Основные характеристики автоматических выключателей

1. Номинальное рабочее напряжение U_e (В) – значение напряжения на которое рассчитан выключатель, и которому соответствуют другие параметры выключателя. Обычно выражается как напряжение между фазами. Указанное напряжение означает максимальное допустимое значение в течение длительного времени. При меньших напряжениях отдельные характеристики могут изменяться и даже улучшаться, например отключающая способность.

2. Номинальное напряжение изоляции U_I (кВ)

Характеризует изоляционные свойства аппарата, определяется в ходе его испытаний высоким напряжением (импульсным и промышленной частоты).

3. Номинальное импульсное напряжение U_Imp (кВ)

Номинальное импульсное выдерживаемое напряжение – пиковое значение импульсного напряжения заданной формы и полярности, которое может выдержать аппарат без повреждений.

4. Номинальный длительный ток выключателя I_U (А) (номинальный токвыключателя ) – значение тока, которое выключатель может проводить неограниченное время (недели, месяцы или даже годы). Это наибольший ток, который автоматический выключатель может проводить в продолжительном режиме при температуре окружающего воздуха 40°С по стандарту ГОСТ Р 50030.2-99 и 30°С по стандарту ГОСТ Р 50345-99. При более высоких температурах значение номинального тока уменьшается. Обычно номинальный ток выключателя равен наибольшему значению номинального тока защитного расцепителя, предусмотренного для данной конструкции выключателя. Данный параметр используется для определения типоразмера автоматического выключателя.

5. Номинальный ток I_n (А) – значение тока, характеризующее защитный расцепитель, установленный на автоматический выключатель. Именно этот ток соотносится с номинальным (расчетным) током нагрузки, защищаемой автоматическим выключателем.

6. Номинальная одноразовая предельная коммутационная способность выключателя (ОПКС) I _{c u} (кА) при коротком замыкании (предельная отключающая способность) – действующее значение периодической составляющей тока КЗ, которое АВ может отключить

Это наибольший ток короткого замыкания, который автоматический выключатель способен отключить при заданном напряжении и коэффициенте мощности. Испытания на I _{c U} проводятся по схеме О – t – ВО, где О – отключение, t – выдержка времени, ВО – включение с последующим автоматическим отключением.

В ходе испытания контролируются изоляционные свойства автоматического выключателя, которые не должны снижаться ниже допустимого предела. Ток, при котором автоматический выключатель сохраняет свои изоляционные свойства и способность к отключению в соответствии с требованиями стандарта, обозначается I _{c n} .

7. Номинальная рабочая предельная коммутационная способность (ПКС) I_cs, % (рабочая отключающая способность) – действующее значение периодической составляющей тока КЗ, которое АВ может отключить в определенном тестовом цикле.

Это величина выражается в % от I _{c U} : 25% (только для категории А), 50%, 75% или 100%. Автоматический выключатель должен нормально работать после неоднократного отключения тока I _cs при испытании в последовательности О–ВО–ВО.

На автоматические выключатели часто наносят два значения отключающей способности. Это объясняется тем, что в разных стандартах используются разные условия испытаний:

- – стандарт ГОСТ Р 50345-99 (I EC 60898) для аппаратов бытового и аналогичного назначения, где при неквалифицированном обращении возможно неоднократное включение неисправной цепи. Наибольшая отключающая способность (в А) указывается в прямоугольнике без указания единицы измерения.

- 10 кA – стандарт ГОСТ Р 50030.2-99 (IEC 60947-2) для всех применений, где требуется определенная квалификация обслуживающего персонала. В этом случае наибольшая отключающая способность указывается с единицей измерения (кA).

Значение отключающей способности должно соотносится с величиной тока КЗ в месте установки самого АВ и должны выполняться следующие условия I_{cu >} I _к , I_cs > I _к.

8. Номинальная наибольшая включающая способность I_cm (кА, пиковое значение) – максимальное ожидаемое значение тока, при котором автоматический выключатель обязан включиться. При переменном токе это значение должно быть не ниже, чем его номинальная предельная отключающая способность, умноженная на коэффициент «n». В соответствующей таблице (табл. 2 ГОСТ Р 50030.2) представлены значения коэффициента «n».

Отключающая способность Icu, кА	Коэффициент мощности	n
4,5 < Icu ≤ 6	0,7	1,5
6 < Icu ≤ 10	0,5	1,7
10 < Icu ≤ 20	0,3	2,0
20 < Icu ≤ 50	0,25	2,1
50 < Icu	0,2	2,2

Аппараты, не имеющие функции защиты (например, выключатели нагрузки), должны выдерживать (т.е. пропускать «через себя») ток короткого замыкания, значение и длительность которого определяются параметрами срабатывания присоединенного аппарата защиты.

9. Номинальный кратковременно выдерживающий сквозной ток I_cw (кА) – действующее значение переменного тока, который АВ способен выдержать без ухудшения характеристик за определенное время, предпочтительными значениями которого являются 1 и 3 сек.

Это ток короткого замыкания, который автоматический выключатель категории В способен выдерживать в течение установленного времени без изменения своих характеристик. Этот параметр используется для обеспечения селективности срабатывания аппаратов. Для переменного тока – это действующее значение периодической составляющей ожидаемого тока короткого замыкания, который рассматривают как неизменный на протяжении определенного короткого времени. Длительность прохождения I _{c w} должна составлять, по крайней мере, не менее 0,05 c. Значение I _{c w} указывается для тока, действующего в течение 1с. Для других длительностей надо вводить соответствующие обозначения, например I _{c w 0,2} . При этом необходимо убедиться в том, что величина I ² t _факт до момента срабатывания расположенного ниже аппарата защиты действительно меньше, чем I _{c w} ² t_факт. Соответствующий выключатель может оставаться замкнутым до тех пор, пока значение I ² t не превысит значения I _{c w} ² умноженного на одну секунду.

Номинальный кратковременно выдерживаемый ток должен быть не ниже 12 I_n или 5 кА (использовать большее значение) для АВ с номинальным током до 2500А и не ниже 30кА - для АВ с номинальным током выше 2500А.

Примечание. Категории применения автоматических выключателей

Категория А. Выключатели, не предназначенные специально для обеспечения селективности в условиях короткого замыкания относительно других устройств защиты от коротких замыканий, последовательно присоединенных со стороны нагрузки, то есть без заданной кратковременной выдержки времени, предусматриваемой для обеспечения селективности в условиях короткого замыкания, а поэтому без номинального кратковременного выдерживаемого тока.

Категория В. Выключатели, специально предназначенные для обеспечения селективности в условиях короткого замыкания относительно других устройств защиты от коротких замыканий, последовательно присоединенных со стороны нагрузки, то есть с заданной кратковременной выдержкой времени (которая может быть регулируемой). Такие выключатели обязаны иметь в качестве характеристики номинальный кратковременно выдерживаемый сквозной ток I_cw.

Стандарты, регламентирующие технические характеристики

Основные технические характеристики регламентируются следующими стандартами на автоматические выключатели:

1. Стандарт ГОСТ Р 50345-99 (IEC 60898) определяет требования к аппаратам бытового и аналогичного назначения, а также ко всем случаям, когда потребители устройств не обладают достаточной квалификацией. Стандарт применяется к аппаратам, имеющим максимальные значения: номинального тока 125 А, ОПКС не более 25 000 А и номинального рабочего напряжения 440 В. Уставка теплового расцепителя составляет от 1,05 до 1,3 I_n. Стандарт определяет диапазоны токов для мгновенных расцепителей типов В (от 3 I_n до 5 I_n), С (от 5 I_n до 10 I_n) и D (от 10 I_n до 50 I_n). Аппараты, соответствующие стандарту IEC 60898 в диапазоне соответствующих характеристик, могут также использоваться в промышленных установках.

2. Стандарт ГОСТ Р 50030.2-99 (IEC 60947-2) определяет требования к аппаратам промышленного применения, обслуживаемых квалифицированным персоналом. У этого класса аппаратов возможно регулирование всех характеристик (I_r , I_m и т.д.). Для I_r=I_n срабатывание от перегрузки должно происходить при токе от 1,13 до 1,45 I_n.

Время отключения автоматических выключателей

Полное время отключения автоматического выключателя включает в себя собственное время отключения и время гашения дуги. Продолжительность гашения дуги зависит от эффективности работы дугогасительного устройства.

Рис. 2.12. Классификация автоматических выключателей по полному времени отключения: а) – быстродействующий, б) – нормальный, в) – селективный; 1 – момент короткого замыкания, 2 – начало воздействия на расцепляющее устройство, 3 –начало расхождения контактов; t с– собственное время отключения выключателя, t г– время гашения дуги, t co– время срабатывания отсечки – уставка времени для обеспечения селективности, I раб– рабочий ток сети, I co– ток срабатывания отсечки (уставка), I к– установившееся значение тока короткого замыкания

 

По полному времени автоматические выключатели условно классифицируют следующим образом:

а) токоограничивающие выключатели – отключают токи короткого замыкания в первый полупериод после возникновения тока короткого замыкания, то есть со временем меньше 0,01с.

б) нормальные быстродействующие выключатели – отключают токи короткого замыкания в течение 0,02 – 0,1с;

в) селективные выключатели – это такие АВ, где создаётся специальная выдержка времени после получения импульса на срабатывание. Предназначены для обеспечения селективности защиты.