- Автоматичний вимикач (АВ)
- Пристрій захисного відключення (УЗО) і диференційний автомат (ДА)
- Висновок
- література
Будь-яка електрична установка повинна бути захищена від перевантажень, коротких замикань, неприпустимих знижень напруги і виникнення пожежі, що викликається витоком струму. Також повинна бути забезпечена безпека для людини - під «людиною» тут мається на увазі не тільки обслуговуючий персонал електричних установок, скільки випадкові люди, які не соблюдаюшіе техніку безпеки, яких не зупиняють навіть попереджувальні написи.
Тема статті - навіщо потрібні автоматичні вимикачі (АВ), пристрої захисного відключення (УЗО), диференціальні автомати (ДА), що вони собою являють і в чому їх відмінності. А також - як правильно вибрати ці пристрої і зрозуміти їх характеристики. Зараз на ринку можна зустріти багато різних варіантів АВ і УЗО навіть за способом їх роботи. Але всі вони виконують одну й ту ж задачу - відключення лінії електроживлення.
Автоматичний вимикач (АВ)
Автоматичний вимикач - той же запобіжник, тільки багаторазовий, об'єднаний з вимикачем (рубильником).
Він включається послідовно в лінію і, якщо струм перевищить допустимі значення, відключить лінію від навантаження (як перегоріли запобіжник). Також можна (як і вимикачем) відключати і включати лінію електроживлення самостійно. Під «навантаженням» розуміється будь-яке обладнання, починаючи зі складних електричних пристроїв великого підприємства, закінчуючи комп'ютером, праскою і лампочкою. Функціональна схема включення АВ зображена на малюнку 1.
Мал. 1. Включення автоматичного вимикача
Автоматичний вимикач завжди виконаний в діелектричному корпусі. Кріпиться зазвичай на DIN-лінійку. На малюнку 2 зображено модульний автоматичний вимикач 5SL6 виробництва компанії Siemens AG (при більшому струмі системи можна використовувати моделі 5SY і 5SP). Саме цей АВ буде розглянуто і вивчено в якості прикладу, як найбільш надійний і зручний у використанні (інші моделі АВ цієї фірми відрізняються тільки характеристиками, а принцип дії у них однаковий). Про їхню якість я суджу як людина, що працює з ними.
Мал. 2. Автоматичний вимикач 5SL6
Відключення обладнання від лінії забезпечується двома расцепителями (тепловим і електромагнітним), що забезпечує практично стовідсоткову гарантію спрацьовування. На малюнку 3 вони показані для наочності у вигляді ключів S1 і S2.
Мал. 3. Принцип роботи расцепителей АВ
Тепловий расцепитель S1 - біметалічна пластина, що нагрівається протікає через неї струмом. Якщо протікає струм перевищує допустимий, то пластина нагрівається і згинається, тим самим приводячи в дію механізм розчеплення, що відключає обладнання від лінії живлення. Час спрацювання залежить тільки від струму. Тому це можуть бути як секунди, так і десятки хвилин. На відміну від запобіжника, який перегорає, АВ знову готовий до роботи, як тільки пластина охолоне і відпустить механізм розчеплення.
Електромагнітний расцепитель S2 - соленоїд, рухливий сердечник якого наводить в дію механізм розчеплення лінії. Соленоїд - це одношарова котушка (довжина провідника значно перевищує діаметр) по якій протікає струм лінії живлення. При протіканні струму в котушці створюється магнітне поле, яке безпосередньо залежить від цього струму. Усередині котушки знаходиться сердечник, який при збільшенні струму (отже, і магнітного поля) втягується в котушку, поки не розчепити лінію. Спрацьовує миттєво при перевищенні струмом допустимих значень.
Автоматичний вимикач 5SL6 також забезпечений дугогасительной камерою, яка гасить електричну дугу, що виникає при швидкому розмиканні контактів вимикача. Тим самим значно обмежується струм, а значить - збільшується надійність відключення.
Тепер про характеристики. Основні характеристики вказані прямо на корпусі АВ. Для більш детального огляду наведу повну характеристику з роз'ясненнями по кожному пункту. Характеристика АВ вказана в таблиці 1.
Таблиця 1. Технічні характеристики модульного автоматичного вимикача 5SL6
1. Стандарти
EN 60898-1 2. Характеристики розчеплення B, C 3. Номінальна напруга Un, В AC 230/400 4. Робоча напруга Мін. В AC / DC / полюс 24 Макс. В AC / полюс 250/440 Макс. В DC 60 (при зарядці батарей пікова напруга 72) 5. Номінальна включає і відключає здатність Icn (по EN 60898-1), кА AC 6 6. Параметри ізоляції Номінальна напруга ізоляції, В AC 250/440 Ступінь забруднення для категорії перенапруги 2 / III 7. Захист від дотику по EN 50274 Так 8. Можливість пломбування ручки Так 9. Ступінь захисту IP20, з приєднаними дротами 10. Не містить галогенів і силікону Так 11. Поперечний перетин провідника, мм2 1 провід 0,75 ... 35 (одножильний ≤ 10 / багатожильний ≥16) 0,75 ... 25 (тонкий багатожильний з неізольованими кінцевими муфтами) 0,7 5 ... 25 (тонкий багатожильний з ізольованими кінцевими муфтами) 2 дроти, при тому ж поперечному перерізі 0,75 ... 10 (одножильний ≤10 / багатожильний ≥16) 0,75 ... 4 (тонкий багатожильний з неізольованими кінцевими муфтами) 0,75 ... 4 (тонкий багатожильний з ізольованими кінцевими муфтами) 1 провід + збірна шина (товщина штиря 1,5 мм) 10 ... 25 (одножильний ≤10 / багатожильний ≥16) 6 ... 25 (тонкий багатожильний з неізольованими кінцевими муфтами) 12. Клеми ± гвинт (з шліцом Pozidriv) штук 2 Момент затяжки клеми Нм 2,5 ... 3 13. Позиція при установці будь-яка 14. Середнє число комутацій при номі нальної навантаженні 20000 15. Температура зберігання, ° C -40 ... 75 16. Температура навколишнього середовища, ° C від -25 до 45, періодично до 55, макс. вологість 95% 17. Стійкість до кліматичних впливів по IEC 60068-2-30 6 циклів
Почнемо з пункту 1 таблиці 1. Стандарт - це еталон і зразок, згідно з яким має бути здійснене пристрій. В даному випадку EN 60898-1 - європейський стандарт автоматичних вимикачів для захисту від надструмів приладів побутового і аналогічного призначення (частина 1 - вимикачі для змінного струму).
Згідно з цим стандартом, для АВ встановлюється класифікація за:
- роду струму головного ланцюга,
- конструкції,
- числу полюсів,
- наявності токоогранічітеля,
- характеристикам витримки часу расцепителей струму,
- увазі расцепителей,
- наявності вільних контактів,
- виду приводу,
- способу приєднання провідників,
- наявності і ступеню захисту вимикача (від впливу навколишнього середовища і зіткнення з знаходяться під напругою частинами вимикача).
Згідно з цими пунктами і будується характеристика кожного АВ.
Пункт 2 - характеристики розчеплення (за описом В, С). Для початку розглянемо основні характеристики кривих відключення (рисунок 4).
Мал. 4. Криві відключення
На малюнку буквами відмічені характеристики розчеплення, In - номінальний струм системи. Графік представлений в спрощеному вигляді: він показує тільки середнє значення робочого діапазону, щоб суть характеристик була більш зрозумілою.
Характеристика А. При струмі 1,3In (1,3 номінального струму) теплової расцепитель відключить апаратуру від лінії живлення протягом 1часа (приблизно). Якщо струм системи перевищить номінальний в два рази (2In), то в дію вступає електромагнітний расцепитель, який спрацює протягом 0,05с (якщо ж раптом соленоїд не спрацює, то теплової расцепитель відключить лінію протягом 30секунд). При 2,8In соленоїд спрацює за соті частки секунди. АВ характеристики Алучше всього встановлювати там, де в нормальному режимі роботи не можуть виникати короткочасні перевантаження.
Характеристика В. Електромагнітний расцепитель спрацьовує при струмі 3In. Час спрацювання 0,05с. Тепловий расцепитель спрацює при тому ж навантаженні протягом 5 с. Застосовується в мережах, де пусковий значення струму дуже мало, або немає взагалі.
Характеристика С. Найбільш поширена. Автомати з такою характеристикою відрізняються ще більшою перевантажувальної здатністю. При 5In (5-кратне перевищення струму) теплової расцепитель спрацює через 1с, соленоід- через 0,05с. Такі АВ краще встановлювати в мережах, де є змішана навантаження, тому найчастіше їх використовують в побутових електрощитах.
Характеристика D. При 10In теплової расцепитель спрацьовує за 0,5 с. Гарантоване спрацьовування відбувається при 20-кратної перевантаження. Використовуються для підключення електродвигунів з великими пусковими струмами.
Звичайно, передбачені АВ і з іншими характеристиками, але вони використовуються вже в промислових масштабах.
У пункті 3 вказується, що автоматичний вимикач може працювати на номінальних напругах 230/400 В при постійному струмі. У пункті 4 вказані мінімальне і максимальне робочі напруги АВ при постійному (DC) і змінному (AC) токах, тобто тільки в межах цих напруг можлива його робота.
Номінальна включає здатність (пункт 5) показує значення максимального миттєвого значення струму, який даний автоматичний вимикач може включити при номінальній напрузі. Отже, номінальна відключає здатність - максимальний струм короткого замикання, який успішно відключає АВ без пошкоджень.
В параметрах ізоляції (пункт 6) під номінальною напругою ізоляції розуміється максимальне номінальне напруга АВ (встановлене виробником), при якому відчувають електричну міцність ізоляції і відстані витоку. Завдяки такому параметру як ступінь забруднення для категорії перенапруги, можна за спеціальними таблицями визначити мінімальні зазори витоку в міліметрах.
Захист від дотику (пункт 7) говорить про те, що конструкція АВ повністю виключає випадковий дотик до струмоведучих частин, а також забезпечує безпеку при непрямому дотику (тобто в разі порушення ізоляції). Можливість пломбування ручки - також хороший параметр, який виключає можливість відключення апаратури недостатньо кваліфікованим персоналом, випадковими людьми і дітьми.
Пункт 9 відображає ступінь захисту від зовнішніх впливів. Позначається кодом і двома цифрами (перша показує ступінь проникнення сторонніх предметів від 0 до 6, друга - ступінь стійкості до вологи від 0 до 8).
У нашому випадку IP 20 говорить про те, що АВ захищений від твердих частинок розміром від 12 мм, допустимо його застосування в звичайних приміщеннях, але немає захисту від вологи.
Пункт 11 описує поперечний переріз провідників, до яких можна підключити АВ, а також варіації підключення провідників (1 провід, 2, збірна шина). Провідник підключається до клем, які затискаються гвинтом з головкою (п. 12).
Число комутацій - це кількість комутацій контактів до виходу їх з ладу. Стійкість до кліматичних впливів 6 циклів значить, що апаратура справно працює при зміні умов роботи. Зміна умов проводилося в спеціальній вимірювальній камері. Температура в камері змінювалася від мінімально низькою до максимальної, згідно заводським характеристикам (1 цикл - протягом трьох з половиною годин при вологості 95%), і з максимальною до мінімальної (2-ий цикл) в кількості 6 циклів при працюючому АВ.
Після розгляду характеристик, варто звернути увагу на зручність установки, включення в лінію і зміну модулів. На малюнку 5 показано кріплення АВ на спеціальній DIN-рейці.
Мал. 5. Кріплення АВ 5SL6 на DIN-рейці
Можна звернути увагу, що для кріплення і вилучення АВ немає необхідності використовувати інший інструмент. Необхідна тільки викрутка для підключення провідників до клем (рисунок 6).
Мал. 6. Клеми автоматичного вимикача 5SL6
Підключена до клем АВ лінія живлення пристроїв показана на малюнку 7.
Мал. 7. Підключення до клем АВ лінії електроживлення
Клеми також захищені, щоб уникнути під час експлуатації випадкових торкань і замикань (рисунок 8).
Мал. 8. Захист клем автоматичного вимикача 5SL6
Підсумковий варіант підключення лінії електроживлення до АВ з компактним розміщенням на DIN-рейці можна продемонструвати малюнком 9. І красиво, і ефективно. Неначе спеціально придумано для перевірок, де найчастіше головним показником роботи апаратури є зовнішній вигляд.
Мал. 9. Підсумковий вид АВ 5SL6 в роботі
Також в компанії КОМПЕЛ (скориставшись сайтом / ) Можна придбати додаткові компоненти для модульних АВ (кришки клем, кожухи вбудовуються і литі, тримачі для монтажу, проміжні рамки, пристрої для блокування ручки, замки та ін.).
Пристрій захисного відключення (УЗО)
і диференційний автомат (ДА)
УЗО - це пристрій захисного відключення, яке управляється залишковим (диференціальним) струмом. Являє собою комутаційний апарат (або сукупність елементів), який при перевищенні залишковим струмом заданого значення має розімкнути контакти і відключити лінію електроживлення.
Тепер - більш детально. Пристрій захисного відключення призначений для захисту людини від ураження електричним струмом і від струмів витоку, які можуть призвести до виникнення пожежі.
Застосування ПЗВ необхідно, адже з кожним днем кількість електроапаратури та побутових приладів зростає в геометричній прогресії, як і кількість травмованих електричним струмом.
Для початку варто розглянути поняття диференціального струму. Відбувається він від англійського «different» - відмінний, інший. У нас його називають електричним струмом витоку. Візьмемо для прикладу двожильний кабель. Струм тече по одній жилі кабелю і повертається по другій. Отже, за відсутності струму витоку різниця струму навантаження між двома жилами кабелю буде дорівнює нулю. Саме на цьому і заснована робота УЗО. Тобто, якщо людина доторкнеться до струмоведучих лінії, частина струму піде через нього в землю (протікання диференціального струму). Причому електричним провідником для струму витоку може бути не тільки людина (наприклад, підвищена вологість в приміщенні при порушенні ізоляції або пробою). І якщо в системі встановлено ПЗВ, то його диференційний трансформатор відстежить зміна різниці струмів в жилах і відключить ланцюг. Тим самим врятує людини або лінію електроживлення від перегріву.
Схематично включення УЗО і принцип роботи зображені на малюнку 10.
Мал. 10. Включення УЗО в схему і принцип роботи
Струм навантаження проходить через диференційний трансформатор. З'явилася, ненулевую різницю в жилах фіксує стежить пристрій, воно ж відключає соленоїд (який більше не утримує контакти в замкнутому положенні). Ланцюг розмикається, лінія електроживлення відключається. Відключення відбувається за частки секунди (в середньому це значення становить 0,003 с). Для прикладу наведу УЗО фірми Siemens AG 5SM3416-8 (рисунок 11).
Мал. 11. Зовнішній вигляд УЗО 5SM3416-8
Існує безліч типів УЗО. З них можна виділити два основних типи (А, АС). УЗО типу АС спрацьовують тільки на змінний струм витоку. УЗО типу А спрацьовують і на змінний, і на постійний струм витоку (тому й коштують дорожче). На малюнку 11 зображено пристрій захисного відключення типу А. Купувати УЗО варто виходячи з використовуваного обладнання. Якщо для будинку, де побутова техніка використовує і постійний, і змінний струм - то тут безумовно вибір повинен бути зроблений на користь типу А.
Всі описи основних характеристик (номінальну напругу роботи, струми навантаження, діаметр жив, температура роботи, розміри, кількість підключаються полюсів і ін.) Пристрої захисного відключення вже приведені вище, в характеристиках АВ.
Деякі додаткові характеристики для УЗО 5SM3416-8 зведені для наочності в таблицю 2.
Таблиця 2. Додаткові характеристики УЗО 5SM3416-8
Номінальний диференційний струм, мА100 Імпульсна міцність, кА 5 Стійкість до кліматичних впливів по IEC 60068-2-30 28 Розміри, мм 90х36х70 Номінальна напруга, В АС 230 Середнє число комутацій при номінальному навантаженні 10000
Додатково вказані номінальний диференційний струм (показує допустимий зміна різниці струму навантаження на жилах) і імпульсна міцність (величина імпульсу струму, при якому УЗО залишається працездатним).
Для довідки: іноді в описі може вказуватися номінальна частота (значення частоти, на яку розрахована робота УЗО).
УЗО в чистому вигляді отримало не дуже широке поширення, тому що воно не захищає апаратуру і себе від коротких замикань і перевантажень в мережі. Тому УЗО використовується в комплексі з автоматичним вимикачем - ця комбінація пристроїв і називається диференціальним автоматом.
Для установки УЗО і АВ необхідна спеціальна збірна шина, щоб не порушувалося суцільне приєднання жив лінії електроживлення.
Спільна нормальна робота послідовно включених УЗО, АВ і їх взаємодію в разі аварійних ситуацій називають селективність. Вона необхідна для того, щоб в разі позаштатної ситуації спрацьовувало саме той пристрій, що необхідно, а не відключалася, наприклад, вся лінія. Це потрібно враховувати при складній системі підключення пристроїв (малюнок 12).
Мал. 12. Приклад складного включення УЗО, АВ і навантажень
Тема ця доладна, тут потрібні НЕ только знання и розрахунки, а й! Застосування Певного обладнання. У Першу Черга, необходимо Забезпечити селективність по току, яка досягається установкою на качана Лінії електроживлення АВ з максимальним струмовим відсіченням (зазвічай підлаштовуються расцепители). Тобто лінія електроживлення для всієї апаратури відключається в Останню черга. Цю ж мету виконує селективність по часу, коли максимальний час спрацьовування налаштовується також на стороні харчування.
Також варто відзначити, що іноді модульні АВ не настільки точні на практиці, тому що калібрування теплових расцепителей проводилася при кімнатній температурі, а температура в приміщенні, в якому працює АВ, може бути або нижче, або вище. При низькій температурі час спрацьовування буде більше, при високій - менше. Це обов'язково потрібно враховувати при розрахунку селективності.
Якщо говорити про УЗО, то в цьому випадку необхідно домагатися селективності саме по витримці часу спрацьовування, тобто на початку лінії електроживлення - максимальна за часом витримка.
При покупці УЗО і АВ обов'язково уточніть наявність таблиць селективності, в яких вже прораховані всі параметри спеціально для подібних моделей.
Висновок
Хотілося б сказати кілька добрих слів про апаратуру компанії Siemens AG. Як і зазначалося раніше, я працюю саме з обладнанням цієї марки. За весь час роботи не було жодного зауваження. Як то кажуть, встановив і забув.
Не можна не помітити, що в Росії з продажу пристроїв плавного пуску і низьковольтної апаратури Siemens впевнено посідає перше місце протягом семи років. За іншими напрямками компанія також займає лідируючі позиції.
Головні переваги УЗО і АВ виробництва Siemens AG:
- швидкий і простий спосіб монтажу на DIN-рейку;
- малі габарити і вага (вони також дозволяють без проблем встановити додаткове обладнання на DIN-рейці в уже працює розподільний щит);
- просте приєднання додаткових пристроїв на корпус обладнання;
- додатково передбачене кріплення гвинтами;
- міцний пластиковий корпус з високими діелектричними даними;
- традиційно високу якість.
література
1. Опис і робочі характеристики апаратури модульного виконання й пристрої контролю РАС. Пристрої для захисту, комутації, вимірювань і контролю. Каталог LV 10.1. Видання 2013 р
2. Опис і характеристики обладнання. Модульні автоматичні вимикачі 5SL. Апаратура модульного виконання BETA. Відповіді для інфраструктури і міст. © Siemens AG 2010 року.
3. Опис і робочі характеристики УЗО 5SM3416-8. © Copyright Siemens AG 2013.
4. / fordesigners / lib / ;
5. http://pa.compeljournal.ru/ ; http://pa.compeljournal.ru/enews .
Отримання технічної інформації, замовлення зразків, поставка - e-mail: [email protected]
