Таблица 1. Основные время-токовые характеристики автоматических выключателей
← Вернуться к навигации по таблицам| Характеристика | Диапазон мгновенного расцепления | Время срабатывания при токе мгновенного расцепления | Основное применение |
|---|---|---|---|
| B | 3-5 In | < 0,1 с | Освещение, розеточные группы, резистивная нагрузка |
| C | 5-10 In | < 0,1 с | Смешанная нагрузка, общее применение |
| D | 10-20 In | < 0,1 с | Электродвигатели, трансформаторы |
| K | 8-12 In (AC) 10-14 In (DC) |
< 0,1 с | Индуктивная нагрузка, двигатели |
| Z | 2-3 In | < 0,1 с | Электроника, чувствительное оборудование |
Таблица 2. Диапазоны токов мгновенного расцепления по ГОСТ IEC 60898-1-2020
← Вернуться к навигации по таблицам| Тип характеристики | Испытательный ток (нижняя граница) | Время расцепления | Испытательный ток (верхняя граница) | Время расцепления |
|---|---|---|---|---|
| B | 3 In | ≥ 0,1 с | 5 In | < 0,1 с |
| C | 5 In | ≥ 0,1 с | 10 In | < 0,1 с |
| D | 10 In | ≥ 0,1 с | 20 In | < 0,1 с |
Таблица 3. Время срабатывания теплового расцепителя
← Вернуться к навигации по таблицам| Испытательный ток | Начальное состояние | Время срабатывания для In ≤ 63A | Время срабатывания для In > 63A |
|---|---|---|---|
| 1,13 In | Холодное | ≥ 1 час (не расцепляется) | ≥ 2 часа (не расцепляется) |
| 1,45 In | Сразу после предыдущего испытания | < 1 час | < 2 часа |
| 2,55 In | Холодное | 1 с < t < 60 с | 1 с < t < 120 с |
Таблица 4. Сравнение характеристик по разным стандартам
← Вернуться к навигации по таблицам| Параметр | ГОСТ Р 50345-2010 (МЭК 60898-1) |
ГОСТ 50030.2 (МЭК 60947-2) |
|---|---|---|
| Область применения | Бытовые и аналогичные установки | Промышленные установки |
| Условный ток нерасцепления | 1,13 In | 1,05 In |
| Условный ток расцепления | 1,45 In | 1,3 In |
| Характеристики | B, C, D | K, Z, L, MA и др. |
| Максимальный ток | 125 А | Без ограничений |
Таблица 5. Области применения автоматов с различными характеристиками
← Вернуться к навигации по таблицам| Характеристика | Типичные нагрузки | Примеры применения | Пусковые токи |
|---|---|---|---|
| B | Активная нагрузка | Освещение, нагреватели, розетки в жилых помещениях | Минимальные |
| C | Смешанная нагрузка | Групповые линии, офисы, небольшие двигатели | Умеренные (до 5-7 In) |
| D | Высокоиндуктивная | Мощные двигатели, сварочные аппараты, трансформаторы | Высокие (10-12 In) |
| K | Двигатели | Насосы, вентиляторы, компрессоры | Высокие (8-10 In) |
| Z | Электроника | ИТ-оборудование, измерительные цепи | Минимальные |
Полное оглавление статьи
- Введение в время-токовые характеристики
- Действующие стандарты и нормативная база
- Принципы работы расцепителей автоматических выключателей
- Характеристики типа B, C, D по ГОСТ Р 50345-2010
- Характеристики типа K и Z для промышленного применения
- Расчеты и примеры выбора характеристик
- Практические рекомендации по применению
1. Введение в время-токовые характеристики
Время-токовая характеристика (ВТХ) автоматического выключателя представляет собой зависимость времени срабатывания защитного устройства от величины протекающего через него тока. Эта характеристика определяет, насколько быстро автомат отключит защищаемую цепь при возникновении сверхтоков различной величины.
На корпусе каждого автоматического выключателя указывается буквенное обозначение его характеристики (B, C, D, K или Z), за которым следует номинальный ток. Например, маркировка C16 означает автомат с характеристикой типа C и номинальным током 16 ампер.
Современные автоматические выключатели оснащены двумя типами расцепителей: тепловым (биметаллическая пластина) для защиты от перегрузок и электромагнитным (соленоид с сердечником) для защиты от коротких замыканий. Именно работа этих расцепителей определяет время-токовую характеристику автомата.
2. Действующие стандарты и нормативная база
В настоящее время автоматические выключатели производятся в соответствии с несколькими основными стандартами:
2.1. ГОСТ IEC 60898-1-2020
Данный стандарт идентичен международному стандарту IEC 60898-1:2019 и заменил ранее действовавший ГОСТ Р 50345-2010. Он распространяется на автоматические выключатели для бытового и аналогичного применения с номинальным током до 125 А и отключающей способностью до 25000 А. В соответствии с этим стандартом определены характеристики типов B, C и D.
Согласно требованиям ГОСТ IEC 60898-1-2020, условный ток нерасцепления составляет 1,13In, а условный ток расцепления - 1,45In. Это означает, что при токе 1,13 от номинального автомат не должен отключаться в течение часа (для номиналов до 63А) или двух часов (свыше 63А). С 25 февраля 2023 года действует поправка к данному стандарту.
2.2. ГОСТ IEC 60947-2-2021
Этот стандарт предназначен для промышленных автоматических выключателей и заменил предыдущие версии ГОСТ IEC 60947-2-2014 и ГОСТ Р 50030.2-2010. Стандарт основан на международном стандарте IEC 60947-2:2016 с изменениями Amd.1:2019. Он определяет характеристики типов K, Z и других специальных типов. Автоматы по этому стандарту имеют более чувствительные тепловые расцепители: условный ток нерасцепления составляет 1,05In, а условный ток расцепления - 1,3In.
2.3. Немецкий стандарт DIN VDE 0660-101
Многие европейские производители также ориентируются на немецкий стандарт DIN VDE, который во многом аналогичен МЭК 60947-2. Продукция ведущих производителей, таких как ABB, Schneider Electric, часто соответствует одновременно нескольким стандартам.
3. Принципы работы расцепителей автоматических выключателей
3.1. Тепловой расцепитель
Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, состоящую из двух металлов с различными коэффициентами теплового расширения. При протекании тока пластина нагревается и изгибается, воздействуя на механизм расцепления.
Тепловой расцепитель обеспечивает защиту от длительных перегрузок и имеет обратнозависимую время-токовую характеристику: чем больше ток перегрузки, тем быстрее происходит отключение.
3.2. Электромагнитный расцепитель
Электромагнитный расцепитель состоит из соленоида с подвижным сердечником. При достижении тока определенной величины (тока мгновенного расцепления) магнитное поле становится достаточным для втягивания сердечника, который воздействует на механизм отключения.
Время срабатывания электромагнитного расцепителя не превышает 0,1 секунды, что обеспечивает быструю защиту при коротких замыканиях.
4. Характеристики типа B, C, D по ГОСТ IEC 60898-1-2020
4.1. Характеристика B
Автоматические выключатели с характеристикой B имеют диапазон токов мгновенного расцепления от 3In до 5In. Это означает, что электромагнитный расцепитель гарантированно сработает при токе, превышающем номинальный в 5 раз, и гарантированно не сработает при токе менее 3In.
- Номинальный ток: 16 А
- Нижняя граница мгновенного расцепления: 16 × 3 = 48 А
- Верхняя граница мгновенного расцепления: 16 × 5 = 80 А
- При токе 48 А время отключения ≥ 0,1 с
- При токе 80 А время отключения < 0,1 с
Автоматы типа B применяются для защиты цепей с преимущественно активной нагрузкой: освещение, электронагреватели, розеточные группы в жилых помещениях. Они обеспечивают максимальную чувствительность к сверхтокам.
4.2. Характеристика C
Характеристика C является наиболее универсальной, с диапазоном токов мгновенного расцепления от 5In до 10In. Это золотая середина между чувствительностью и устойчивостью к кратковременным перегрузкам.
- Номинальный ток: 25 А
- Нижняя граница мгновенного расцепления: 25 × 5 = 125 А
- Верхняя граница мгновенного расцепления: 25 × 10 = 250 А
- Подходит для смешанной нагрузки с умеренными пусковыми токами
Автоматы типа C широко применяются в качестве вводных автоматов, для групповых линий в офисах, для защиты цепей с небольшими электродвигателями и люминесцентным освещением.
4.3. Характеристика D
Автоматические выключатели с характеристикой D имеют самый широкий диапазон - от 10In до 20In. Они предназначены для защиты цепей с оборудованием, имеющим высокие пусковые токи.
Типичное применение автоматов D - защита мощных электродвигателей, трансформаторов, сварочного оборудования. В бытовом секторе они практически не используются из-за низкой чувствительности к перегрузкам.
5. Характеристики типа K и Z для промышленного применения
5.1. Характеристика K
Автоматы с характеристикой K специально разработаны для защиты двигательной нагрузки. Они имеют диапазон мгновенного расцепления 8-12In для переменного тока и 10-14In для постоянного тока.
Особенность характеристики K заключается в оптимальном соотношении между защитой от коротких замыканий и устойчивостью к пусковым токам двигателей. Типичные области применения: насосы, вентиляторы, компрессоры, конвейеры.
5.2. Характеристика Z
Характеристика Z обеспечивает максимальную чувствительность с диапазоном мгновенного расцепления 2-3In. Это делает такие автоматы идеальными для защиты электронного оборудования и полупроводниковых устройств.
Автоматы типа Z применяются в цепях с чувствительной электроникой, измерительным оборудованием, компьютерной техникой, а также для защиты длинных кабельных линий с малыми токами короткого замыкания.
6. Расчеты и примеры выбора характеристик
6.1. Методика выбора характеристики
При выборе время-токовой характеристики автоматического выключателя необходимо учитывать следующие факторы:
1. Характер нагрузки. Для активной нагрузки (освещение, нагреватели) подходит характеристика B, для смешанной - C, для двигателей - D или K.
2. Величина пусковых токов. Необходимо, чтобы пусковой ток не превышал нижнюю границу диапазона мгновенного расцепления, иначе будут ложные срабатывания.
6.2. Практический пример расчета
Решение:
1. Номинальный ток двигателя: I = P/(√3 × U × cosφ × η) = 5500/(1,73 × 380 × 0,85 × 0,87) ≈ 11,3 А
2. Пусковой ток (принимаем кратность 7): Iпуск = 11,3 × 7 = 79,1 А
3. Выбираем автомат на 16 А
4. Проверка характеристики C16: 16 × 5 = 80 А > 79,1 А - подходит
5. Проверка характеристики B16: 16 × 3 = 48 А < 79,1 А - не подходит
Ответ: Выбираем автомат C16
6.3. Координация защит
При построении системы защиты важно обеспечить селективность - последовательное срабатывание автоматов от места повреждения к источнику питания. Для этого используют автоматы с разными характеристиками и номиналами.
Например, в жилом доме: на розеточные группы - B16, на групповые линии - C25, на вводе - D40. Это обеспечит отключение только поврежденного участка без обесточивания всего объекта.
7. Практические рекомендации по применению
7.1. Типовые решения для различных объектов
Жилые помещения:
- Освещение: автоматы B6, B10
- Розеточные группы: B16, C16
- Электроплита: C32, C40
- Ввод в квартиру: C25, C32, C40
Офисные помещения:
- Рабочие места: C16
- Серверная: Z10, Z16 для защиты оборудования
- Кондиционеры: C16, C25
- Групповые линии: C32, C40
Промышленные объекты:
- Станки и механизмы: D или K в зависимости от мощности
- Сварочное оборудование: D
- Освещение цехов: C
- Измерительные цепи: Z
7.2. Особенности эксплуатации
Важно помнить, что номинальный ток автомата указан для температуры окружающей среды +30°C. При повышении температуры номинальный ток снижается примерно на 5% на каждые 10°C. Также следует учитывать взаимный нагрев при установке нескольких автоматов в ряд.
7.3. Современные тенденции
В связи с широким распространением электронного оборудования и светодиодного освещения наблюдается тенденция к использованию более чувствительных характеристик. Все чаще применяются автоматы типа B вместо C, а для особо ответственного оборудования - типа Z.
Производители также разрабатывают новые характеристики для специфических применений. Например, характеристика MA (без теплового расцепителя) для систем пожарной безопасности, где недопустимо отключение при перегрузке.
Отказ от ответственности: Данная статья носит исключительно ознакомительный характер. Все расчеты и рекомендации приведены в качестве примеров. При проектировании и монтаже электроустановок необходимо руководствоваться действующими нормативными документами и привлекать квалифицированных специалистов. Автор не несет ответственности за последствия использования приведенной информации.
Источники информации:
1. ГОСТ IEC 60898-1-2020 "Аппаратура малогабаритная электрическая. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения. Часть 1. Автоматические выключатели для переменного тока"
2. ГОСТ IEC 60898-2-2021 "Автоматические выключатели для переменного и постоянного тока"
3. ГОСТ IEC 60947-2-2021 "Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 2. Автоматические выключатели"
4. Технические каталоги производителей ABB, Schneider Electric, Siemens (2024-2025)
5. DIN VDE 0660-101 "Низковольтная коммутационная аппаратура"
6. Поправка к ГОСТ IEC 60898-1-2020 от 25.02.2023
