Принцип работы селективности автоматических выключателей

Принцип работы селективности автоматических выключателей

Селективность в области электрики является одним из основополагающих понятий. Она представляет собой защиту электрических устройств от поломок или каких-либо отклонений в работе. С помощью данной функции автоматы работают дольше, повышается уровень безопасности.

Принцип селективности для выбора автоматических выключателей и УЗО

Это свойство еще именуют избирательностью. Селективность позволяет надежно эксплуатировать электрохозяйство благодаря правильному подбору защитных устройств.
Для любой электрической схемы применяется иерархия автоматов защиты, разделяющие электропроводку с потребителями на определенные участки — электрические цепи, даже когда ток идет от источника к потребителю напрямую, минуя промежуточные звенья. Неисправность в этой самой простой схеме может возникнуть внутри:

  • генератора;
  • приемника;
  • или соединительных проводов.

Каждый из этих случаев требует своего технического решения, которое позволит быстрыми способами надежно выявить и локализовать поврежденный участок.

Селективность определяет правила установки и совместимости защит. Для этого вся система электроснабжения разбивается на отдельные составные участки, делится на зоны с включением в них отключающих аппаратов, реагирующих на появление неисправностей.

Виды селективности

  • абсолютная;
  • относительная.

Принцип абсолютной селективности подразумевает отключение возникающих повреждений исключительно в своей зоне.
Защиты, выполненные по относительному принципу, реагируют на неисправности своего и соседних участков. Они могут сработать по любому пусковому фактору. Поэтому для исключения ложных отключений их наделяют дополнительными функциями:

  • величиной выдержки времени на срабатывание;
  • уставками по току, напряжению, частоте, электрическому сопротивлению, направлению мощности или другим параметрам сети.

Виды селективной защиты

Селективность защитной аппаратуры разделяется на следующие виды:

  1. Полная. Задействовано два аппарата с последовательным подключением, при воздействии сверхтоков срабатывает защита только одного, который находится ближе к зоне неисправности.
  2. Частичная. Подобна полной, но защита действует только до определенного показателя сверхтока.
  3. Временная. В цепь включается несколько автоматов с одинаковыми токовыми характеристиками, но разной выдержкой по времени. В результате от самого ближнего к неисправности, до самого отдаленного автоматического выключателя, аппараты друг друга страхуют (например, самый ближний сработает через 0,02 с, следующий через 0,5 с, ну и последний через 1 с, если остальные 2 не сработают).
  4. Токовая. Если говорить грубо, то принцип действия токовой селективности защит аналогичен временной, но только выдержка происходит не по времени, а по величине тока. К примеру, автоматические выключатели устанавливаются на вводе 25А, далее 16А, а потом 10А. При этом время отключения у них может быть одинаковое.
  5. Времятоковая. Кроме реакции механизмов защиты на ток, также определяется время этой реакции.
  6. Зонная. При выявлении нарушения порога тока срабатывание установки позволяет точно определить неисправную зону и отключить подачу электричества только в ней.
  7. Энергетическая. Все процессы по предотвращению поломки происходят в литом корпусе автоматического выключателя. Отключение происходит за такой малый срок, что отметка максимального значения тока не достигает своего результата.

Также селективность защиты может быть абсолютной и относительной. В первом случае отключается только поврежденный участок цепи. По такому принципу работают предохранители, установленные в электроприборах. Относительная селективность защищает не только «свой участок», но и соседний, если в нем не отработала абсолютная селективная защита.

Основные аспекты селективности защитных устройств УЗО

Селективность, или по-другому избирательность, позволит обеспечить надежную и безопасную работу создаваемой электрической цепи. Учитывая ее основные аспекты можно правильно выбрать элементы защиты.

В любой электрической схеме используется иерархическая структура расположения выключателей-автомато и УЗО устройств защиты электроцепи. С их помощью осуществляется разбивка электрической проводки на отдельные участки, контроль за которыми возлагается на определенный тип устройств защиты. Неисправность в общей электрической схеме может возникать:

  • в области генератора тока;
  • в соединительных проводниках;
  • в цепи приемников электроэнергии.

В каждом из этих случаев потребуется свое техническое решение, чтобы можно было быстро выявлять неполадки и локализовывать их. Принцип селективности поможет верно разбить всю цепь на отдельные зоны и установить там, в правильной последовательности, защитные устройства.

Основные категории селективности

Можно выделить абсолютную и относительную селективность.

Абсолютная селективность направлена на возможность отключения повреждений только в отдельной зоне. УЗО, подобранные по относительной селективности, способны реагировать на неполадки как в своей зоне контроля, так и соседних. Чтобы исключить ложные срабатывания этих устройств они поддерживают ряд дополнительных функций, среди которых:

  • временная уставка выдержки срабатывания;
  • возможность установки граничных величин срабатывания по току, напряжению, сопротивлению, мощности и пр.

Выбор автоматического выключателя по типу характеристики.

Существуют различные время-токовых характеристики (ВТХ) автоматических выключателей. Подробно мы их разобрали в одной из наших прошлых статей, кому интересно, советуем обязательно ознакомиться, — тут.

Время токовые характеристики автоматических выключателей B C D

Если рассмотреть вопрос более обобщённо, то можно выделить, несколько основных характеристик: B, С, D. Данные характеристики определяют при какой величине тока, автомат отключится мгновенно. Параметры отключения для характеристик B, С, D:

  1. B — от 3 до 5 ×In;
  2. C — от 5 до 10 ×In;
  3. D — от 10 до 20 ×In.

In — это номинальный ток автоматического выключателя. То есть мы берём номинальный ток автомата, например 16А и получаем следующие данные:

  1. Автоматический выключатель с характеристикой B16 отключится мгновенно при величине тока от 48 до 80 А;
  2. Автомат с характеристикой С16 отключится мгновенно при токе от 80 до 160 А;
  3. Автомат с характеристикой D16 отключится мгновенно при токе от 160 до 320 А.

Стоит отметить, что автоматические устройства с характеристикой D используются в основном в промышленности. В бытовых сетях используются в основном устройства с характеристикой B и С.

Автоматы с характеристикой С используются для обеспечения защиты групповых линий и отдельных устройств с большим пусковым током. Автоматы с характеристикой B в основном используются для реализации защиты линий освещения и устройств с низким пусковым током.

Селективность автоматических выключателей.

При выборе устройства автоматического отключения важно уделить внимание такому параметру, как селективность. Под селективностью подразумевается такое техническое решение, при котором в случае неисправности отключается непосредственно неисправная линия, а не к примеру групповая линия. Селективность реализуется двумя способами:

  1. Выбор номинального тока автоматического выключателя;
  2. выбор характеристики автоматического выключателя;

Характеристики автоматических выключателей

Для групповых линий следует выбирать автоматы с характеристикой С и с большим номинальным током (расчётным током в групповой линии). Для питающей линии одной нагрузки следует выбирать автоматы с характеристиками B и С, при этом если нагрузка имеет низкий пусковой ток, то следует выбрать устройство с характеристикой B.

Выбор автоматического выключателя по количеству полюсов.

В зависимости от напряжения в сети, для защиты устройств и питающих кабелей могут использоваться следующие автоматические выключатели:

  1. Однополюсные;
  2. двухполюсные.

Для сети 400 В (380В):

  1. Трёхполюсные;
  2. четырёхполюсные.

Выбор автоматических выключателей по количеству полюсов

Однополюсные и трёхполюсные автоматы коммутируют фазные проводники. Двухполюсные и четырёхполюсные автоматические выключатели помимо фазных проводников, коммутируют также и нулевые проводники.

Важно! Нельзя отключать нулевой проводник без отключения фазного! Запрещено подключение нулевого проводника к однополюсному автоматическому выключателю.

Выбор автоматического выключателя по производителю.

Многие задаются вопросом какой марки автоматический выключатель выбрать ? Для начала следует определится с сегментном и имеющимся бюджетом. Так ведущим игроками в премиум сегменте являются следующие производители:

  1. ABB — устройства шведско-швейцарской компании, на текущий момент являются лидером по качеству, надёжности и соответственно по дороговизне автоматических устройств;
  2. Legrand (Франция) — устройства во многом схожи с ABB по качеству и цене, — надёжные автоматические выключатели;
  3. Schneider Electric (Франция) — отличные устройства, которые хорошо себя зарекомендовали на рынке стран СНГ.
Читайте также  Как запаять чайник из нержавейки

Автоматические выключатели среднего ценового сегмента:

  1. Moeller (Eaton) — немецкий бренд. Качественные автоматические выключатели по приемлемой стоимости;
  2. Siemens — немецкий бренд. Выпускает также качественную автоматику, которая немногим уступает ABB, Legrand и Schneider Electric.

Автоматы бюджетного сегмента представлены в большом количестве, в эту категорию попадает много устройств от китайских производителей. В целом, можно выделить несколько «более или менее» вменяемых брендов: КЭАЗ, DEKraft , IEK. Однако, мы бы Вам рекомендовали использовать автоматические выключатели из премиум сегмента или среднего ценового сегмента.

Классы (характеристики срабатывания) автоматических выключателей

Классы или характеристики срабатывания определяются от разброса величины срабатывания. Самые используемые классы – B, C и D

Используется в бытовых, осветительных и других сетях с небольшим или нулевым пусковым превышением тока. Такие автоматы устанавливаются непосредственно у потребителя. Электромагнитный расцепитель в таких приборах срабатывает при превышении тока в 3 и более раз.

Рекомендуется устанавливать в сетях со смешанной нагрузкой с умеренными пусковыми токами. Также используются в бытовых сетях, но защищают группу потребителей. Самый популярный автомат у электриков. Отличаются большей перегрузочной способностью по сравнению с устройствами класса B. Минимальный ток срабатывания должен превышать номинал в 5 и более раз.

Устройства данного класса защищают электродвигатели, у которых пусковой ток значительно превышает номинальный. Отличаются большой перегрузочной способностью. Минимальный ток срабатывания равен десяти номинальным.

Отключающая способность

Немаловажным фактором при выборе защитного автомата является устойчивость к коротким замыканиям. Для анализа данного условия используется понятие предельной коммутационной стойкости (ПКС), характеризующее нормальную работу устройства при включении его на ток КЗ. При этом необходимо проверить его работоспособность после завершения цикла О-ВО-ВО.

Одноразовая ПКС – это способность устройства отключить максимальный ток КЗ хотя бы раз. После отключения, устройство может прийти в негодность.

Условия стойкости к токам КЗ:

1.ПКС не должна быть меньше наибольшего расчетного тока трехфазного КЗ на защищаемом участке сети. Если ПКС не указан на корпусе устройства, то за его основу берется ПКС для автоматов данной марки и типоразмер с максимальной установкой расцепителя. Предельный ток стойкости характеризует способности автомата отключать ток КЗ при полном сохранении своей работоспособности. Это свойство определяет его термическую и электродинамическую стойкость.

2.Электродинамическая стойкость определяется прохождением амплитудного тока короткого замыкания без деформации системы контактов. Амплитудное значение ударного тока должно быть меньше тока электродинамической устойчивости устройства. Амплитудное значение для металлического замыкания составляет 2,12, для переходного сопротивления – 1,83.

3.Расчетное значение количества тепла должно быть меньше каталожного значения теплового импульса, которое отражает количество тепла, выделяемого при прохождении тока КЗ через выключатель без нанесения вреда его системе контактов.

После расчета устойчивости к токам КЗ и нормального режима функционирования, выполняется проверка по селективности.

Типы автоматов

Электрические сети и их элементы – цепи бывают самых разных видов и конфигураций, и для каждой из них требуются свои автоматические выключатели.

Рассмотрим параметры, по которым следует их выбирать:

Число полюсов

Автоматический выключатель нужно подбирать под конкретную цепь – он должен обязательно контролировать все фазы линии, и можно, но не обязательно, ноль

Электрические сети могут быть одно- и многофазными. Например, в линиях электропередач течет трехфазный ток, а когда он доходит до наших домов, он превращается в двухфазный, поэтому в розетках только две дырки.

Автоматический выключатель нужно подбирать под конкретную цепь – он должен обязательно контролировать все фазы линии, и можно, но не обязательно, ноль.

На нулевой провод ставят автомат, в том случае, если он вводной, или проще говоря, – самый главный, например в подъезде. Это делают для того, чтобы была возможность в любой момент полностью обесточить квартиру для проведения каких-либо ремонтных работ.

Число полюсов автомата отвечает за то, на какую линию он ориентирован. Если на однофазную, то у него 1 полюс, если на двухфазную, то 2 и так далее. А сами полюса представляют собой ни что иное, как клеммы, которые находятся в углублениях на корпусе автоматического выключателя, и обычно клеммы одного полюса расположены вверху и внизу по одной линии друг с другом.

В квартиры, как правило, устанавливают 2-х полюсные АВ.

Максимальный рабочий ток

Автомат срабатывает при определенном значении силы протекающего через него тока, или тока уставки. Это также необходимо учитывать при выборе, поскольку, если например, у вас в квартире сила тока в 6 А – это нормальная величина, а вы взяли автомат, который выключается при 5-ти Амперах, то вы явно не сможете проводить у себя дома время с комфортом.

Посмотрите на корпусе автомата, на какой номинал он рассчитан, а затем вычислите примерный максимальный ток линии, которую вы защищаете. Для этого:

  1. Сложите мощности всех бытовых устройств, подключенных к линии, их можно узнать в технических паспортах или на упаковке, а иногда даже на корпусе самого изделия.
  2. Затем разделите получившуюся суммарную мощность на номинальное напряжение, которое для квартир равно 220 В, и на косинус фи, который равен, в среднем, 0,97.
  3. Сравните полученный ток с номинальным током автомата. Если он рассчитан на нормальную работу при таком его значении, то все хорошо, и можно переключаться на сверку других параметров, если же автомат при таком токе будет отключаться, то следует поискать еще.

Ток короткого замыкания

КЗ – это аварийное состояние, при котором тoки линии поднимаются до очень больших значений, и плавят проводку. Вот почему они являются причиной возгораний и пожаров. Одним из назначений АВ является также и защита сети от таких перегрузок. Однако тoк кз не является какой-то определенной фиксированной величиной и поэтому при выборе автомата необходимо проявить внимательность.

На сегодня по правилам ПУЭ разрешается устанавливать АВ с током кз не менее 6 КА, они же являются самыми распространенными автоматами в жилом секторе. Но на промышленных предприятиях, где токи кз могут быть в десятки и в сотни раз выше, используют более мощные автоматические выключатели. Ведь слабый автомат при таких токах просто сгорит и придет в негодность, а постоянно заменять их невыгодно.

Итак, если вы живете в квартире или частном доме, АВ на 6 КА вам хватит, но если дом находится рядом с трансформаторной подстанцией, или по соседству живет какой-нибудь изобретатель-самоучка, из-за которого постоянно отключается свет, то можно взять и на 10.

Рабочее напряжение

Обычные домашние автоматы рассчитаны на переменное напряжение в 220 В в квартире и 380 В в линии. Эти данные можно найти на корпусе АВ.

Селективность выключателя

Это очень полезное свойство, позволяющее отключать от сети поврежденный участок, но при этом оставить в работе максимальное количество других потребителей. Например, у вас в доме 4 розетки и на одной из них произошло кз. Обычный, неселективный выключатель отключит от сети всю квартиру, тогда как селективный обесточит лишь только поврежденную розетку, и вы сможете дальше, как ни в чем ни бывало, наслаждаться прелестями электрификации.

Читайте также  Как варить электродами

Когда в одной из ветвей происходит кз, автомат срабатывает при длительности кз в 0,1 с, поэтому вышестоящий АВ не успевает отключиться, так как он запрограммирован срабатывать, когда замыкание длится 0,5 с.

Маркировка автоматических выключателей

Маркировка автоматических выключателей

Сегодня международным стандартом принята единая маркировка АВ, которая существенно упрощает жизнь электрикам из разных стран:

  • Обозначается производитель.
  • Серия.
  • Время-токовая характеристика и номинал. Для квартир подходит буква “С”, но есть еще “B”, “C” и “D”. Токовый номинал – это величина тока, который может долго протекать через автомат без его срабатывания.
  • Предельный ток кз, при котором автомат будет продолжать функционировать после отключения в режиме кз, или проще говоря, не перегорит.
  • Класс токоограничения. Это та доля тока кз, при которой срабатывает автомат, не давая ему вырасти до максимума.

Недопустимые ошибки при покупке

Чтобы купить качественный дифавтомат, важно не допускать ошибок:

  • Установка прибора с поврежденным корпусом – вмятины и трещины приводят к поломкам из-за смещенных внутренних узлов.
  • Не выполненный тест в магазине – на специальных стендах проверяется работоспособность устройств.
  • Подбор прибора не по схеме – автомат не будет соответствовать вероятным нагрузкам и просто перегорит.
  • Использование проводов с неподходящим сечением – возможны риски коротких замыканий и перегораний электроприборов.

Чтобы правильно подобрать дифференциальное устройство, понадобится изучить маркировку, теххарактеристики и провести проверку прямо в магазине.