Зависимость окружающей температу и уменьшение номинала автомата
Зависимость окружающей температу и уменьшение номинала автомата
Данный прием необходим в том случае, когда вам известна мощность всех бытовых приборов, которые будут включаться в сеть под автоматический выключатель. Производители указывают ее в ваттах (Вт), поэтому рабочие характеристики автоматического выключателя и параметры сети приводятся к единой системе измерений. Для этого используется формула:
Номиналы автоматических выключателей
В последние десятилетия бытовые и промышленные низковольтные сети претерпели серьезные изменения в части отказа от устаревших пробок в пользу более современных и эффективных автоматов. В них больше не требуется заменять перегоревшие предохранители и производить длительные манипуляции, теперь достаточно устранить причину срабатывания и перевести ручку во включенное положение. Однако начинающие электрики и обыватели часто испытывают сложность с выбором конкретной модели под конкретные условия работы. Поэтому в данной статье мы рассмотрим основные номиналы автоматических выключателей и принципы их применения на практике.Подобным способом для алюминиевых кабелей рассчитаем номиналы автоматов:
Параметры автоматических выключателей
Для обеспечения правильного выбора номинала устройств отключения необходимо понимание принципов их работы, условий и времени срабатывания.Рабочие параметры автоматических выключателей стандартизированы российскими и международными нормативными документами.Основные элементы и маркировка
В конструкцию выключателя входят два элемента, которые реагируют на превышение силой тока установленного диапазона значений:- Биметаллическая пластина под воздействием проходящего тока нагревается и, изгибаясь, надавливает на толкатель, который разъединяет контакты. Это “тепловая защита” от перегрузки.
- Соленоид под воздействием сильного тока в обмотке генерирует магнитное поле, которое давит сердечник, а тот уже воздействует на толкатель. Это “токовая защита” от короткого замыкания, которая реагирует на такое событие значительно быстрее, чем пластина.
Тип времятоковой характеристики зависит от диапазона уставки (величины силы тока при которой происходит срабатывание) соленоида. Для защиты проводки и приборов в квартирах, домах и офисах используют выключатели типа “C” или, значительно менее распространенные – “B”. Особенной разницы между ними при бытовом применении нет.Тип “D” используют в подсобных помещениях или столярках при наличии оборудования с электродвигателями, которые имеют большие показатели пусковой мощности.Существует два стандарта для устройств отключения: жилой (EN 60898-1 или ГОСТ Р 50345) и более строгий промышленный (EN 60947-2 или ГОСТ Р 50030.2). Они отличаются незначительно и автоматы обоих стандартов можно использовать для жилых помещений.По номинальному току стандартный ряд автоматов для использования в бытовых условиях содержит приборы со следующими значениями: 6, 8, 10, 13 (редко встречается), 16, 20, 25, 32, 40, 50 и 63 A.
Время-токовые характеристики срабатывания
Для того чтобы определить быстроту срабатывания автомата при перегрузке существуют специальные таблицы зависимости времени отключения от коэффициента превышения номинала, который равен отношению существующей силы тока к номинальной:K = I / In.Резкий обрыв вниз графика при достижении значения коэффициента диапазона от 5 до 10 единиц, обусловлен срабатыванием электромагнитного расцепителя. Для выключателей типа “B” это происходит при значении от 3 до 5 единиц, а для типа “D” – от 10 до 20.При K = 1,13 автомат гарантированно не отключит линию в течение 1 часа, а при K = 1,45 – гарантированно отключит за это же время. Эти величины утверждены в п. 8.6.2. ГОСТ Р 50345-2010.Чтобы понять, за какое время сработает защита, например, при K = 2, необходимо провести вертикальную линию от этого значения. В результате получим, что согласно приведенному графику, отключение произойдет в диапазоне от 12 до 100 секунд.Столь большой разброс времени обусловлен тем, что нагрев пластины зависит не только от мощности проходящего через нее тока, но и параметров внешней среды. Чем выше температура, тем быстрее срабатывает автомат.
Как было сказано выше, сопротивление проволочных резисторов увеличивается при нагреве. Это изменение достаточно мало. Тем не менее, следует проявлять осторожность и обеспечивать минимальный перегрев для получения стабильного сопротивления. Резисторы должны быть установлены в местах со свободной циркуляцией воздуха и иметь двукратный запас по мощности. Другими словами, если расчеты показывают, что рассеиваемая мощность составляет 5 Вт, то следует выбирать резистор с номинальной мощностью 10 Вт. Хотя это правило является более важным для композиционных резисторов, чувствительных к перегреву, его следует соблюдать и в случае с проволочными резисторами.
Тепловое воздействие
Сложность печатных плат постоянно возрастает, а, следовательно, увеличивается риск отказов, вызванных особенностями теплового режима работы электронных устройств.Интегральные схемы
Работа десятков миллионов транзисторов, образующих интегральные микросхемы (ИС), неразрывно связана с потерями мощности. Генерируемое при этом тепло разогревает кристалл и частично отводится через корпус микросхемы. Превышение максимальной температуры приводит к тому, что ИС начинает работать некорректно или даже полностью выходит из строя.Для ограничения потерь мощности и уменьшения перегрева ИС разработчики снижают рабочее напряжение и сокращают площадь кристалла. Однако уменьшение размеров кристалла также означает, что плотность размещения транзисторов возрастает. Таким образом, хотя в целом кристалл оказывается не таким горячим, локальный разогрев активных зон может быть значительным. Для защиты от локальных перегревов необходима реализация эффективных методов охлаждения. Если отвод выделяемого тепла не выполняется и не контролируется должным образом, то это приводит к сокращению срока службы микросхемы и даже к выходу ее из строя.После включения питания температура кристалла ИС поднимается до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие с окружающей средой. Значение установившейся рабочей температуры влияет на величину наработки на отказ. На практике часто используют эмпирическое правило, согласно которому при каждом повышении температуры кристалла на 10 °C происходит удвоение частоты отказов для этого компонента. Таким образом, снижение температуры на 10…15 °C может удвоить срок службы устройства. Соответственно, разработчики должны учитывать значение рабочей температуры, а также запас надежности устройства.Конденсаторы
Среди дискретных пассивных компонентов конденсаторы оказываются наиболее чувствительными к повышению температуры. Отсутствие компактных и термостабильных конденсаторов большой емкости является одним из наиболее значительных препятствий при разработке высокотемпературных приложений.Для традиционных керамических диэлектрических материалов существует явная связь между диэлектрической проницаемостью и температурной стабильностью. Емкость C0G или NP0 конденсаторов, изготовленных из материалов с низкой диэлектрической проницаемостью, остается практически постоянной при изменении температуры и мало меняется с течением времени. Конденсаторы, изготовленные из материалов с высокой диэлектрической проницаемостью, например, X7R, отличаются большой емкостью при компактных габаритах. Однако величина емкости для них сильно зависит от температуры. Кроме того, токи утечки для X7R также возрастают при увеличении температуры, что затрудняет заряд конденсаторов.К сожалению, существует не так много альтернативных вариантов. Например, стандартные лавсановые пленочные конденсаторы не могут использоваться при температурах выше 150 °C из-за возникновения механических разрушений и пробоя.Некоторые полимерные материалы, в частности фторопласт, сохраняют механическую и электрическую стойкость при более высоких рабочих температурах. Они характеризуются минимальным изменением диэлектрической проницаемости и сопротивления изоляции даже после 1000 часов выдержки при 250 °C. Однако такие пленки имеют очень низкое значение диэлектрической проницаемости. Кроме того, изготовление тонких пленок затруднено. Все это значительно снижает удельную емкость полимерных пленочных конденсаторов.В результате, при создании высокотемпературных приложений самым лучшим вариантом становится использование батарей термостабильных керамических конденсаторов. Кроме того, новые керамические диэлектрические материалы демонстрируют улучшенную температурную стабильность благодаря использованию микроструктурирования или особых материалов с примесями титаната бария. В настоящее время наиболее перспективным материалом является X8R, который имеет удельную емкость на уровне X7R, но характеризуется минимальным изменением емкости при повышении температуры вплоть до 150 °C.Резисторы
При протекании тока неизбежно выделяется тепловая энергия, по этой причине саморазогрев резисторов является нормальным явлением. Влияние температуры на параметры резисторов зависит от конструкции и характеризуется температурным коэффициентом сопротивления.Температурный коэффициент определяет зависимость сопротивления от температуры. Он может быть как положительным, так и отрицательным. Как правило, композиционные резисторы имеют отрицательный температурный коэффициент, а металлопленочные и проволочные резисторы характеризуются положительным температурным коэффициентом. Это означает, что сопротивление композиционных резисторов уменьшается при повешении температуры, а сопротивление металлопленочных наоборот увеличивается.Низкое значение температурного коэффициента говорит о том, что сопротивление слабо зависит от температуры. Высококачественные резисторы имеют низкий или даже нулевой температурный коэффициент, что крайне важно для прецизионных и измерительных цепей.Композиционные резисторы чаще других встречаются в электронных схемах. В них резистивный материал формуется в виде небольшого стержня или осаждается на изолированном сердечнике. Проволочные коаксиальные выводы подключаются с разных концов компонента. Снаружи резистор покрывается бакелитом для обеспечения изоляции. Номинал сопротивления обычно кодируется с помощью цветовой маркировки согласно EIA.Стандартные номиналы сопротивлений лежат в диапазоне от долей Ома до нескольких МОм. Точное изготовление сопротивлений с небольшой погрешностью затруднено, впрочем, этого, как правило, не требуется. Обычно используются точность 5 и 10 процентов. Исходя из этих допусков, рассчитаны стандартные ряды номиналов, в которых сопротивления резисторов соседних номиналов не перекрываются даже при максимальной погрешности. Существуют также прецизионные резисторы для приложений, требующих чрезвычайно высокой точности. В них в качестве резистивного материала используется чистый углерод (с минимальным количеством примесей менее 1 %), который помещается в спиральную канавку на керамическом стержне.Номинальная мощность выводных резисторов лежит в диапазоне от 1/4 Вт до 2 Вт. Чем выше мощность резистора, тем больше его габариты. Существует полезное правило по выбору мощности, согласно которому для обеспечения стабильной и надежной работы фактическая рассеиваемая мощность резистора не должна превышать 50 процентов от номинального значения. Не стоит забывать, что мощность рассеивается в виде тепла, а избыточное тепло приводит к уменьшению сопротивления из-за отрицательного температурного коэффициента композиционных резисторов.Перегрев может привести к повреждению резистора. По этой причине следует проявлять осторожность при пайке. Кроме того, чрезмерное нагревание приводит к изменению цвета корпуса резистора и полос цветового кода.Говоря о размерах, стоит отметить, что габариты прецизионных резисторов у разных производителей отличаются. Это часто вводит в заблуждение, поскольку размеры прецизионных резисторов обычно больше, чему у резисторов со стандартными допусками. Однако стоят они в несколько раз дороже.Как было сказано выше, сопротивление проволочных резисторов увеличивается при нагреве. Это изменение достаточно мало. Тем не менее, следует проявлять осторожность и обеспечивать минимальный перегрев для получения стабильного сопротивления. Резисторы должны быть установлены в местах со свободной циркуляцией воздуха и иметь двукратный запас по мощности. Другими словами, если расчеты показывают, что рассеиваемая мощность составляет 5 Вт, то следует выбирать резистор с номинальной мощностью 10 Вт. Хотя это правило является более важным для композиционных резисторов, чувствительных к перегреву, его следует соблюдать и в случае с проволочными резисторами.Печатные платы и подложки
Печатные платы (ПП) и подложки (алюминиевые, керамические и др.) играют роль конструктивного основания, осуществляют отвод тепла и электрически связывают электронные компоненты. Однако при превышении некоторой предельной температуры они теряют работоспособность. Например, в печатных платах на основе стеклотекстолита пропитывающий компаунд переходит в текучее состояние при температуре стеклования, а сама плата деформируется из-за сильной неоднородности тепловых коэффициентов расширения по разным осям. Эти изменения приводят к отслаиванию медных токопроводящих дорожек и ухудшению изоляционных свойств ПП.Как было сказано выше, печатные платы выполняет функцию отвода тепла. Стандартные ПП на базе стеклотекстолита FR-4 имеют температуру стеклования менее 135 °C, хотя существуют высокотемпературные версии с рабочими температурами до 180 °C. Платы на основе бисмалеимид триазина (BT), цианатного полиэфира (СЕ) или полиимидных материалов, могут использоваться при температурах до 200 °С или даже выше. Кварцево-полиимидные платы сохраняют работоспособность вплоть до 260 °С. Платы, изготовленные из фторопласта (ПТФЭ) имеют температуру стеклования Tg более 300 °C, однако их не рекомендуется использовать при температурах выше 120 °C из-за слабой адгезии меди. Наличие медного слоя значительно улучшает тепловые характеристики печатной платы, поскольку ее теплопроводность оказывается в 1000 раз выше, чем, например, у «голого» FR-4.Продуманная компоновка печатной платы с грамотным распределением наиболее греющихся элементов позволяет достигать отличных результатов без каких-либо дополнительных затрат. Использование медных полигонов и массивных контактных площадок для отвода тепла от компонентов, а также применение металлизированных отверстий и сплошных медных слоев помогает значительно снизить тепловое сопротивление.Интегральные микросхемы становятся все быстрее и мощнее, а размер печатных плат сокращается. Современные компактные ПП (например, в смартфонах и планшетах), а также высокопроизводительные электронные компоненты требуют более эффективного охлаждения по сравнению с предшественниками. Это связано с тем, что увеличение плотности расположения компонентов приводит к росту удельной генерируемой мощности, из-за чего электронике приходится работать при повышенных температурах. В результате разработчики вынуждены прикладывать больше усилий для обеспечения качественного отвода тепла.Паяные соединения
Конструктивные материалы в большинстве случаев используются при температурах, не превышающих половину от температуры плавления. Однако, технология поверхностного монтажа предполагает, что припой будет обеспечивать не только электрический контакт, но и механическую поддержку при температурах, значительно превышающих этот ориентир.Разогрев эвтектического припоя до 100 °С соответствует 80% от температуры плавления, при этом начинает проявляться свойство текучести. Выше этой температуры прочность на сдвиг уменьшается до недопустимого уровня. Кроме того, при разогреве повышается риск образования медно-оловянных интерметаллидов, которые приводят к повышению хрупкости и усталости паяных соединений. Существуют припои, которые сохраняют свои механические свойства при температурах вплоть до 200 °C.В настоящий момент для уменьшения воздействия свинца на природу и здоровье людей идет активный переход на бессвинцовые технологии. Вместе с тем такой переход приводит к возникновению целого ряда проблем с надежностью, технологичностью, доступностью и конечной стоимостью электроники. Дело в том, что по механическим, тепловым, электрическим и технологическим свойствам большинство предлагаемых материалов и сплавов уступает свинцово-оловянному (Pb-Sn) припою. При монтаже бессвинцовые припои требуют более высокой температуры плавления, около 260 °C, в то время как для традиционных припоев Pb-Sn температура плавления составляет 245 °C. Дополнительный нагрев значительно увеличивает вероятность повреждения компонентов и ПП в процессе монтажа. Кроме того, стоимость бессвинцовых припоев оказывается выше. На сегодняшний день переход на бессвинцовые технологии не завершен.Подводя итог для данного раздела, можно отметить, что перегрев электронного устройства ограничивается самой низкой из допустимых температур для используемых компонентов, в том числе, печатной платы, припоя, электронных компонентов (разъемов, ИС, пассивных элементов и т. д.).Часть тепла от компонентов отводится за счет конвекции воздуха. Однако в процессе работы сам воздух начинает разогревается. Если в корпусе электронного прибора отсутствует вентиляция, то температура будет постоянно повышаться, а, значит, эффективность отвод тепла от компонентов будет снижаться.Выполнение теплового анализа в процессе проектирования электронного устройства позволяет оптимально разместить компоненты и, тем самым, предотвратить возникновение проблем с охлаждением. Это, в свою очередь, сводит к минимуму или полностью устраняет необходимость в дорогостоящих изменениях, вносимых на заключительных этапах разработки. Современные электронные устройства состоят из множества элементов, таких как печатные платы, вентиляторы, вентиляционные отверстия, перегородки, экраны электромагнитного излучения, фильтры, кабели, блоки питания и т.д. Эти элементы дополнительно усложняют тепловой анализ. В настоящий момент существуют автоматизированные системы проектирования, помогающие разработчикам справиться со сложной задачей теплового моделирования. Эти программные инструменты предоставляют дружественный графический инструмент и позволяют осуществлять быстрые и точные расчеты.Согласно ГОСТ Р 50345-2010 существуют следующие типы характеристик срабатывания автоматических выключателей:
Время-токовые характеристики (ВТХ) автоматических выключателей
Введение
Как известно автоматические выключатели могут иметь следующие виды расцепителей обеспечивающих защиту электрической цепи от сверхтоков: электромагнитный — защищающий сеть от коротких замыканий, тепловой — обеспечивающий защиту от токов перегрузки и комбинированный представляющий собой совокупность электромагнитного и теплового расцепителя (подробнее читайте статью «автоматические выключатели«).Примечание: Современные автоматические выключатели предназначенные для защиты электрических сетей до 1000 Вольт имеют, как правило, комбинированные расцепители.Расцепители автоматических выключателей — это исполнительные механизмы которые обеспечивают отключение (расцепление) электрической цепи при возникновении в ней тока выше допустимого, причем чем больше это превышение тем быстрее должно произойти расцепление.Зависимость времени расцепления автоматического выключателя от величины проходящего через него тока и называется время-токовой характеристикой или сокращенно — ВТХ.Условия и значения ВТХ
ВТХ автоматов определяются следующими значениями:1) Ток мгновенного расцепления — минимальное значение тока, вызывающее автоматическое срабатывание выключателя без преднамеренной выдержки времени. (ГОСТ Р 50345-2010, п. 3.5.17)Примечание: срабатывание без преднамеренной выдержки времени обеспечивается электромагнитным расцепителем автомата.Ток мгновенного расцепления определяется так называемой «характеристикой расцепления» или как ее еще называют — характеристика срабатывания.Согласно ГОСТ Р 50345-2010 существуют следующие типы характеристик срабатывания автоматических выключателей:Примечание: существуют так же и другие, нестандартные типы характеристик, о них мы говорили в статье «автоматические выключатели«.Как видно из таблицы выше ток мгновенного расцепления указывается в виде диапазона значений, например характеристика «B» предполагает, что автомат обеспечит мгновенное расцепление при протекании через него тока в 3 — 5 раз превышающего его номинальный ток, т.е. если автоматический выключатель с данной характеристикой имеет номинальный ток 16 Ампер, то он обеспечит мгновенное расцепление при токе от 48 до 80 Ампер.Определить характеристику срабатывания автоматического выключателя, как правило, можно по маркировке нанесенной на его корпусе:
2) Условный ток нерасцепления — установленное значение тока, который автоматический выключатель способен проводить, не срабатывая, в течение заданного (условного) времени*. (ГОСТ Р 50345-2010, п. 3.5.15) Согласно пункту 8.6.2.2 ГОСТ Р 50345-2010 условный ток нерасцепления равен 1,13 номинального тока автомата.
3) Условный ток расцепления — установленное значение тока, которое вызывает срабатывание автоматического выключателя в течение заданного (условного) времени*. (ГОСТ Р 50345-2010, п. 3.5.16) Согласно пункту 8.6.2.3 ГОСТ Р 50345-2010 условный ток расцепления равен 1,45 номинального тока автомата.* Условное время равно 1 ч для выключателей с номинальным током до 63 А включительно и 2 ч с номинальным током свыше 63 А. (ГОСТ Р 50345-2010, п.8.6.2.1)Время-токовая характеристика автоматического выключателя определяется условиями и значениями приведенными в таблице 7 ГОСТ Р 50345-2010:
Примечание: Таблица действительна для автоматов, смонтированных в соответствии с условиями испытаний приведенными ниже работающих при температуре 30 +5 °С
Графики ВТХ
Для удобства производителями в паспортах на автоматические выключатели время-токовые характеристики указываются в виде графика где по оси X откладывается кратность тока электрической цепи к номинальному току автомата (I/In), а по оси Y время срабатывания расцепителя.Для подробного рассмотрения в качестве примера возьмем график ВТХ для автоматического выключателя с характеристикой «B»ПРИМЕЧАНИЕ: Все приведенные ниже графики предоставлены в качестве примера. У различных производителей графики ВТХ могут отличаться (смотрите в паспорте автомата), однако они в любом случае должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 50345-2010 и в частности значениям указанным в таблице 7 приведенной выше.Как видно график ВТХ представлен двумя кривыми: первая кривая (красная) — это характеристика автомата в так называемом «горячем» состоянии, т.е. автомата находящегося в работе, вторая (синяя) — характеристика автомата в «холодном» состоянии, т.е. автомата через который только начал протекать электрический ток.При этом синяя кривая имеет дополнительно штриховую линию, эта линия показывает характеристику автомата (его теплового расцепителя) с номинальным током до 32 Ампер, это различие в характеристиках автоматов с номиналами до и выше 32 Ампер обусловлено тем, что в автоматах с большим номинальным током биметаллическая пластина теплового расцепителя имеет большее сечение и соответственно ей необходимо больше времени что бы разогреться.Кроме того каждая кривая имеет два участка: первый — показывающий плавное изменение времени срабатывания в зависимости от тока электрической цепи является характеристикой теплового расцепителя, второй — показывающий резкое снижение времени срабатывания (при токе от 3 In в горячем состоянии и от 5 In в холодном состоянии ), является характеристикой электромагнитного расцепителя автоматического выключателя.
Как видно, на графике ВТХ отмечены основные значения характеристик автомата согласно ГОСТ Р 50345-2010 при 1.13In (Условный ток нерасцепления) автомат не сработает в течении 1-2 часов, а при токе в 1,45 In (Условный ток расцепления) автомат отключит цепь за время менее 50 секунд (из горячего состояния).Как уже было сказано выше ток мгновенного расцепления определяется характеристикой срабатывания автомата, у автоматических выключателей с характеристикой «B» он составляет от 3In до 5In, при этом согласно вышеуказанному ГОСТу (таблице 7) при 3In автомат не должен сработать за время менее 0,1 секунды из холодного состояния, но должен отключиться за время менее 0,1 секунды из холодного состояния при токе в цепи 5In и как мы можем увидеть из графика выше данное условие выполняется.Так же по время-токовой характеристике можно определить время срабатывания автомата при любых других значениях тока, например: в цепи установлен автомат с характеристикой «B» и номинальным током 16 Ампер, при работе в данной цепи произошла перегрузка и ток вырос до 32 ампер, определяем время срабатывания автомата следующим образом:
- Делим ток протекающий в цепи на номинальный ток автомата
Как мы видим из графика при токе 32 Ампера автомат с номинальным током 16 Ампер разомкнет цепь за время менее 10 секунд — из горячего состояния и за время менее 5 минут — из холодного состояния.Приведем примеры ВТХ автоматических выключателей всех стандартных характеристик срабатывания (B, C, D):
ПРИМЕЧАНИЕ: Время-токовые характеристики согласно ГОСТ Р 50345-2010 указываются для автоматов работающих при температуре +30 +5 о C смонтированных в соответствии с определенными условиями:
Условия испытания. Поправочные коэффициенты.
Согласно ГОСТ Р 50345-2010 При испытаниях выключатели устанавливают отдельно, вертикально, на открытом воздухе в месте, защищенном от чрезмерного внешнего нагрева или охлаждения.испытания автоматических выключателей проводят при любой температуре воздуха, а результаты корректируют по температуре +30 °С на основании поправочных коэффициентов, предоставленных изготовителем.При этом в любом случае отклонение испытательного тока от указанного в таблице 7 не должно превышать 1,2% на 1 °С изменения температуры калибровки.Изготовитель должен подготовить данные по изменению характеристики расцепления для температур калибровки, отличных от контрольного значения.Таким образом, что бы точно узнать время отключения автоматических выключателей, эксплуатируемых при условиях отличающихся от условий испытания необходимо воспользоваться поправочными коэффициентами которые должен предоставить изготовитель данных выключателей.Приведем пример таких поправочных коэффициентов (обычно их всего 2):- Температурный коэффициент (Кt)
Как видно из графика, чем ниже температура окружающей среды тем выше данный коэффициент. Объясняется это просто — чем ниже температура окружающей среды, тем больший ток должен протекать через автоматический выключатель что бы нагреть расцепитель до температуры необходимой для его срабатывания.
- Коэффициент, учитывающий количество установленных рядом автоматов (Кn)
Соответственно, как и можно увидеть из графика, чем больше рядом установлено автоматов, тем меньше данный коэффициент.Зная поправочные коэффициенты можно скорректировать номинальный ток автомата в зависимости от условий его эксплуатации.Например: имеется автоматический выключатель с номинальным током 16 Ампер установленный в щитке с 5 другими автоматами при температуре окружающего воздуха +10 о C.
- По графикам выше найдем поправочные коэффициенты:
- Кt=1,05
- Кn=0,8
- Зная поправочные коэффициенты скорректируем номинальный ток автомата:
Таким образом, срабатывание электромагнитного расцепителя защищает от возгорания и разрушения электропроводку, замкнувший электроприбор и сам автомат. Время его срабатывания составляет порядка 0,02 секунды, и электропроводка не успевает разогреться до опасных температур.
Характеристика срабатывания автоматического выключателя — принцип работы в различных ситуациях
В электропроводке квартиры или дома обязательно имеется элемент, который называется автоматическим выключателем, или, чаще, автоматом.Такой прибор предназначен для автоматической защиты электрической сети от неприятностей, которые могут возникнуть при перегрузке или коротком замыкании. Кроме того, с его помощью можно вручную включать и выключать электрическую цепь.
Особенности внутреннего устройства автоматического выключателя
Существует много различных конструкций автоматов, которые предназначены для защиты электросетей как индивидуальных квартир или домов, так и промышленных предприятий или торговых залов.Автоматические выключатели определяются номинальным током и группой. В зависимости от этих характеристик автоматы защиты делятся на 3 группы – В, С и D. В бытовых электросетях обычно используются устройства типа С, в которых ток мгновенного выключения лежит в пределах от 5 до 10 значений номинального тока. Далее будут рассмотрены автоматы типа С модульного вида.В состав автомата защиты от короткого замыкания входят и перегрузки электросети следующие блоки:- корпус;
- механизм управления;
- устройство коммутации;
- расцепители;
- дугогасительная камера.
Расцепители — устройства, предназначенные для размыкания электроцепи в случае, если ток в цепи превышает заданные значения. В автомате имеются электромагнитный и тепловой расцепители.Электромагнитный — это катушка индуктивности с металлическим сердечником, связанным системой рычагов с подвижным силовым контактом автомата.В тепловом — используется биметаллическая пластина, которая под действием протекающего по ней тока изгибается и через рычаги воздействует на подвижной контакт автомата.Перед эксплуатацией устройства необходимо сделать проверку действия расцепителей автоматических выключателей.Для ослабления воздействия дуги, которая возникает при размыкании силовых контактов, в автомате предусмотрена специальная камера, состоящая из металлических пластин. Электрическая дуга, попадающая в эту камеру, разбивается пластинами на несколько частей и гасится.
Принцип работы автомата при перегрузке
При включении в цепь питания слишком большого числа потребителей электроэнергии в цепи может появиться ток, величина которого может превышать максимальную для данной электросети величину. На практике это может возникнуть, например, когда в квартире включаются стиральная машина, утюг, чайник, бойлер, микроволновка и другие мощные потребители электроэнергии.В случае, когда фактический ток цепи превышает номинальный у автомата, в последнем срабатывает тепловой расцепитель.Состоящая из двух слоев металлов биметаллическая пластина при прохождении через нее тока нагревается. Под действием тепла эта пластина изгибается, воздействует на подвижный контакт автомата и размыкает цепь.Величина тока срабатывания теплового расцеплителя обычно больше номинального тока автоматического выключателя на 13-45%. Эта величина может меняться с помощью регулировочного винта при заводской регулировке в довольно широких пределах.Временная задержка выключения автомата при перегрузке необходима для того, чтобы не было лишних отключений при непродолжительном увеличении тока, что, например, бывает при пуске электродвигателя.Действие устройства при коротком замыкании цепи
При появлении в цепи короткого замыкания происходит быстрое и резкое увеличение тока во всей сети, в том числе — в катушке электромагнитного расцепителя.Под действием резко возросшего электромагнитного поля происходит втягивание сердечника внутрь катушки.Находящийся на сердечнике рычаг воздействует на подвижный силовой контакт, отключает его от неподвижного контакта и размыкает электрическую цепь.Воздействие токов короткого замыкания может пагубно сказаться на состоянии подключенных приборов, проводки и даже вызвать пожар. Для уменьшения воздействия таких токов время срабатывания расцепителя должно быть минимальным. Современные автоматы при воздействии токов короткого замыкания срабатывают за время не более 0,02 секунды.Повторное включение автомата — что необходимо сделать?
При срабатывании автомата из-за перегрузки повторное включение цепи возможно только после остывания биметаллической пластины. В этом случае перед тем, как повторно включить автоматический выключатель, необходимо проанализировать нагрузку цепи и постараться ее уменьшить путем отключения лишних приборов.Перед повторным включением цепи после срабатывания автомата по короткому замыканию необходимо попытаться найти причину этого явления и устранить ее.Например, путем отключения всех потребителей электроэнергии можно проверить на короткое замыкание саму электропроводку. Затем проверить потребителей электричества и найти виновника короткого замыкания.Выводы:- Для защиты электрической цепи от перегрузки и короткого замыкания применяется автоматический выключатель.
- В автомате размыкание цепи при перегрузке тепловым расцепителем осуществляется с временной задержкой, а при коротком замыкании — электромагнитным расцепителем мгновенно.
- Перед повторным включением после срабатывания автомата по перегрузке необходимо уменьшить число потребителей.
- Перед повторным включением после срабатывания автомата по короткому замыканию необходимо вначале устранить причину короткого замыкания.
Принцип работы электрического автомата на видео
Поэтому очень важен запас в защите кабеля для избегания проблем в процессе эксплуатации электропроводки. Выбор автомата по сечению кабеля осуществляют следующим образом:
Какой автомат выбрать для кабеля 2.5 мм2?
Для потребителей, суммарная мощность которых не будет превышать 3,5 кВт рекомендуем использовать медный кабель сечением 2,5кв.мм и защищать эти линии автоматом на 16А.Для медного кабеля сечением 2,5 кв.мм согласно таблице 1.3.6 ПУЭ длительный допустимый ток 27А. Исходя из этого, можно подумать, что к такому кабелю подойдет автомат на 25А. Но это не так. Кстати кто не знает где искать публикую данную таблицу:Согласно ПУЭ, п. 1.3.10 значение тока 25А разогреет кабель 2,5 кв.мм до 65 градусов Цельсия. Это достаточно высокая температура для постоянных режимов работы.Еще важно понимать, что не все производители изготавливают кабель согласно ГОСТ и его сечение может быть ниже заявленного. Так что сечение может быть 2,0 кв.мм вместо 2,5 кв.мм. Качество меди у разных заводов тоже отличается и вы не сможете гарантировано точно сказать о том, какое качество кабеля имеете.Поэтому очень важен запас в защите кабеля для избегания проблем в процессе эксплуатации электропроводки. Выбор автомата по сечению кабеля осуществляют следующим образом:
- кабель 1,5 кв.мм применяю при монтаже сигнализации и освещения, ему соответствует автомат 10А ;
- кабель 2,5 кв.мм часто используется для отдельных розеток и розеточных групп, где суммарная мощность потребителей не будет превышать 3,5 кВт. Ему соответствует номиналы автоматов по току 16А ;
- кабель 4 кв.мм используют в быту для подключения духовых шкафов, стиральных и посудомоечных машин, обогревателей и водонагревателей, к нему покупают автомат номиналом 25А ;
- кабель 6 кв.мм нужен для подключения серьезных мощных потребителей: электрических плит, электрических котлов отопления. Номинал автомата 32А ;
- кабель 10 кв.мм обычно максимальное сечение используемое в быту, предназначено для ввода питания в квартиры и частные дома к электрощитам. Автомат на 40А .
Для расчета электрической сети у себя дома смело и строго руководствуйтесь предоставленной выше таблицей и руководством. При правильном расчете силовых линий и защитных устройств всё будет работать долговечно и не принесет вам неудобств и проблем.
Выбор автомата по сечению кабеля таблица для 220 В и 380 Вольт
Многие путают и думают, что автоматические выключатели защищают электрические приборы. Это ошибка.| Автоматический выключатель всегда защищает только силовую линию — кабель! Автомат защищает не нагрузку, не розетку, а питающий кабель и только его. Это нужно запомнить! |
3. Далее выбираем номинал автоматического выключателя, опять же по таблице в соответствии с выбранным сечение кабеля. Автомат должен отключаться раньше, чем перегреется кабель. В нашем случае это автомат номиналом 16А.4. Подключаем все в правильной последовательности и пользуемся.Если электрическую проводку вы будете использовать старую, то учитывайте состояние кабеля и его сечение и подбирайте автомат под него, но номиналом не более 16А! Лучшим решением при ремонте является полная замена всей проводки и защитных устройств.
Автоматические выключатели лучше всего выбирать известных производителей, тогда вы будете уверены в надежности и долговечности их работы.Самыми распространенными и качественными импортными устройствами на данный момент считают: ABB, Legrand, Shneider Electric, hager.Единственный их минус – высокая цена, но, конечно, она соответствует качеству продукции. Отечественные приборы фирм IEK и КЭАЗ уступают по качеству, но имеют доступную цену. Желательно покупать автоматические выключатели в электрический щиток одного производителя, чтобы система работала однородно и не было несоответствий в характеристиках защитных устройств.Важно! Выбирайте электрические компоненты и защитные устройства в специализированных магазинах и проверяйте сертификаты на продукцию!Монтаж и разводка электропроводки в доме – это сложный и ответственный процесс, в котором важны все тонкости и нюансы, и которые требуют правильного расчета всех составляющих. Именно поэтому если вы не уверены в том, что вам такая работу будет по плечу, то лучше наймите профессионального электрика.На этом все друзья, надеюсь данная статья помогла вам с решением такой проблемы как выбрать автомат по сечению кабеля, если остались вопросы задавайте в их в комментариях.
Говоря о размерах, стоит отметить, что габариты прецизионных резисторов у разных производителей отличаются. Это часто вводит в заблуждение, поскольку размеры прецизионных резисторов обычно больше, чему у резисторов со стандартными допусками. Однако стоят они в несколько раз дороже.