Час-струмові характеристики автоматичних вимикачів (В, С, D)

Здрастуйте, шановні читачі та гості сайту «Нотатки електрика».

Ви напевно помічали, що на корпусах модульних автоматів зображені латинські літери: B, C або D. Так ось вони позначають час-струмовий характеристику цього автомата, або іншими словами, струм миттєвого розчеплення.

Згідно Госту Р 50345-99, п. 3.5.17 — це найменша величина струму, при якому автоматичний вимикач спрацює (відключиться) без витримки часу, тобто це його електромагнітна захист.

В цьому ж Гост Р 50345-99, п. 5.3.5, говориться, що всього існує три стандартні характеристики (типи миттєвого розчеплення):

• B — електромагнітний розчіплювач (ЕР) спрацьовує в межах від 3 до 5-кратного струму від номінального (3·In до 5·In)
• C — (ЕР) спрацьовує в межах від 5 до 10-кратного струму від номінального (5·In до 10·In)
• D — (ЕР) спрацьовує в межах від 10 до 20-кратного струму від номінального (10·In до 20·In, але іноді зустрічаються і 10·In до 50·In)

In – номінальний струм автоматичного вимикача.

Крім характеристик типу В, С і D, існують і не стандартні характеристики типу А, і Z, але про них я розповім Вам в наступний раз. Щоб не пропустити вихід нових статей, підписуйтесь на розсилку сайту.

Розглянемо кожен вид характеристики більш докладно на прикладі модульних автоматичних вимикачів ВМ63-1 серії OptiDin та Optima від виробника КЭАЗ (Курський Електроапаратний завод).

Час-струмовий характеристика типу В

Розглянемо час-струмовий характеристику на прикладі автоматичних вимикачів ВМ63-1 від КЭАЗ. Один автомат з номінальним струмом 10 (А), а інший — 16 (А).

Зверніть увагу, що обидва автомати мають характеристику, що чітко видно з маркування на їх корпусі: В10 і В16.

Для наочності за допомогою, вже відомого Вам, випробувального приладу РЕТОМ-21 перевіримо заявлені характеристики даних автоматів.

Але спочатку кілька слів про графіку.

Ось графік час-струмової характеристики (скорочено, ВТХ) типу:

На ньому показана залежність часу відключення автоматичного вимикача від протікає через нього струму. Вісь Х — це кратність струму в ланцюзі до номінальному струму автомата (I/In). Вісь У — час спрацьовування, в секундах.

Запам’ятайте!!! Час-струмові характеристики практично всіх автоматів зображуються при температурі +30°С.

Графік розділений двома лініями, які й визначають розкид часу спрацьовування зон теплового і електромагнітного розчіплювачів автомата. Верхня лінія — це холодне стан, тобто без попереднього пропускання струму через автомат, а нижня лінія — це гаряче стан автомата, який тільки що був в роботі або відразу ж після його спрацьовування.

Пунктирна лінія на графіку — це верхня границя (межа) для автоматів з номінальним струмом менше 32 (А).

1. Струми умовного нерасцепления (1,13·In)

У кожного автомата є таке поняття, як «умовний струм нерасцепления» і він завжди дорівнює 1,13·In. При такому струмі автомат не відключиться протягом 1 години (для автоматів з номінальним струмом менш 63А) та протягом 2 годин (для автоматів з номінальним струмом понад 63А).

Точку умовного нерасцепления автомата (1,13·In) завжди відображають на графіку. Якщо провести пряму, то видно, що пряма йде як би в нескінченність і з нижньою лінією графіка перетинається в точці 60-120 хвилин.

Наприклад, автомат з номінальним струмом 10 (А). При протіканні через нього струму 1,13·In = 11,3 (А) його тепловий розчіплювач не спрацює протягом 1 години.

Ще приклад, автомат з номінальним струмом 16 (А). При протіканні через нього струму 1,13·In = 18,08 (А) його тепловий розчіплювач не спрацює протягом 1 години.

Ось значення струмів умовного нерасцепления» для різних номіналів:

• 10 (А) — 11,3 (А)
• 16 (А) — 18,08 (А)
• 20 (А) — 22,6 (А)
• 25 (А) — 28,25 (А)
• 32 (А) — 36,16 (А)
• 40 (А) — 45,2 (А)
• 50 (А) — 56,5 (А)

2. Струми умовного розчеплення (1,45·In)

Є ще поняття, як «умовний струм розчеплення автомата і він завжди дорівнює 1,45·In. При такому струмі автомат вимикається за час не більше 1 години (для автоматів з номінальним струмом менш 63А) і за час не більше 2 годин (для автоматів з номінальним струмом понад 63А).

До речі, точку умовного розчеплення автомата (1,45·In) практично завжди відображають на графіку. Якщо провести пряму, то видно, що пряма перетинає графік в двох точках: нижню лінію в точці 40 секунд, а верхню — в точці 60-120 хвилин (в залежності від номіналу автомата).

Таким чином, автомат з номінальним струмом 10 (А) протягом години, не відключаючись, може тримати навантаження близько 14,5 (А), автомат з номінальним струмом 16 (А) — близько 23,2 (А). Але це за умови, що автомати спочатку були в холодному стані, в іншому випадку час їх відключення буде знаходитися в межах від 40 секунд до однієї години.

Ось значення струмів умовного розчеплення» для різних номіналів:

• 10 (А) — 14,5 (А)
• 16 (А) — 23,2 (А)
• 20 (А) — 29 (А)
• 25 (А) — 36,25 (А)
• 32 (А) — 46,4 (А)
• 40 (А) — 58(А)
• 50 (А) — 72,5 (А)

Ось про це не варто забувати при виборі перерізу проводів і кабелів для електропроводки (ось Вам таблиця в допомогу).

От уявіть собі, що кабель перетином 2,5 кв. мм Ви захищаєте автоматом на 20 (А). Раптом з деяких причин Ви перевантажили лінію до 29 (А). Автомат 20 (А) може не відключатися протягом цілої години, а по кабелю буде йти струм, який значною мірою перевищує його довгостроково-допустимий струм (25). За цей час кабель сильно нагріється і розплавиться, що може призвести до займання або короткого замикання. А якщо ще врахувати те, що останнім часом виробники кабельної продукції навмисно занижують перерізу жив, то ситуація тим більше посилюється.

В принципі, вибір номіналів автоматичних вимикачів це окрема тема для статті. Я лише навів тут одну з найбільш поширених помилок. Якщо цікаво, то почитайте мою статтю, де я детально розбирав помилки одного горе-електрика і переробляв за ним його «творчість».

Особисто я рекомендую захищати кабелі наступним чином:

• 1,5 кв. мм — захищаємо автоматом на 10 (А)
• 2,5 кв. мм — захищаємо автоматом на 16 (А)
• 4 кв. мм — захищаємо автоматом на 20 (А) і 25 (А)
• 6 кв. мм — захищаємо автоматом на 25 (А) і 32 (А)
• 10 кв. мм — захищаємо автоматом 40 (А)
• 16 кв. мм — захищаємо автоматом 50 (А)

Для зручності всі дані я звів в одну таблицю:

Перевірити розглянуті автомати на струми умовного нерасцепления і умовного розчеплення у мене немає часу, тому перейдемо до їх подальшої перевірки — це форсований режим перевірки при струмі, рівному 2,55·In.

3. Перевірка теплового розчеплювача при струмі 2,55·In

Згідно Госту Р 50345-99, п. 9.10.1.2 і таблиці №6, якщо через автоматичний вимикач буде проходити струм, рівний 2,55·In, то він повинен відключитися за час не менш 1 секунди з гарячого стану та не більше 60 секунд з холодного стану (для автоматів з номінальним струмом менш 32А) і не більше 120 секунд з холодного стану (для автоматів з номінальним струмом понад 32А).

На графіку нижче Ви можете бачити, що нижня межа по відключенню взято з невеликим запасом, тобто не 1 секунду, а 4 секунди. На те є право у виробників автоматів. Ось тому вони завжди до кожного автомата прикладають свою ВТХ, яка, природно, що задовольняє всім вимогам Госту Р 50345-99.

Перевіримо!

Автомат ВМ63-1 від КЭАЗ з номінальним струмом 10 (А) при струмі 25,5 (А) повинен відключитися за час не менш 1 секунди з гарячого стану та не більше 60 секунд з холодного стану.

Перший раз автомат відключився за час 14,41 (сек.), а другий раз — 11,91 (сек.).

Автомат ВМ63-1 від КЭАЗ з номінальним струмом 16 (А) при струмі 40,8 (А) повинен відключитися за час не менш 1 секунди з гарячого стану та не більше 60 секунд з холодного стану.

Перший раз автомат відключився за час 13,51 (сек.), а другий раз — 7,89 (сек.).

Додатково можна перевірити тепловий розчіплювач, наприклад, при двократному струмі від номінального, але в рамках даної статті я цього робити не буду. На сайті є вже досить статей про прогрузку різних автоматичних вимикачів, як побутового, так і промислового виконання. Ось знайомтесь:

• Методика перевірки автоматичних вимикачів промислового призначення на прикладі ВА57-31
• Несправність і ремонт автомата А3144 з номінальним струмом 600 (А)
• Заводський шлюб! Випробування автоматичного вимикача А3712
• Автомати якого виробника вибрати?! ВА47-29 від IEK проти iK60N від Schneider Electric

4. Перевірка електромагнітного розчеплювача при струмі 3·In

Згідно Госту Р 50345-99, п. 9.10.2.1 і таблиці №6, якщо через автоматичний вимикач буде проходити струм, рівний 3·In, то він повинен відключитися за час не менше 0,1 секунди. Верхня межа по часу Гост Р 50345-99 не визначений, і в автоматів різних виробників тут може спостерігатися не великий розкид в межах від 1 до 10 секунд.

Дивно, звичайно, адже мова йде про електромагнітне расцепителе і він повинен спрацьовувати без витримки часу. Але тим не менш, при струмі 3·In електромагнітний розчіплювач ще не спрацьовує і за фактом автомат відключається від теплового розчіплювача. Ось саме тому виміряне значення петлі фаза-нуль

порівнюють з струмом не 3·In, а з 5·In, враховуючи коефіцієнт 1,1.

Автомат ВМ63-1 від КЭАЗ з номінальним струмом 10 (А) при струмі 30 (А) повинен відключитися за час не менше 0,1 секунди.

Перший раз автомат відключився за час 8,71 (сек.), а другий раз — 8,11 (сек.).

Автомат ВМ63-1 від КЭАЗ з номінальним струмом 16 (А) при струмі 48 (А) повинен відключитися за час не менше 0,1 секунди.

Перший раз автомат відключився за час 8,16 (сек.), а другий раз — 6,25 (сек.).

5. Перевірка електромагнітного розчеплювача при струмі 5·In

Згідно Госту Р 50345-99, п. 9.10.2.1 і таблиці №6, якщо через автоматичний вимикач буде проходити струм, що дорівнює 5·In, то він повинен відключитися за час менше 0,1 секунди.

Автомат ВМ63-1 від КЭАЗ з номінальним струмом 10 (А) при струмі 50 (А) повинен відключитися за час менше 0,1 секунди.

Перший раз автомат відключився за час 7,8 (мсек.), а другий раз — 7,7 (мсек.).

Автомат ВМ63-1 від КЭАЗ з номінальним струмом 16 (А) при струмі 80 (А) повинен відключитися за час менше 0,1 секунди.

Перший раз автомат відключився за час 8,5 (мсек.), а другий раз — 8,4 (мсек.).

Як бачите, обидва автомата повністю відповідають вимогам Госту Р 50345-99 і заявленим характеристикам заводу-виробника КЭАЗ.

Кому цікаво, як проходила прогрузки автоматів, то дивіться відеоролик:

Автомати з характеристикою застосовуються для захисту розподільних і групових кіл з великими довжинами кабелів і малими струмами короткого замикання переважно з активним навантаженням, наприклад, електричні печі, електричні нагрівачі, ланцюги освітлення.

Але чомусь у магазинах їх кількість завжди обмежена, т. к. на думку продавців найбільш поширеними є автомати з характеристикою С. З чого це раптом?! Цілком логічно і доцільно для групових ліній ланцюгів освітлення і розеток застосовувати саме автомати з характеристикою типу В, а в якості вступного автомата встановлювати автомат з характеристикою (це один з варіантів). Так хоч якимось чином буде дотримана селективність, і при короткому замиканні де-небудь в лінії разом з відходять автоматом не буде вимикатися ввідний автомат і «гасити» всю квартиру. Але про селективності я ще розкажу Вам більш докладно в інший раз.

Час-струмовий характеристика типу З

Ось її графік:

Автомати з характеристикою За застосовуються в основному для захисту трансформаторів і двигунів з невеликими пусковими струмами. Також їх можна використовувати для живлення ланцюгів освітлення. Знайшли вони досить широке поширення в житловому фонді, хоча свою думку про це я висловив трохи вище.

Увага! Більш детальніше про час-струмовий характеристику Із читайте в моїй окремій статті.

Час-струмовий характеристика типу D

Графік:

За графіком видно наступне:

1. Струми умовного нерасцепления (1,13·In) і струми умовного розчеплення (1,45·In), але про них я розповім трохи нижче.

2. Якщо через автоматичний вимикач буде проходити струм, рівний 2,55·In, то він повинен відключитися за час не менш 1 секунди в гарячому стані і не більше 60 секунд в холодному стані (для автоматів з номінальним струмом менш 32А) і не більше 120 секунд в холодному стані (для автоматів з номінальним струмом понад 32А).

3. Якщо через автоматичний вимикач буде проходити струм, рівний 10·In, то він повинен відключитися за час не менше 0,1 секунди.

4. Якщо через автоматичний вимикач буде проходити струм, рівний 20·In, то він повинен відключитися за час менше 0,1 секунди.

Автомати з характеристикою D застосовуються в основному для захисту електричних двигунів з частими запусками або значними пусковими струмами (важкий пуск).

Зміна характеристик розчеплення автоматів

Як я вже говорив на початку статті, всі характеристики зображуються при температурі навколишнього повітря +30°С. Тому, щоб дізнатися час відключення автоматів при інших температурах, необхідно враховувати наступні поправочні коефіцієнти:

1. Температурний коефіцієнт навколишнього повітря — Кt.

Думаю тут все зрозуміло з графіка. Чим нижче температура повітря, тим значення коефіцієнта більше, а значить і збільшується номінальний струм автомата, іншими словами, його навантажувальна здатність. Або, навпаки, чим гарячіше, тим навантажувальна здатність автомата стає менше. Адже не дарма, в жарких приміщеннях або літню спеку багато помічають часті відключення автоматів, хоча навантаження зовсім не змінювалася. Відповідь криється в цьому графіку.

2. Коефіцієнт, що враховує кількість поруч встановлених автоматів — Кп.

Тут теж ніяких премудростей немає. Коли в одному ряду встановлено кілька автоматів, то вони передають своє тепло поруч стоять автоматів. Цей графік враховує конвекцію тепла і видає коригуючий коефіцієнт, що враховує цей фактор.

Логіка проста. Чим більше у рядку автоматів, тим більше зменшується їх навантажувальна здатність.

Далі необхідно знайти струм, наведений до умов навколишнього повітря і монтажу:

In* = In · Кt · Кп

Як ці два коефіцієнта застосувати на практиці?

Для цього розглянемо приклад. Щиток стоїть на вулиці, в ньому встановлені 4 автомата — один вступної (ВА47-29 С40) і три групових (ВА47-29 С16). Температура навколишнього повітря становить -10°С.

Знайдемо поправочні коефіцієнти для групового автомата ВА47-29 С16:

• Кt = 1,1
• Кп = 0,82

Знайдемо струм, наведений до наших умов:

In* = In · Кt · Кп = 16 · 1,1 · 0,82 = 14,43 (А)

Таким чином, при визначенні часу спрацьовування автомата по характеристиці З кратність струму потрібно брати не як відношення I/In (I/16), а як I/In* (I/14,43).

Висновок

Все вищесказане у даній статті я представлю у вигляді загальної таблиці (можете сміливо копіювати її і користуватися):

Якщо Ви помітили, то різницею між часом-струмовими характеристиками В, С і D є тільки значення спрацьовування електромагнітного розчіплювача. По тепловому захисту вони працюють в одних інтервалах часу.

P. S. Сподіваюся, що після прочитання цієї статті Ви зможете самостійно визначати межі часу спрацьовування будь-яких автоматичних вимикачів, а також правильно розраховувати перерізу проводів під номінали автоматів.