36

Лабораторная работа 1

Построение защитной (времятоковой) характеристики автомата.

1. Цель работы

Опытное построение защитной характеристики автомата и сравнение ее с паспортной. Обеспечение селективности автоматов.

2. Теоретические сведения

Автоматы обеспечивают защиту от перегрузок, токов КЗ и оперативное включение и отключение цепей при полной нагрузке. Они могут оснащаться различными расцепителями максимального тока (тепловыми, электромагнитными или полупроводниковыми), независимым расцепителем и расцепителем минимального напряжения. Наиболее массовое применение имеют модульные автоматы с комбинированным нерегулируемым расцепителем (сочетание теплового с электромагнитным). Тепловой расцепитель обеспечивает защиту от перегрузки с обратно зависимой от тока характеристикой, а электромагнитный – от токов КЗ без выдержки времени. Полупроводниковые расцепители имеют возможность регулирования уставки тока и времени срабатывания и ,как правило, устанавливаются на автоматах с большими номинальными токами (более 400 А). Автоматы с такими расцепителями называют селективными.

Технические характеристики автоматов с комбинированным расцепителем:

U_Н – номинальное напряжение, В;

I_НА – номинальный ток автомата, А;

I_НР – номинальный ток расцепителя, А;

I_КЗ.Д – предельная коммутационная способность, определяемая предельно допустимым значением отключаемого тока КЗ, кА;

– защитная (времятоковая) характеристика (рис.1.1) - зависимость времени срабатывания автомата от величины тока в относительных единицах.

Эта защитная характеристика имеет две зоны: первая для небольших токов – защита от перегрузок с обратнозависимой от тока выдержкой времени, реализуемая тепловым расцепителем, вторая – защита мгновенного действия (отсечка) от токов КЗ, реализуемая электромагнитным расцепителем.

Рис.1.1. Типовая защитная (времятоковая) характеристика автомата c комбинированным расцепителем.

0,02c

0

60 c

1 c

3600 c

t_cp

I/I_НР

0 1,0 1,13 1,45 2,55 0,8k k 1,2k

Комбинированный нерегулируемый расцепитель имеет следующие параметры:

- I_НР – номинальный ток расцепителя, обусловленный тепловой его частью. При протекании этого тока через автомат время его срабатывания равно бесконечности (автомат не срабатывает);

- – кратность тока срабатывания электромагнитной отсечки , реализуемой электромагнитным расцепителем.

Защитные характеристики автоматов имеют естественный разброс, главными факторами которого являются температура окружающей среды и температура нагрева автомата, определяемая током нагрузки, предшествующим сверхтоку. На рис.1. 1 верхняя кривая определяет время срабатывания автомата с холодного состояния, нижняя – с горячего. Поэтому защитная характеристика представляет некоторую зону, ограниченную указанными кривыми. Эта зона характеризуется следующими параметрами:

• при токе, равном 1,13I_НР, тепловой расцепитель не должен срабатывать в течение 1 часа;

• при токе, равном 1.45I_НР, тепловой расцепитель должен отключить автомат за время не более 1 часа;

• при токе, равном 2,55 I_НР, время срабатывания автомата должно быть в диапазоне от 1 до 60 с;

• электромагнитный расцепитель не должен срабатывать при и должен срабатывать при .

Для каждого автомата с номинальным током I_НА имеется заданный набор расцепителей, из которого всегда можно выбрать необходимый. Например, для автомата ВА51-25 с I_НА = 25 А можно выбрать расцепитель из следующих: I_НР = 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25 А и необходимое значение k = 3...14.

В зависимости от величины k имеется несколько видов защитных характеристик автоматов, основными из которых являются: B, C, D (табл. 1.1).

Т а б л и ц а 1.1

Тип защитной характеристики	Кратность тока электромагнитной отсечки k
	min	max
А	2	3
В	3	5
С	5	10
D	10	14
К
Z

Существенное значение при использовании автоматов имеет задача обеспечения их селективности, простейший пример которой приведен на схеме рис. 1.2.

Если последовательно установленные в цепи автоматы (QF1 и QF2) имеют только тепловой расцепитель, то они могут действовать при КЗ селективно, если правильно подобраны их защитные характеристики (т.е. время отключения головного автомата больше). При этом для удобства сопоставления защитных характеристик строятся диаграммы селективности (рис.1.3) – на одном чертеже в одном масштабе вычерчиваются защитные характеристики всех последовательно установленных в цепи автоматов. При этом ток откладывается по горизонтальной оси в амперах или в логарифмической шкале. Если автоматы оснащены только электромагнитными расцепителями (отсечкой) и ток КЗ больше тока срабатывания этих расцепи­телей, то такие автоматы будут срабатывать одновременно, т.е. не се­лективно.

При использовании комбинированных расцепителей (рис.1.3), при токах КЗ меньших селективность обеспечивается, но при этом электромагнитный расцепитель автомата QF1не используется.

Если максимальные токи КЗ (в близи точки КЗ1) больше , а минимальные токи КЗ (в близи точки КЗ2) меньше , то эти токи КЗ будут отключаться селективно. Если же все токи КЗ (в точках КЗ1 и КЗ2) окажутся больше , то всегда при КЗ в сети сработают оба автомата и селективность их обеспечить не возможно. При этом необходимо помнить, что реальные токи КЗ могут быть меньше расчетных, например, за счет неучета в расчетах сопротивления дуги. Если обеспечение селективности связано с увеличеним времени отключения КЗ или существенного повышения затрат, а ущерб от неселективности не велик, допускают неселективную работу аппаратов.

При необходимости обязательного обеспечения селективности в указанных ситуациях применяются так называемые селективные автоматы. Эти автоматы оснащаются полупроводниковыми расцепителями, имеющими регулируемую уставку как по току, так и по времени срабатывания.