Широкий ассортимент подшипников ведущих мировых производителей. SKF, FAG, INA, NSK, TIMKEN
Направляющие, каретки, шарико-винтовые передачи для станков и автоматизации
Изготовление нестандартных деталей и узлов по чертежам заказчика
Консультации инженеров, помощь в подборе аналогов, расчёт ресурса
На подшипники NSK
Уже доступен
Автоматический выключатель — коммутационный защитный аппарат, предназначенный для автоматического отключения электрической цепи при возникновении токов короткого замыкания и перегрузки. В отличие от плавкого предохранителя он не требует замены после срабатывания: достаточно устранить причину аварии и взвести рукоятку. Грамотный выбор автомата по характеристике, номиналу и отключающей способности напрямую определяет электробезопасность всей установки.
В основе конструкции любого автоматического выключателя лежат два независимых защитных механизма, работающих параллельно и срабатывающих при разных режимах нарушения нормальной работы цепи.
Тепловой расцепитель реагирует на длительную перегрузку — ток, превышающий номинальный, но не достигающий значений короткого замыкания. Рабочим элементом служит биметаллическая пластина из двух металлов с различным коэффициентом теплового расширения. При нагреве протекающим током пластина изгибается и механически воздействует на спусковой механизм, размыкая контакты.
Характеристики теплового расцепителя регламентированы ГОСТ IEC 60898-1-2020 (идентичен IEC 60898-1:2019): при токе 1,13·In автомат не должен отключаться в течение 1 часа (для аппаратов с In ≤ 63 А) из холодного начального состояния. При токе 1,45·In отключение должно произойти в течение 1 часа из нагретого состояния (после предварительного нагрева при 1,13·In). Такая характеристика обеспечивает защиту кабеля от тепловых повреждений без ложных срабатываний при кратковременных допустимых пиках нагрузки.
Электромагнитный расцепитель — это соленоид с подпружиненным сердечником. При резком броске тока, характерном для короткого замыкания, электромагнитная сила мгновенно преодолевает усилие пружины, сердечник втягивается и расцепляет контакты. По требованиям ГОСТ IEC 60898-1-2020, при токе, равном верхней границе диапазона мгновенного расцепления (5·In для типа B, 10·In для типа C, 20·In для типа D), отключение должно происходить за время менее 0,1 секунды.
Совокупность действия теплового и электромагнитного расцепителей формирует обратнозависимую время-токовую характеристику: чем выше ток сверхнагрузки, тем быстрее происходит отключение. Это соответствует требованиям ГОСТ IEC 60898-1-2020 для бытовых автоматов и ГОСТ IEC 60947-2-2021 для промышленных аппаратов.
Буква характеристики обозначает диапазон тока мгновенного расцепления — диапазон, при попадании в который срабатывает электромагнитный расцепитель без преднамеренной выдержки времени. Именно этот параметр определяет, при каком превышении номинала автомат отключится мгновенно, не дожидаясь нагрева биметаллической пластины. Классификация по ГОСТ IEC 60898-1-2020 предусматривает три типа: B, C и D.
Автоматы с характеристикой B срабатывают мгновенно при токе от 3·In до 5·In. Низкий порог расцепления оправдан там, где пусковые токи отсутствуют или минимальны: линии освещения, кабельные линии значительной протяжённости (с высоким сопротивлением, ограничивающим ток КЗ), чувствительное электронное оборудование. Высокая чувствительность является одновременно и ограничением: при подключении даже небольшого двигателя пусковой бросок тока способен вызвать ложное мгновенное срабатывание.
Наиболее распространённая характеристика в жилых, коммерческих и лёгких промышленных объектах. Диапазон мгновенного расцепления — от 5·In до 10·In. Этот диапазон перекрывает кратковременные пусковые токи небольших электродвигателей (насосы, вентиляторы, небольшие компрессоры) без ложных отключений. Тепловой расцепитель при этом продолжает контролировать продолжительность перегрузки.
Диапазон мгновенного расцепления — от 10·In до 20·In. Такое значение необходимо при защите силовых трансформаторов, крупных асинхронных двигателей, сварочных агрегатов. Пусковой ток асинхронного двигателя по данным производителей и в соответствии с IEC 60034-12 / ГОСТ 28327-89 достигает 5,5–8,5·Iн, а ток включения (бросок намагничивания) силового трансформатора — до 8–12·Iн в первые периоды после подачи напряжения. Характеристика C в таких случаях приводила бы к ложным отключениям при каждом пуске оборудования.
Применять характеристику D в бытовых и коммерческих сетях без специального обоснования не рекомендуется: высокий порог мгновенного расцепления означает, что в конце длинной кабельной линии с высоким сопротивлением ток КЗ может оказаться ниже нижней границы мгновенного расцепления (10·In). В таком случае электромагнитный расцепитель не сработает мгновенно, что создаёт угрозу для людей и кабельной линии.
Номинальный ток In — ток, который автомат выдерживает неограниченно долго при температуре окружающей среды +30 °C (контрольная температура по ГОСТ IEC 60898-1-2020). Стандартный ряд номиналов бытовых автоматов: 6, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 А.
Основное правило: номинальный ток автомата не должен превышать допустимый длительный ток защищаемого кабеля. Автомат обязан защищать кабель от теплового разрушения изоляции — именно это является основной функцией тепловой защиты. Значения допустимых токов для медных кабелей приведены в ПУЭ-7, таблица 1.3.4 (провода и шнуры с резиновой и ПВХ-изоляцией) и таблица 1.3.6 (кабели в оболочке). Нормы рассчитаны для температуры окружающего воздуха +25 °C; при иных условиях прокладки и температуре среды применяются поправочные коэффициенты ПУЭ-7.
Приведённые токи соответствуют условию открытой прокладки проводников на воздухе при температуре +25 °C. При прокладке в трубе или пучком, при температуре среды выше +25 °C, а также при нескольких совместно проложенных нагруженных цепях значения необходимо снижать путём умножения на поправочные коэффициенты, указанные в ПУЭ-7 (таблицы 1.3.12, 1.3.13 и пункт 1.3.10). Следует также учитывать, что нормы ПУЭ-7 для проводников с резиновой и ПВХ-изоляцией ориентированы на допустимую температуру жилы +65 °C.
Для однофазной цепи расчётный ток определяется по формуле: I = P / (U · cosφ), где P — потребляемая активная мощность (Вт), U — напряжение сети (230 В), cosφ — коэффициент мощности нагрузки. Для активных нагрузок cosφ = 1, для асинхронных двигателей — как правило, 0,75–0,90. Для трёхфазной цепи: I = P / (√3 · U · cosφ · η), где U — линейное напряжение (400 В), η — КПД двигателя.
Отключающая способность — максимальный ожидаемый ток короткого замыкания, который аппарат способен безопасно отключить. Это критический параметр: если ток КЗ в сети превышает заявленное значение, при аварии аппарат не сможет корректно погасить электрическую дугу, что грозит его разрушением, пожаром и поражением электрическим током.
Для бытовых автоматов (по ГОСТ IEC 60898-1-2020) используется параметр Icn — номинальная отключающая способность при коротком замыкании. Стандартные значения Icn: 1500, 3000, 4500, 6000, 10 000 А. После отключения тока, равного Icn, аппарат может утратить работоспособность.
Для промышленных автоматов (по ГОСТ IEC 60947-2-2021) используются два параметра: Icu — предельная отключающая способность (после одного отключения тока Icu аппарат может утратить работоспособность) и Ics — рабочая отключающая способность (после отключения тока Ics аппарат полностью сохраняет работоспособность). Значение Ics выражается как доля от Icu: 25%, 50%, 75% или 100%. Для бытовых аппаратов по ГОСТ IEC 60898-1-2020 рабочая отключающая способность Ics ≥ 0,75·Icn.
Для корректного выбора необходимо знать ожидаемый ток КЗ в точке установки автомата. Он определяется расчётным путём по параметрам трансформатора и полному сопротивлению кабельной линии. В бытовых вводных щитах жилых домов ток КЗ, как правило, не превышает 6 кА, что позволяет использовать бытовые автоматы с Icn = 6000 А. На промышленных объектах с трансформаторами мощностью 630 кВА и более ожидаемые токи КЗ могут составлять 16–25 кА и выше — здесь необходимы промышленные аппараты с соответствующим Icu.
Корректный выбор автомата включает последовательное определение пяти взаимосвязанных параметров, при этом каждый последующий шаг опирается на результаты предыдущего.
Дано: трёхфазный асинхронный двигатель 7,5 кВт, 400 В, cosφ = 0,85, КПД = 0,88, паспортный номинальный ток 16 А, кратность пускового тока по паспорту — 6·Iн, то есть пусковой ток равен 96 А.
Выбираем автомат с характеристикой C. Для номинала C20: нижняя граница мгновенного расцепления составляет 5·20 = 100 А. Пусковой ток 96 А не достигает нижней границы — мгновенного отключения при нормальном пуске не произойдёт. Тепловой расцепитель при токе 20 А обеспечивает защиту двигателя и кабеля от длительной перегрузки. Для питания двигателя с кабелем сечением 4 мм² (допустимый ток по ПУЭ-7 — 38 А при открытой прокладке) номинал 20 А не превышает допустимый ток кабеля. Выбор: автомат C20.
Для более точной тепловой защиты двигателей рекомендуется применять специализированные автоматы для защиты двигателей (motor protection circuit breakers, MPCB) с регулируемым тепловым расцепителем, которые дополнительно обеспечивают защиту от несимметрии фаз и работы двигателя в режиме заторможенного ротора.
Тепловой расцепитель любого автоматического выключателя калибруется при контрольной температуре +30 °C по ГОСТ IEC 60898-1-2020. Отклонение рабочей температуры от контрольной изменяет фактический ток срабатывания теплового расцепителя. При температуре выше +30 °C биметаллическая пластина уже частично нагрета окружающей средой — аппарат будет срабатывать при токе, меньшем номинального. При температуре ниже +30 °C — наоборот, порог срабатывания повышается.
Конкретные поправочные коэффициенты устанавливаются производителем аппарата и приводятся в технических каталогах. Для большинства стандартных модульных автоматов при рабочей температуре в щите +40 °C снижение фактического тока срабатывания составляет порядка 8–13% от номинального. При монтаже в закрытом щите без вентиляции или при установке нескольких аппаратов вплотную необходимо либо учитывать этот эффект при выборе номинала, либо выбирать автоматы с соответствующей температурной категорией по ГОСТ IEC 60898-1-2020.
Автоматический выключатель обеспечивает защиту цепи по двум независимым каналам: тепловой расцепитель реагирует на длительную перегрузку, электромагнитный — мгновенно отключает ток короткого замыкания. Характеристика B оптимальна для активных нагрузок без пусковых токов; C — универсальный выбор для большинства промышленных и бытовых цепей с умеренными пусками; D — для трансформаторов, сварочных агрегатов и мощных двигателей с высоким пусковым током. Номинал всегда согласовывается с допустимым током кабеля по ПУЭ-7, а отключающая способность Icn или Icu — с расчётным током КЗ в точке установки. Выполнение всех трёх условий одновременно обеспечивает надёжную и безопасную работу электроустановки в соответствии с требованиями действующей нормативной базы.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.