1.2. Защитная характеристика автоматического выключателя

Важнейшей для АВ является его защитная (рабочая, времятоковая) характеристика.

Времятоковая характеристика автоматического выключателя – это зависимость времени срабатывания (размыкания) расцепителя от силы протекающего через него тока.

Как правило, ток указывается как отношение к номинальному току расцепителя I/I_n.

Время размыкания: Время, измеренное от момента, когда в выключателе, находящемся в замкнутом положении, ток в главной цепи достигает уровня срабатывания максимального расцепителя тока, до момента разъединения дугогасительных контактов во всех полюсах.

На рис.2. приведена типичная времятоковая характеристика комбинированного расцепителя.

Р ис.1. Типичная времятоковая характеристика комбинированного расцепителя.

I_n – номинальный ток (уставка теплового расцепителя): Ток, прохождение которого по токоведущим частям и по расцепителям допустимо в течение длительного времени и не приводит к отключению выключателя.

I_nt – условный ток нерасцепления : Установленное значение тока, который АВ способен проводить заданное (условное) время (t_rу) без расцепления. У АВ для электрооборудования I_nt = 1,05 I_n; при I_r ≥ 63А t_rу ≥ 2ч.

I_t – условный ток расцепления : Установленное значение тока, вызывающего расцепление АВ в пределах заданного (условного) (t_у) времени. У АВ для электрооборудования I_t = 1,30 I_n; при I_r ≥ 63А t_у < 2ч.

I_ni – ток мгновенного нерасцепления : Значение тока, ниже которого АВ не должен автоматически сработать (без намеренной выдержки времени) в течение времени t_i, равного или меньшего 0,1 с.

I_m – уставка мгновенного расцепления: Заданное значение тока при котором должно произойти практически мгновенное срабатывание автоматического выключателя с разрывом электрической цепи.

I_i – ток мгновенного расцепления : Значение тока, выше которого АВ должен автоматически сработать (без намеренной выдержки времени) в течение времени мгновенного расцепления t_i менее 0,1 с.

I_cs – номинальная рабочая наибольшая отключающая способность: Предельная коммутационная способность (ПКС), – максимальное значение тока короткого замыкания, которое выключатель способен включить и отключить несколько раз, оставаясь в исправном состоянии.

I_cu – номинальная предельная наибольшая отключающая способность: Одноразовая предельная коммутационная способность (ОПКС) - максимальное значение тока короткого замыкания, которое АВ может отключить один раз, после чего требуется либо замена АВ, либо его капитальный ремонт.

Линия 1 – времятоковая характеристика срабатывания АВ из холодного состояния.

Линия 2 – времятоковая характеристика срабатывания АВ из горячего состояния.

IдлW – длительный ток в линии электроснабжения w, которую защищает ав.

ImaxW – кратковременный максимальный в линии электроснабжения w, которую защищает ав.

I_к.з.min – минимальный ток к.з. в линии электроснабжения, которую защищает АВ.

При I_к.з.min > I_i завод изготовитель АВ гарантирует успешное отключение АВ.

I_к.з.max – максимальный ток к.з. в линии электроснабжения W, которую защищает АВ.

При выборе АВ важно обеспечить селективность аппаратов защиты, то есть координацию их защитных (времятоковых) характеристик при любых типах повреждения (координация между времятоковыми характеристиками последовательно расположенных аппаратов защиты должна быть такой, чтобы в случае повреждения отключался только аппарат, расположенный наиболее близко к повреждению).

Кроме того важно отстроить АВ от пиковых токов электроприёмников. Пиковыми токами называются сверхтоки в ненормальных режимах работы электроустановок, возникающие кратковременно, но способные вызвать срабатывание аппаратов защиты.

Селективная работа АВ при перегрузках достигается достаточно просто: номинальный ток выше установленного АВ должен быть больше номинального тока ниже установленного автоматического выключателя. Селективная работа автоматов при к.з. обеспечивается применением селективных автоматических выключателей имеющих выдержку времени t_sd при срабатывании токовой отсечки.

Наиболее понятное и наглядное представление о согласовании защитных характеристик последовательно расположенных АВ дает  карта селективности.

Карта селективности – это совокупность времятоковых характеристик защит, построенных в одних осях.

Кроме того, на карте селективности отображаются пусковые токи электроприёмников и некоторые другие характеристики схемы электроснабжения.

На рис.2. приведена карта селективности для двух последовательно расположенных АВ.

Рис.2. Карта селективности

UD – времятоковая характеристика вышестоящего АВ, установленного в цепи ближе к источнику питания.

DD – времятоковая характеристика нижестоящего АВ, установленного в цепи за вышестоящим аппаратом, на стороне нагрузки.

I_n1 и I_n2 – номинальный ток теплового расцепителя, вышестоящего и нижестоящего АВ соответственно.

I_длW1 и I_длW2 – длительный ток в линии электроснабжения, которую защищает вышестоящий и нижестоящий АВ соответственно.

I_пускW1 и I_пускW2 – пусковой ток в линии электроснабжения, которую защищает вышестоящий и нижестоящий АВ соответственно.

I_maxW1 и I_maxW2 – максимальный ток в линии электроснабжения, которую защищает вышестоящий и нижестоящий АВ соответственно.

I_sdmin – допустимое минимальное отклонение уставки селективной токовой отсечки.

I_sd – уставка селективной токовой отсечки.

I_sdmax – допустимое максимальное отклонение уставки селективной токовой отсечки.

t_{sd -} уставка по времени селективной токовой отсечки.

Эффективность селективности по времени обеспечивается, если Δt ≥ 0,1 с

Селективность может быть двух видов: абсолютной и относительной.

Абсолютная селективность. Если вышестоящая защита срабатывает только при токах к.з. на за­щищаемом участке, и не срабатывает при токах к.з. на участке нижестоящей смежной защиты при её несрабатывании, то защиту относят к защи­там, обладающим абсолютной селектив­ностью.

Относительная селективность. Защиты, которые могут срабаты­вать как резервные при к.з. на смежном участке, если это повреждение не отключается защитой смежного участка, называются относительно селективными. 

Невозможность осуществления дальнего резервирования смежных защит – одно из самых больших недостатков защит с абсолютной селективностью.

Среди АВ бытового и промышленного назначения широкое распространение получили модульные АВ. Ширина модульных АВ стандартизирована и на задней части модульных АВ имеется специальное крепление для монтажа на DIN-рейку и крепления на ней с помощью специальной защелки.

Диапазон срабатывания электромагнитного расцепителя (I_ni - I_i) в кратности от I_n определяет вид времятоковой характеристики:

1. Характеристика А – (2 I_n – 3 I_n) - для защиты цепей с большой протяженностью электропроводки и для защиты полупроводниковых устройств.

2. Характеристика В – (3 I_n – 5 I_n) - для защиты цепей с малым значением кратности пускового тока с преимущественно активной нагрузкой (лампы накаливания, обогреватели, печи, осветительные электросети общего назначения).

3. Характеристика C – (5 I_n – 10 I_n) - для защиты цепей установок с умеренными пусковыми токами (кондиционеры, холодильники, домашние и офисные розеточные группы, газоразрядные лампы с повышенным пусковым током).

4. Характеристика D – (10 I_n – 20 I_n) - для защиты цепей, питающих электроустановки с высокими пусковыми токами (компрессоры, подъемные механизмы, насосы, станки).

5. Характеристика K – (8 I_n – 12 I_n) - для защиты цепей с индуктивной

нагрузкой, в том числе электродвигателей с высокими пусковыми токами.

6. Характеристика Z – (2 I_n – 4 I_n) - для защиты цепей с электронными

приборами, чувствительными к сверхтокам.