Температурный режим — это важный момент, влияющий на выбор автоматического выключателя. Он способен значительно влиять на технические характеристики автомата. При этом важно учитывать как нагрев самого выключателя во время работы, так и влияние на его характеристики температуры окружающего воздуха.
К сожалению, если не учитывать такие моменты, то можно допустить серьёзную ошибку. В этой статье разберем основные факторы, влияющие на работу и последствия ошибок, допущенных при выборе автоматического выключателя с тепловым и электромагнитным расцепителем.
Устройство
За размыкание электрической цепи внутри автоматического выключателя, когда на защищаемой линии происходит короткое замыкание, или ток достигает критических значений, отвечают специальные устройства – расцепители.
Расцепитель может быть:
- Тепловой.
- Электромагнитный.
- Термомагнитный.
- Электронный.
- Микропроцессорный.
Обычно в автоматах для бытового применения используются расцепители электромагнитного и теплового типа. Это наиболее экономически оправданное и целесообразное решение. Автоматы с другими расцепителями, конечно же, стоят дороже и применяются для решения специфичных задач на промышленных предприятиях или в распределительных сетях.
Для понимания того, насколько сильно внешние условия будут оказывать влияние на срабатывание автомата, сначала необходимо кратко разобрать принцип действия теплового расцепителя.
Основной элемент конструкции — биметаллическая пластина, которая включена в основную цепь полюса автоматического выключателя, то есть через неё протекает ток нагрузки. При протекании тока биметаллическая пластина нагревается, как и любой другой проводник. При нагреве, биметалл изгибается и давит на механизм расцепления автомата.
Насколько сильно влияет общее количество автоматов в щитке на срабатывание отдельного автомата?
Разумеется, что при установке рядом нескольких работающих автоматических выключателей, температура воздуха в закрытом щитке повышается. Насколько сильно? Зависит от количества аппаратов, условий вентиляции и окружающей среды.
Повышенный нагрев, в итоге приведёт к тому, что расцепитель сработает при меньших значениях тока, потому что на температуру биметаллической пластины влияет не только сила протекающего через неё тока, но и температура окружающего её воздуха.
Чтобы определить, как температура влияет на срабатывание автоматического выключателя, нужны как специальные приборы, так и соответствующие расчёты. И это значительно усложнило бы жизнь проектировщикам. К счастью, уже рассчитаны поправочные коэффициенты, которые значительно упрощают и ускоряют расчёт количества автоматов.
Также данную зависимость можно представить в виде графика, где вместо количества автоматических выключателей указано количество их полюсов.
При проведении дальнейших расчётов будет удобнее применять коэффициент нагрузки Kn, который зависит не от количества установленных АВ, а от количества их полюсов.
Итак, формула будет иметь следующий вид:
I=1,13*In*Kn*Kt
где In — номинал силы тока автоматического выключателя при температуре 30 °С.
Kn — коэффициент нагрузки.
Kt — поправочный коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды.
Пример влияния температуры на ток срабатывания в реальных условиях
Для понимания того, какое влияние оказывает температура окружающей среды на работу автоматического выключателя, приведём простой пример. Для этого, допустим, что нами куплены два одинаковых автомата одной фирмы. Допустим, что это автоматы типа С, произведённые компанией IEK.
Первый автоматический выключатель разместим в распределительном щите, который установлен на улице. Второй автомат установим во внутридомовом щите.
Теперь определим степень влияния температуры на силу тока, при котором автомат сработает. Обычно в летнее время, при солнечной погоде, температура в распределительном щите может достигнуть отметки даже выше + 50 °С. Напомним, что характеристики для автоматов определены при температуре окружающего воздуха + 30 °С, согласно требованиям ГОСТ IEC 60898-1-2020.
Используя данный график, определим, что для срабатывания теплового расцепителя, протекающий ток должен быть больше в 1,13-1,45 раза номинального тока. Причём диапазон времени, за которое должен сработать расцепитель, обычно не превышает 30 минут. Ещё раз напомним, что такие показатели будут верны только при температуре + 30 °С.
Перейдём к рассмотрению того, как будет происходить срабатывание автоматических выключателей, которые работают при разных температурах. Обратите внимание на таблицу.
Логично предположить, что при температуре + 50 °С, автомат, установленный в распределительном щите, расположенном на открытом воздухе, будет срабатывать при токе меньше номинального. Также отметим, что подобная ситуация может возникнуть, когда автомат находится в «горячем» состоянии, то есть если недавно расцепитель сработал и отключил аппарат, а биметаллическая пластина теплового расцепителя ещё полностью не остыла.
Если такую зависимость от температуры изобразить в виде графика, то мы получим уже нам знакомый график поправочного коэффициента, учитывающий температуру окружающей среды, который был приведён выше (рисунок 4). Также после внимательного изучения этого графика, можно сделать весьма интересный вывод.
Два одинаковых автоматических выключателя в различных условиях окружающей среды, следует рассматривать уже как отдельные устройства, с разными характеристиками срабатывания!
Ещё раз вернёмся к примеру, где один автомат установлен в доме, а другой установлен в уличном распределительном щите.
Допустим, что на улице сейчас отрицательная температура воздуха, сильный мороз, до - 40 °С. Согласно прежнему графику, сила тока, необходимая для срабатывания автомата, установленного на улице с такой температурой, будет в 1,4 раза больше силы тока для автомата, установленного внутри дома и работающего при комнатной температуре. Говоря проще, автомат на улице сработает позже.
Что ещё, может, оказывать влияние?
Следует помнить, что кроме обстоятельств, рассмотренных выше, влияние на срабатывание автомата могут и другие факторы:
- Загрязнения.
- Срок эксплуатации и частота срабатывания.
- Ненадлежащие условия хранения.
Простой принцип: «Чистота – залог надёжной работы любого устройства!» справедлив всегда. Любые загрязнения в распределительном щитке будут негативно влиять на работу установленных в нём устройств. Поэтому своевременная очистка и контроль контактных соединений обязательно продлят срок эксплуатации.
Условия хранения и транспортировки перед продажей автоматического выключателя оказывают значительное влияние на технические характеристики. Разумеется, что даже, на первый взгляд, незначительное нарушение условий хранения, негативно отразиться на сроке эксплуатации.
Высокое переходное сопротивление контактов также влияет на нагрев автомата. Нагрев при протекании тока через проводник зависит от его сопротивления, а количество выделяющегося теплоты определяется законом Джоуля-Ленца (Q=I²Rt). То есть при повышении переходного сопротивления контактов будет усиливаться нагрев.
Любое аварийное срабатывание автомата неизбежно увеличивает переходное сопротивление контактов. Также к повышению переходного сопротивления приводят и другие тяжёлые условия эксплуатации, например, продолжительная высокая нагрузка. Конечный итог – выход выключателя из строя значительно раньше расчётного срока.
Нагрев может возникать из-за подключения алюминиевых проводов или при недостаточной их затяжке, а также если сечение проводов будет выбрано неправильно.
Заключение
В заключении статьи необходимо упомянуть о том, что может быть сразу несколько факторов, которые оказывают влияние на ток срабатывания отдельно взятого автоматического выключателя. Как гласит одна известная поговорка – «Беда не приходит одна!».
Например, автомат, установленный на улице, может ещё и располагаться в запылённом и загрязнённом распределительном щите, да, вдобавок ко всему, ещё и работать с перегрузками. Так что, к каждому отдельному случаю нужно подходить индивидуально.
