Судя по комментариям и вопросам наших читателей, в вопросе время-токовых характеристик автоматических выключателей есть много непонимания и путаницы. Мы решили восполнить этот пробел. Расскажем, почему в тех или иных ситуациях автоматический выключатель может выключиться мгновенно, а может и вовсе не сработать. И поможем выбрать подходящее устройство для конкретной задачи из большого разнообразия модульного оборудования, встречающегося на рынке.
Номинальный ток и сверхток
Сначала несколько определяющих моментов. Время-токовая характеристика (ВТХ) автоматического выключателя (АВ) – это характеристика, показывающая зависимость времени отключения АВ от величины проходящего через него сверхтока. «Отправная точка», на основе которой строится ВТХ, – номинальный ток автоматического выключателя In. Сверхтоком называется любой ток, который превышает номинальный ток АВ In.
Номинальный ток конкретного экземпляра модульного АВ – фиксированная величина, указанная на лицевой панели его корпуса. В одной серии выключателей обычно несколько номинальных токов In. Например, номинальный ряд распространенной линейки автоматических выключателей IEK® KARAT ВА47-29 содержит 19 значений: 0,5, 1, 1,6, 2, 2,5, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 А.
Виды расцепителей
Немного о внутреннем устройстве АВ. Нужно знать, что при появлении сверхтока выключатель размыкает цепь с помощью одного из двух «инициаторов» - теплового или электромагнитного расцепителя.
Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, которая нагревается и изгибается под действием проходящего тока. Время отключения теплового расцепителя может доходить до часа, при этом электромагнитный расцепитель «принимает решение» за доли секунды. Сверхтоки, при которых срабатывает биметаллическая пластина, принято называть токами перегрузки.
Электромагнитный расцепитель для одного номинального тока чаще всего имеет три типа защитной характеристики – В, С, D (есть и другие, специфические типы характеристик). Этот параметр называют характеристикой срабатывания, кривой тока, типом расцепления и др. Но суть остается одна – буквы обозначают сверхтоки, начиная с которых срабатывает электромагнитный расцепитель. Сверхтоки, при которых отключение происходит по электромагнитному расцепителю, обычно называют токами короткого замыкания.
Классический упрощенный вид время-токовых характеристик В, С, D выглядит таким образом:
Обе оси имеют логарифмический масштаб, причем значения на оси сверхтоков – безразмерная величина (сверхток, нормированный к номинальному току).
Обращаем внимание – кривая ВТХ в районе токов перегрузки («зона ответственности» теплового расцепителя) для всех трех графиков одинакова.
Как видно из графиков, при одинаковом номинальном токе отличия состоят лишь в расположении зон, отмеченных серым цветом и обозначенных буквами. Они означают сверхтоки, при которых срабатывает электромагнитный расцепитель:
- В – 3…5 In,
- C – 5…10 In,
- D – 10…20 In.
Первое значение в этих диапазонах означает ток, при котором электромагнитный расцепитель ещё не работает. Но по мере увеличения тока вероятность его срабатывания возрастает, приближаясь к 100 % на второй границе диапазона. Само собой, при дальнейшем повышении значений сверхтока электромагнитный расцепитель гарантированно отключит цепь.
Вот так выглядят автоматические выключатели ВА47-29 с одинаковым номинальным током, но с разными типами защитных характеристик. Тип время-токовой характеристики указан на лицевой панели, зная маркировку, вы сможете подобрать нужный вам автоматический выключатель. Но об этом чуть позже, пока еще немного теории.
Как строится график время-токовой характеристики?
Поговорим подробнее, как получена форма на графиках выше. Основываясь на значении In, определяются следующие контрольные точки ВТХ:
- 1,13 In – условный ток нерасцепления. Это такой сверхток (ток перегрузки), при котором тепловой расцепитель не отключится в течение часа. Пройдет больше часа – возможно срабатывание.
- 1,45 In – условный ток расцепления. При таком сверхтоке тепловой расцепитель должен сработать в течение часа.
- 2,25 In – так называемый проверочный ток. При этом токе тепловой расцепитель АВ с номинальным током 32 А и менее должен сработать за время от 1 до 60 с. Если номинал АВ более 32 А, время расцепления – от 1 до 120 с.
Далее следует «серая» зона, в которой возможно срабатывание и теплового, электромагнитного расцепителя. Ток, приводящий к срабатыванию электромагнитного расцепителя, называется током мгновенного расцепления. Время срабатывания в этом случае – менее 0,1 с.
Время-токовая характеристика устройства может варьироваться, так как на нее влияют условия установки или испытаний АВ, его прогрев и т.п. Но эти детали выходят за рамки данной статьи.
Зачем нужны разные виды ВТХ?
Итак, отвечаем на главный вопрос статьи – зачем выпускать автоматические выключатели с разными типами защитных характеристик? Ведь можно просто производить выключатели с различными номинальными токами. Зачем нужно ещё мгновенное расцепление на разных уровнях сверхтока?
Как мы сказали выше, характеристики отключения (В, С, D) отличаются только уровнем сверхтока, при котором происходит мгновенное расцепление.
Мгновенное расцепление происходит в результате действия тока короткого замыкания, при этом электромагнитный расцепитель срабатывает за время менее 0,1 с.
С одной стороны, сверхток зависит от уровня пускового тока электрооборудования и его длительности, и это нельзя назвать перегрузкой или аварией. Например, у ТЭНов пусковой ток практически отсутствует. А при пуске электродвигателя ток может превышать номинал в 5-7 раз. Если не учитывать этот нюанс, автоматический выключатель может срабатывать каждый раз, как вы включаете мощный прибор.
Поэтому мы рекомендуем использовать устройства защиты с разными характеристиками для следующих ситуаций.
- Характеристика В: нагревательные элементы, освещение, бытовая техника. В большинстве случаев в бытовых электрощитах в качестве групповых выключателей оправдано применение устройств с характеристикой В.
- Характеристика С применяется в большинстве случаев. Рекомендуется для защиты приборов с небольшими пусковыми токами – холодильники, кондиционеры, кофемолки и подобная маломощная бытовая техника.
- Характеристика D рекомендуется для работы с двигателями, обладающими высокими пусковыми токами – мощные насосы, вентиляторы.
Основной критерий этого выбора – обеспечить работу на номинальном токе, при этом не отключая нагрузку в момент пуска.
С другой стороны, выбор той или иной характеристики зависит от уровня тока короткого замыкания в защищаемой цепи. Для примера – если ток короткого замыкания ниже 150 А (а это не редкость в частном жилом секторе с протяженными изношенными линиями), то автоматический выключатель с характеристикой отключения С и номинальным током 25 А не обеспечит защиты при коротком замыкании. Но выключатель того же номинала с характеристикой В в этом случае прекрасно подойдет – он гарантированно отключит цепь при сверхтоке 125 А и выше.
Также применение вводного и групповых автоматических выключателей с разными характеристиками отключения увеличит диапазон селективности при сверхтоке. Таблицы селективности и инструкция по их использованию приведены на нашем сайте.
Хотите более детально изучить этот вопрос? Тогда советуем обратиться к ГОСТ IEC 60898-1-2020 и ГОСТ IEC 60898-2-2011.
И не забудьте прочитать вторую часть нашей статьи – в ней мы расскажем, как проверяют время-токовую характеристику автоматического выключателя и почему устройства могут срабатывать по-разному.
