребляемый ток. Для однофазной сети формула выглядит следующим образом:

Для трёхфазной сети при соединении электроприемников в «звезду» расчет выполняют по следующей формуле:

Для «треугольника» применяется формула:

Где P – мощность, I – ток, U – напряжение сети.

В этом материале рассмотрели критерии выбора автоматических выключателей в зависимости от максимально допустимого тока проводников или мощности подключаемой нагрузки. Надеемся, что сведенья, содержащиеся в статье, будут вам полезны.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию