Час-струмова характеристика автоматичного вимикача

Коли всі прилади та сама електрична мережа функціонують у нормальному режимі, у них спостерігається звичайний перебіг струму. Це явище повною мірою стосується і автоматичного вимикача. Однак у разі перевищення силою струму, з будь-яких причин свого номінального значення, спрацьовує захисного пристрою і ланцюг розмикається. Параметр такого спрацьовування відомий як час-струмова характеристика автоматичного вимикача. Вона є залежністю часу спрацьовування автомата і співвідношення між реальним струмом, що протікає через автомат і номінальним струмом приладу.

Для чого потрібна час-струмова характеристика

Складнощі практичного застосування цього параметра насамперед пов'язані з графіками, які необхідно правильно читати та застосовувати на практиці. Вимкнення автоматів з однаковим номіналом відбуватиметься не однаково у разі різних перевищень струму. Тому для кожного типу вимикачів існує власна крива, що відображається на графіку. Це дає можливість використовувати автоматичні вимикачі з різними характеристиками для певного типу навантаження.

В результаті автоматичний вимикач виконує захисну струмову функцію і одночасно зводить до мінімуму помилкові спрацьовування. Саме в цьому і полягає основне практичне значення час-струмової характеристики.

У сфері енергетики нерідко виникають ситуації, у яких збільшення струму короткий час пов'язані з виникненням аварійного режиму роботи. У таких випадках захисні пристрої не повинні реагувати на такі зміни. Це відбувається при включенні електродвигунів, коли спостерігається значний стрибок струму, який у кілька разів перевищує номінальне значення. Якщо слідувати логічним висновкам, має відбутися обов'язкове вимкнення автомата. Наприклад, якщо пристрій встановлений на 10 А, а пусковий струм становить 12 А, це призведе до спрацювання захисту. Щоб цього не сталося, потрібно збільшити поріг спрацьовування, наприклад до 16 ампер. Однак пристрій може і не вимкнутись.

Занадто низький рівень спрацьовування призведе до того, що автомат реагуватиме навіть на незначні стрибки. Вирішити цю проблему дозволяє час-струмова характеристика, що визначає основний режим роботи кожного захисного пристрою.

Час-струмові характеристики автоматів

Спрацювання автоматичних вимикачів відбувається за рахунок дії його основних елементів – теплового та електромагнітного розчіплювача. Конструкція теплового розчіплювача складається з біметалічної пластини, що нагрівається під дією струму, що протікає. В результаті вона згинається і приводить в дію механізм розчеплення. Для спрацьовування необхідне тривале навантаження, обернено пропорційне витримці за часом. Рівень навантаження безпосередньо впливає на нагрівання платівки та час спрацьовування теплового розчіплювача.

Основними складовими електромагнітного розчіплювача служать котушка і сердечник. При досягненні струмом певного рівня, магнітне поле котушки втягує сердечник, під дією якого спрацьовує механізм, що розчіплює. Пристрій миттєво спрацьовує при коротких замиканнях, не чекаючи нагріву теплового розчіплювача. Час спрацьовування автомата залежить від сили струму через автоматичний вимикач. Ця залежність якраз і є частокову характеристику захисного пристрою.

На корпусі кожного приладу наносяться латинські символи, С і D. Кожен з них відповідає кратності уставки електромагнітного розчіплювача до номінального значення автомата. Тобто за допомогою цих літер відображається струм миттєвого спрацьовування розчіплювача або чутливість автоматичного вимикача. Цей параметр позначає мінімальний струм, при якому миттєве відключення захисного пристрою. Таким чином, латинськими літерами позначається частокова характеристика кожного конкретного автомата. Символ "В" відповідає характеристикам 3-5 х ln, "С" - 5-10 х ln і "D" - 10-20 х ln.

Значення цих цифр необхідно розглянути на прикладі двох автоматів, рівних за потужністю, тобто з однаковим номінальним струмом, наприклад моделі В16 і С16. Для вимикача В16 діапазон спрацьовування електромагнітного розчіплювача складе 16 х (3-5) = 48-80 А. Відповідно, у автомата С16 цей діапазон перебуватиме в межах 16 х (5-10) = 80-160 ампер. Таким чином, за наявності струму 100 А, відбудеться миттєве відключення моделі В16, а пристрій С16 відключиться лише через кілька секунд після нагрівання біметалічної пластини.

Для житлових та адміністративних будівель найбільш підходящими варіантами вважаються автомати з маркуванням В і С. Це пов'язано з відсутністю великих пускових струмів та вкрай рідкісним включенням електродвигунів підвищеної потужності. Автомати категорії D використовуються в основному на об'єктах, де є потужні електродвигуни та інші пристрої з великими пусковими струмами.

Графік час струмової характеристики обов'язково враховує температуру самого захисного пристрою. У разі першого спрацьовування часу на відключення витрачається більше, оскільки біметалічна платівка холодна. При повторному спрацьовуванні, коли платівка вже була розігріта, відключення відбувається швидше.

Графік час-струмової характеристики

Даний графік показує час струмові характеристики для різних типів автоматичних вимикачів - В, С і D. Основним параметром є значення струму, що протікає через пристрій захисту, і безпосередньо впливає на час відключення. Відношення струму, що протікає в ланцюгу, та номінального струму автомата відображається у вигляді l/ln на осі Х. Час спрацьовування пристрою, що вимірюється в секундах, фіксується на осі У

Оскільки кожен автомат складається з електромагнітного та теплового розчіплювача, то й представлений графік умовно поділяється на дві ділянки. На крутій ділянці відбивається робота теплового розчіплювача, що захищає від перевантажень, а більш пологій частині відображено дію електромагнітного розчіплювача, що виконує відключення при коротких замиканнях.

На графіку наочно видно, що з різних навантаженнях, змінюється час відключення пристрою. Час відключення при однаковому навантаженні у холодного та гарячого автомата буде різним. Таким чином, графік часточної характеристики дозволяє заздалегідь виконати всі необхідні розрахунки та вибрати найбільш підходящий захисний пристрій для конкретних умов експлуатації.

Вибір автомата для дому

Для більшості квартир рекомендуються автоматичні вимикачі категорії В, які мають підвищену чутливість. Його спрацьовування при перевантаженні відбувається так само, як і в автомата типу С. Однак у разі короткого замикання їх дії можуть відрізнятися.

Ідеальними умовами вважається наявність нового будинку, гарного стану мережі, розташування підстанції біля об'єкту. Велике значення має якість всіх з'єднань. У такій ситуації при короткому замиканні може спрацювати навіть вступний автомат.

Цілком інші умови у старих будинках. Як правило в них дуже стара електропроводка, що має високий опір. Струму може виявитися недостатньо, і при короткому замиканні автомат не спрацює. На таких об'єктах частокова характеристика автоматичного вимикача повинна обов'язково відповідати категорії В. Ця умова стосується не лише квартир, а й дач і старих сільських будинків.